Vezelcomposieten

Vezelcomposieten zijn materialen die bestaan uit een matrix en één of meer versterkingen (vezels). De matrix bindt de vezels, verdeelt de belasting en beschermt tegen omgevingsinvloeden, terwijl de versterkingen de sterkte en stijfheid leveren. Door hun anisotropie zijn de eigenschappen sterk afhankelijk van de oriëntatie van de vezels.

Veel toegepaste matrices zijn thermoharders zoals epoxy, polyester en vinylester, maar ook thermoplasten zoals PEEK, polyamide en polypropyleen. Versterkingen variëren van glasvezel (GFRP), koolstofvezel (CFRP) en aramidevezel tot natuurlijke vezels zoals hennep of vlas. Composieten kunnen bestaan uit een enkele versterkingslaag of uit meerdere lagen in verschillende richtingen (laminaten).

Productiemethoden omvatten hand lay-up, prepregs, filament winding, pultrusie, resin transfer molding (RTM) en autoclave-curing. De vezellay-out (unidirectioneel, geweven of mat) bepaalt samen met de matrix de mechanische eigenschappen en de weerstand tegen scheuren en delaminatie.

Belangrijke eigenschappen zijn een hoge sterkte- en stijfheids-gewichtsverhouding, goede slagvastheid bij juiste combinatie van vezel en matrix, en chemische en thermische stabiliteit. Nadelen zijn onder meer kosten, gevoeligheid voor delaminatie en de uitdagingen bij recycling en verwerking.

Toepassingen omvatten de luchtvaart en ruimtevaart, auto-industrie, windturbinebladen, sportartikelen, boten en de bouw. De materialen bieden ontwerpvrijheid en corrosiebestendigheid, maar vereisen gespecialiseerde productie, kwaliteitscontrole en levenscyclusplanning.

Milieu en toekomst: recycling van vezelcomposieten blijft een uitdaging; ontwikkelingen richten zich op biogebaseerde resins, gerecyclede vezels en verbeterde recyclingprocessen, samen met levenscyclusanalyses om ecologische impact te verminderen.