Windesheim zet kennis in werking Jaarverslag 2014/media/files/windesheim/research... · 2.3 GREENPAC KUNSTSTOFFEN IN DE MACHINEBOUW ... gevolgd door een promotieonderzoek betreffende

W i n d e s h e i m z e t k e n n i s i n w e r k i n g

Jaarverslag 2014

Maart 2015

LECTORAAT KUNSTSTOFTECHNOLOGIE

| JAARVERSLAG LECTORAAT KUNSTSTOFTECHNOLOGIE 2014 |

1

C O L O F O N Titel : Jaarverslag 2014 Lectoraat Kunststoftechnologie Datum : Maart 2015 Auteur : Dr. Margie Topp Telefoon : (088) 469 7203 Website : www.windesheim.nl/kunststoftechnologie Email : [email protected] Versie : 1.4 Status : Definitief Dit is een uitgave van Windesheim Zwolle, Postbus 10090, 8000 GB Zwolle, Nederland. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.


2

Inhoudsopgave INHOUDSOPGAVE ....................................................................................................................................... 2

1. LECTORAAT KUNSTSTOFTECHNOLOGIE ................................................................................................. 3

1.1 Missie en visie lectoraat ............................................................................................................................. 3

1.2 Onderzoekslijnen ........................................................................................................................................ 3

1.3 Terugblik 2014 ............................................................................................................................................ 4

2. PROJECTPORTFOLIO ............................................................................................................................ 5

2.1 SIA RAAK KOENST (Renewable energie-efficiënte kunststof-productietechnologieën voor het grensoverschrijdend MKB) ................................................................................................................................... 5

2.2 SIA RAAK THERMOPLASTISCHE COMPOSIETEN ................................................................................. 7

2.3 GREENPAC KUNSTSTOFFEN IN DE MACHINEBOUW .......................................................................... 9

2.4 GREENPAC VERWERKEN GRANULAAT .............................................................................................. 10

2.5 GREENPAC BIOBRUG ............................................................................................................................ 12

2.6 GREENPAC RECYCLINGPROCESSEN ................................................................................................. 14

2.7 GREENPAC 3D-PRINTING ..................................................................................................................... 15

2.8 GREENPAC KUNSTSTOFFEN IN DE MEDISCHE TECHNOLOGIE ...................................................... 17

2.9 TECHFORFUTURE BREAKTHROUGH IN 3D PRINTING (SAXION IS PENVOERDER) ....................... 19

2.10 TECHFORFUTURE COMPOSIETEN IN BUILT ENVIRONMENT ....................................................... 21

2.11 TECH FOR FUTURE RECYCLING OF POLYMER MATERIAL (SAXION IS PENVOERDER) ..... 24

2.12 PROMOVENDUS LECTORAAT KUNSTSTOFTECHNOLOGIE: HANS VAN HOEK .......................... 27


3

1. Lectoraat Kunststoftechnologie Het lectoraat Kunststoftechnologie is gestart in september 2008 en zit nu in haar tweede termijn. Dr. Margie Topp staat nu aan het roer van het lectoraat. Margie Topp is afgestudeerd aan de Rijksuniversiteit Groningen binnen de afdeling Polymeerchemie, gevolgd door een promotieonderzoek betreffende emulsie polymerisatie aan de Universiteit Twente. Geert Heideman vervult de rol van associate lector. Dit jaar is er een promovendus aangetrokken; Hans van Hoek.

1.1 Missie en visie lectoraat De missie van het lectoraat is:

• De bevordering van Hoger Onderwijs op het gebied van kunststoffen doordat kennis uit onderzoek en projecten terugvloeit in het onderwijs;

• Het gewaagd doel van het lectoraat: Hét kenniscentrum Kunststoftechnologie worden op het gebied van verwerkingstechnieken en composieten met een gezond verdienmodel;

• De Kernwaarden van het lectoraat: Goed gedegen toegepast onderzoek, een betrouwbare en professionele samenwerkingspartner die vernieuwend is;

• De Kernkwaliteiten van het lectoraat: Het ontwerpen maar ook realiseren van een product. Een multidisciplinair team waarin verschillende vakgebieden vertegenwoordigd zijn.

De visie is: Bekend staan als HET kennisknooppunt van Nederland op het gebied van toegepaste Kunststoftechnologie.

1.2 Onderzoekslijnen

Het lectoraat heeft vier onderzoekslijnen. Op het gebied van Thermoplasten: recycling en duurzaam verwerken met parallel daaraan 3D printen. Op het gebied van Composieten: hybrid design. Binnen deze onderzoekslijnen is voor elk programma een stip op de horizon gezet. Met deze stip wordt toegewerkt naar een bepaald kennisniveau. Voor Duurzaam Produceren is gedefinieerd dat er tools ontwikkeld worden om nog efficiënter en duurzamer te kunnen produceren. Tools kunnen simulatie tools zijn of daadwerkelijke prototypes. Met Recycling wordt beoogd om te helpen faciliteren wat er wel of niet gedaan kan worden op het gebied van recycling. Mechanische eigenschappen als functie van meervoudige recycling, dan wel hoe te ontwerpen zodat recycling mogelijk gemaakt kan worden. Voor 3D printen is de stip gezet op het ambitieuze verbreden van de horizon. Betere kwaliteit producten van hogere kwaliteit kunststof, sneller produceren. Voor Composiet is gedefinieerd dat

RECYCLING

3D

printing

Thermoplastics Composites

HYBRID DESIGN SUSTAINABLE

PROCESSING


4

er aan hybride ontwerp gewerkt gaat worden. Hoe kan composiet het beste verbonden worden met andere materialen zoals rubbers of staal, wat is de werking van de materialen op elkaar, hoe steekt de LCA in elkaar. Alles bij elkaar is er een hoop werk voor de toekomst.

1.3 Terugblik 2014

A L G E M E E N Terugkijkend op 2014, kunnen we concluderen dat het een jaar is geweest waarin zeer veel is gebeurd en waarin wederom een goede basis is gelegd voor de komende jaren. Er zijn meerdere projecten gestart binnen het Centre of Expertise GreenPAC, te weten: Verwerken Granulaat project, Kunststoffen in de Medische Technologie, Kunststoffen in de Machinebouw, Biobrug, 3D-printing en Recyclingprocessen.


5

2. Projectportfolio

2.1 SIA RAAK KOENST (Renewable energie-efficiënte kunststof-

productietechnologieën voor het grensoverschrijdend MKB)

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G In de kunststofverwerkende industrie bestaat een groot deel van de kosten uit energiekosten, waardoor de vraag naar energie-efficiënte oplossingen van doorslaggevende betekenis kan zijn. Naast deze vraag speelt duurzaamheid in het gebruik van de beschikbare energiebronnen een grote rol in het optimaliseren van bedrijfsprocessen. Vanuit deze drive is dit onderzoek ontstaan. In dit project zijn daarvoor verschillende soorten, elkaar onderling aanvullende, expertisegebieden uit Nederland en Duitsland samengebracht:

• Kennisinstellingen: Windesheim (lectoraat Kunststoftechnologie, energie, werktuigbouw, elektrotechniek) & Universiteit Duisburg IPE: (fundamenteel en toegepast onderzoek met betrekking tot ontwerp van kunststofverwerkende machines, energiegebruik bij kunststofverwerkende processen, mobiele meetopstellingen);

• Solution providers: energie-efficiëntie-advies; alternatieve energiedragers en energieterugwinning;

• Kunststofverwerkende bedrijven (praktijkkennis met betrekking tot energievragen en oplossingen).

Om te onderzoeken hoe bij de kunststofverwerkende bedrijven concrete energie-innovaties een bijdrage leveren aan de doelstelling om 10% energiereductie te bereiken is een onderzoeksprogramma opgezet. Dit onderzoeksprogramma kent ontwikkelingen op drie innovatiegebieden waarop enerzijds energie-efficiency resultaten te behalen zijn en die anderzijds aansluiten bij de concrete actuele vragen vanuit het betrokken MKB-netwerk:

• Energie optimalisatie van het productieproces;

• Inzetten van alternatieve en duurzame energiedragers;

• Hergebruik en opslag van energie.

BASISGEGEVENS PROJECT KOENST Looptijd 01-09-2012 tot 31-12-2014

Financiering € 300.000,- door SIA RAAK-Internationaal, inkind uren van Windesheim en bedrijven

Samenwerkingspartners Consortiumleden (3) Windesheim (penvoerder), Zwolle; Universiteit van Duisburg-Essen, Duisburg; SHS-Energieeffizienz UG Haftungsbeschränkt I.G, Oberhausen. Programmaleden (9) Timmerije, Neede; BPI Indupac, Hardenberg; Sphere, Hardenberg; Euro Mouldings, Nijverdal; 3Force Zuidbroek; DION, Hardenberg; Dumocom, Almelo; PSP, Zwolle; EARS Nederland BV, Haaksbergen. Netwerkleden (2) Koepelorganisatie NRK, Den Haag; KvK (voorheen Syntens), Enschede.

Naam Fte Betrokken lectoraatsleden Dr. Margie Topp

Dr. ir. Jakob Buist 0,05 0,4


6

Ir. Otto Kool Ir. Laurens Bervoets B. eng. Cristian Hummel

0,2 0,2 0,8

Per periode of semester Betrokken studenten

n.v.t. n.v.t.

Soort project R&D project

Status project Afgerond op 31 december 2014

O U T P U T 2 0 1 4 VAKGERELATEERDE ACTIVITEITEN • Werkstuk: Gas heated injection molding, thermal stress FEM-analysis. Op basis van berekende

temperaturen zijn de interne spanningen m.b.v. FEM berekend. Onderzoek is uitgevoerd door Ruud Groen en Cristian Hummel, looptijd 1 februari tot 31 juni.

• Werkstuk: Computermodel preheating granules. De opwarming van een bed met granulaat is gesimuleerd m.b.v. CFD. De opstelling ter validatie van de resultaten is gebouwd en getest. Onderzoek is uitgevoerd door Laurens Bervoets en Cristian Hummel, looptijd 1 februari tot 31 juni.

PROJECT DELIVERABLES • Renewable energy-efficient plastics production technologies: Stukken voor de eindrapportage zijn

aangeleverd op basis van studentrapporten. Daar waar nodig zijn deelonderzoeken aangescherpt. Deze stukken zijn samengevoegd in de eindrapportage, waarvan drie van de vijf hoofdstukken gereed zijn. Geschreven door Jakob Buist, Otto Kool, Cristian Hummel, Laurens Bervoets en Ruud Groen, looptijd 1 juni tot 31 december.


7

2.2 SIA RAAK THERMOPLASTISCHE COMPOSIETEN

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Een onderzoek naar de toepassingsmogelijkheden van Thermoplastische Composieten in dertien MKB-bedrijven in de kunststofverwerkende industrie. Gekeken wordt hoe voor elk van deze bedrijven een hoogwaardig eindproduct gecreëerd kan worden, wat in serie gemaakt kan worden. Tevens wordt gekeken naar het economisch omslagpunt voor de inzet van thermoplastische composieten. Dit project wordt gefinancierd via de RAAK-regeling van de Stichting Innovatie Alliantie. Thermoplastische composieten hebben een aantal voordelen ten opzichte van thermohardende composieten. Allereerst zijn het materialen met hoge weerstand tegen impact, maar tevens kan het materiaal na verwarmen hervormd en/of gerecycled worden. Daarnaast kan de automatiseerbaarheid van de verwerking voordelen bieden in termen van kwaliteitswaarborging door verminderd handwerk. In twaalf bedrijven zal onderzoek worden uitgevoerd naar het gebruik van thermoplastische composieten. De producten zullen getest en geëvalueerd worden, waarbij de economische haalbaarheid bekeken wordt waardoor generieke handvaten zullen ontstaan voor het MKB voor de inzetbaarheid van deze materialen.

BASISGEGEVENS PROJECT THERMOPLASTISCHE COMPOSIETEN

Looptijd 01-03-2013 tot 01-03-2015 verlenging verleend tot 01-08-2015.

Financiering € 300.000,- door SIA-RAAK MKB inkind uren van Windesheim en bedrijven Samenwerkingspartners Consortiumleden (4)

Windesheim (penvoerder), Zwolle; Thermo Plastic Research Centre, Enschede; Cato Composite Innovations, Doesburg; Applied Polymer Innovations, Emmen. Programmaleden (12) Beutech, Steenwijk; Cato Composites Innovations, Doesburg; Fast Forward FFWD, Zwolle; Modified Materials, Halsteren; Novek Technical Solutions, Zwolle; OIM Orthopedie, Assen; People Creating Value, Beetsterzwaag; Rondal, Vollenhove; Royal Huisman Shipyards, Vollenhove; Ten Cate, Nijverdal; ICO innovaties, Emmeloord; Veldink Rolstoeltechniek, Nieuw-Buinen; Wagenbouw Bolle, Emmeloord. Netwerkleden (2) Koepelorganisatie NRK, Den Haag; KvK (voorheen Syntens), Enschede


Drs. Ing. Freek Noordhuis Ir. Alexander Jansen B. eng. Pieter Schreuder B. eng. Koen Hermans Ir. Jasper Bouwmeester MSc MBA

0,2 0,2 0,05 0,2 0,2 0,2


Februari 2014 – zomer 2014 Afstudeerproject, Erwin Teunissen, blokhoofd herontwerp op basis van TPC Afstudeerproject, Jon Lieben, ventilator casing herontwerp op basis van TPC


8

Afstudeerproject, Thijs ter Maat, ontwerp van een nieuwe helm waarbij naar integratie van onderdelen wordt gekeken Werkstudent, PeterBas Schelling, herontwerp dekluiken en phytobakken verstevigen met behulp van TPC UD tape Minorstudent, Marco de Vries en Niek Oudeman, bepaling mechanische eigenschappen UD tape Minorstudent, Ian van der Kruis, Krystian Nowaskowski, Arthur Perek, mogelijkheden onderzoeken ontwerp herbuigbare buizen

Per periode of semester Per periode of semester Soort project

Juli – augustus 2014 Werkstudent, Marc de Groot, prothese OIM Werkstudent, Wim Grisnich, TPC in trailerbouw Bolle September 2014 – januari 2015 Stage, Laurens Achtereekte, hervormbare TPC buizen ICO Werkstudent, PeterBas Schelling, TPC in trailerbouw Bolle Minor student, Mathijs Bruins, beschermsysteem voor tape verstevigde ondergrondse PE buizen Minor student, Tjalke Zijlstra, beschermsysteem voor tape verstevigde ondergrondse PE buizen Minor student, Jerry van der Weide, beschermsysteem voor tape verstevigde ondergrondse PE buizen Minor student, Maike van der Kolk, beschermsysteem voor tape verstevigde ondergrondse PE buizen Minor student, Robbin Meester, beschermsysteem voor tape verstevigde ondergrondse PE buizen R&D

Status project Lopend

O U T P U T PROJECTBIJEENKOMSTEN • 3 april 2014 projectgroepbijeenkomst en stuurgroepbijeenkomst tijdens bedrijfsbezoek Ten Cate/ OICAM.

• 2 oktober 2014 projectgroepbijeenkomst en stuurgroepbijeenkomst tijdens bedrijfsbezoek Fokker Aerospace.


9

2.3 GREENPAC KUNSTSTOFFEN IN DE MACHINEBOUW

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G In de machinebouw is van oudsher staal hét constructiemateriaal. Reden hiervoor is dat er veel unieke producten worden gevraagd en dat door te lassen stalen constructies klant specifiek kunnen worden gemaakt. Er zijn twee trends die op dit moment pleiten om het gebruik van kunststoffen te onderzoeken. De eerste trend is gewichtsbesparing, bijvoorbeeld in robots waar kunststoffen ten opzichte van staal een duidelijk voordeel kunnen bieden. De tweede trend is dat op dit moment steeds meer modulair wordt gedacht en gebouwd (configure to order), waardoor seriegroottes beginnen te ontstaan die interessant worden voor kunststoffen. Bij een dergelijk herontwerp van stalen delen naar kunststof is kennis nodig van de materialen, hun sterktes en matrijs- of mal-ontwerp. Hier ligt het raakvlak met het lectoraat Kunststoftechnologie dan ook.

BASISGEGEVENS PROJECT KUNSTSTOFFEN IN DE MACHINEBOUW Looptijd 01-07-2014 tot 01-07-2015

Financiering € 164.000,- door GreenPAC (waarvan €27.000,- van de partnerbedrijven in kind uren)

Samenwerkingspartners Moba Eiersorteermachine bouwer, Barneveld Verbruggen Palletizing equipment, Emmeloord Veenhuis Giertanken, kiepers, Raalte VMI Production machinery, Epe AWL Automated welding, Harderwijk Novek Technical Solutions, Zwolle

Naam Fte Betrokken lectoraatsleden Drs. ing. Freek Noordhuis

Ir. Jasper Bouwmeester MSc MBA Ir. Ruud Groen Ir. Ghassan Radha

0,2 0,2 0,1 0,05


September 2014 – januari 2015 Afstudeerproject, Melchior de Joode, Palletiser Verbruggen Stage, Bernd Zwarthof, gewichtsbesparing injecteerunit Veenhuis Stage, Jimmy Cornelisse, canwasher VMI Stagewerkplek docent Deltion, Stefan de Koning, AWL gewichtsreductie lasmal

Soort project R&D


O U T P U T 2 0 1 4 PROJECTBIJEENKOMSTEN • 29 augustus 2014: Kick-off bijeenkomst project GreenPAC Kunststoffen in de Machinebouw.

VAKGERELATEERDE ACTIVITEITEN • 24 en 25 september 2014: Presentatie Kunststoffenbeurs te Veldhoven.


10

2.4 GREENPAC VERWERKEN GRANULAAT (Dit project is volledig Engelstalig opgezet, vanwege de samenwerkingspartners. De algemene projectbeschrijving is dan ook Engelstalig.)

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Background In rubber processing for the tyre industry different compounds are used, depending on the application of the tyre. Those different compounds usually show different behaviour in the “processability” of the extrusion process. Especially new tread-compounds with reduced rolling resistance like silica filled compounds and new functionalized solution SBR-compounds do have difficult extrusion behaviours compared to the well-known compounds from the past. Observed phenomena of this behaviour are:

• Die (or extrudated) swell;

• The maximum output which can be reached within given temperature constraints;

• The quality of the surface and the edges. Depending on this “processability” often adjustments have to be made, like changing temperature-settings or adapting the die dimensions. This is often very time- and cost consuming. Goal The general goal of the project will be formulated as: To develop an extrusion modeling procedure validated with a variety of tire compounds having a wide range of rheological behavior. Preferably existing tools in commercial available simulation programs will be used by adding, adapting or tuning the parameters of these models for visco-elastic behaviour (theoretical or empirical). The rheological properties, like viscosity, elasticity, relaxation time, storage- and loss module need to be correlated to the extrudated swell behaviour outside the die. A suitable constitutive equation has to be found for rubber processing. Description The main task of this project is to define a relation for the processing behaviour of a characteristic compound and process values in an extruder. Such a relation could reduce time and costs significantly in developing new products, optimizing processes and the construction and sizing of the right die dimensions. The scope of the project is limited to the behaviour of the compound in the head, the die and just outside the die for single compound rubbers. Outcome The outcome of the project will be an extrusion modelling procedure with a most suitable model for visco-elastic behavior of rubbers to develop a die geometry for a variety of rubber compounds and products with specified shape, surface smoothness, sharpness of edges, homogeneity, strength and output. This procedure shall include the necessary measurements on the rubber compounds to specify the parameters which are needed as input for the visco-elastic models in the simulation.

BASISGEGEVENS PROJECT VERWERKEN GRANULAAT Looptijd 01-10-2014 tot 31-12-2016

Financiering € 344.000,- door GreenPAC (waarvan €101.000,- van de partnerbedrijven inkind uren en € 60.000,- in cash bijdrage)

Samenwerkingspartners Apollo Tyres Global R&D BV VMI Epe BV University Twente


11

Naam Fte Betrokken lectoraatsleden Dr. ir. Jakob Buist

Dr. ir. Geert Heideman B. eng. Tijmen Mateboer

0,4 0,2 0,8


September 2014 tot februari 2015 Minoropdracht, Harmen Bisschop, gasgestookte granulaatverwarmer Minoropdracht, Max Heikoop, gasgestookte granulaatverwarmer Minor opdracht, Tanno Limburg, Die Swell

Soort project R&D


O U T P U T 2 0 1 4 PROJECTBIJEENKOMSTEN • 28 november 2014: Startbijeenkomst project GreenPAC Verwerken Granulaat.

VAKGERELATEERDE ACTIVITEITEN

• 18 en 19 december: Tijmen Mateboer heeft de training polyflow (organisatie door Ansys Belgium) gevolgd; ´ANSYS Polyflow Solver´. Rondom deze training is ervaring opgedaan met het modelleren van visco-elastische vloeistoffen.

ONDERWIJSGERELATEERDE ACTIVITEITEN • 1 september – 31 november: Werkstuk ‘Drukval Fluidized Bed’, Cristian Hummel. Op basis van de

berekende drukval over het bed en de lucht inlaat is een ventilator geselecteerd, die het granulaat bed laat fluïdiseren.


12

2.5 GREENPAC BIOBRUG

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Kunststoftechnologie speelt een steeds grotere rol binnen de gebouwde omgeving. Dierentuin Emmen laat als eerste een Bio-Composieten beweegbare brug bouwen voor een relatief lichte belasting. Samen met composietingenieursbureau CTC uit Hengelo bouwt MF Emmen een composiet sandwich brugdek bestaande uit natuurvezelversterking met bio-harsen. Deze constructie moet in de toekomst staal en glasvezelcomposieten draagconstructies in de weg- en waterbouw gaan vervangen. De huidige natuurvezeltoepassingen komen alleen voor in demonstratieprojecten met relatief laagwaardige belaste toepassingen en nog niet in hoog belaste constructies zoals windmolenbladen, sportartikelen, boten en bruggen. Als oplossing voor de nadelen van glasvezelcomposieten werken de wetenschap en de industrie al jaren samen aan de ontwikkeling van natuurvezelversterking, bio-harsen en thermoplastische polymeren die beter recyclebaar zijn. De ontwikkeling van thermo hardende bio-harsen die 100% gebaseerd zijn op hernieuwbare grondstoffen, ook wel biobased grondstoffen genoemd, is bij grote chemische harsproducenten recent in gang gezet. Momenteel heeft geen enkele grote harsleverancier in de wereld een werkende en 100% biobased hars. De onderzoeksvragen in dit project luiden:

• Zijn er andere natuurvezel fabrikanten en biobased harsen technisch haalbaar voor het VIM proces om zwaarbelaste biobased sandwich brugdekken te maken naast de al door CTC gekozen vlas textielen en het DSM/AKZO harssysteem voor een eerste toepassing in een relatief licht belast biobased sandwich brugdek?

• Wat zijn de mechanische eigenschappen van de CTC, en zo mogelijk van de andere, Bio-Composieten?

• Wat zijn de lange duur prestaties van de CTC, en zo mogelijk van de andere, Bio-Composieten?

• Wat zijn de economische en maatschappelijke haalbaarheid van de CTC, en zo mogelijk van de andere Bio-Composieten?

Voor een bredere validatie, te weten van zwaar belaste Bio-Composieten constructies in de gebouwde omgeving, wordt onderzoek verricht naar:

• Technisch en economisch haalbare BioComposieten: welke biovezels met welk biohars (Stenden)?;

• De fysieke en mechanische eigenschappen van Bio-Composieten (Stenden);

• De lange duur eigenschappen van Bio-Composieten (durability);

• De milieubelasting van Bio-Composieten (sustainability). Eén en ander ter vervanging van stalen en glasvezel versterkte kunststof bruggen, met als doel een hoogwaardiger eindproduct te creëren wat functioneel toegepast kan worden en wat zou kunnen leiden tot een volledige systeem-innovatie. Beoogde resultaten Voor het lectoraat Kunststoftechnologie en de School of Built Environment van Windesheim: kennis over bio-composiet constructies in de gebouwde omgeving. Met name duurzaamheid, zowel op gebied van durability (lange duur eigenschappen) als sustainability (milieu LCA). Voor bedrijven: verantwoord toepassen van bio-composiet inklapbrug voor Dierentuin Emmen.


13

BASISGEGEVENS PROJECT BIOBRUG

Looptijd 31-06-2013 tot 01-07-2015

Financiering €106.204 (voor Windesheim) door Green PAC, inkind uren voor Windesheim en bedrijven

Samenwerkingspartners Consortiumleden (6) Hogeschool Stenden (penvoerder), Emmen; Christelijke Hogeschool Windesheim, Zwolle; Toeleverancier van hars DSM resins, Zwolle; Toeleverancier van hars Akzo, Deventer; Composietontwerper en -bouwer CTC, Hengelo, Machinefabriek Emmen, Emmen. Netwerkleden (3) LU-Wageningen, Universiteit Leuven, Lectoraat Grootcomposiet InHolland.


Ir. Peter Bosman Ing. Pieter Schreuder Ir. Freek Noordhuis

0,05 fte 0,4 fte 0,2 fte 0,2 fte


Februari 2014 tot augustus 2014 Afstudeerproject, S. Chaudry, Bio-composieten in civiele constructies – Onderzoek naar lange duur gedrag Afstudeerproject, R. Subhan, Bio-composieten in civiele constructies – Onderzoek naar lange duur gedrag

Soort project R&D


O U T P U T 2 0 1 4 Er zijn metingen verricht met vlasvezelcomposieten met bio-hars Beyone (DSM/AKZO, zonder styreen en zonder kobalt) en met een VE hars zonder kobalt (DSM). De metingen betreffen de invloed van water en temperatuur. De invloed van temperatuur is beperkt. De invloed van 100% RV (Relatieve Vochtigheid) / onder water is zeer groot. Momenteel wordt de invloed van 80% R.V. onderzocht. Hier de hoop/verwachting dat bij de VE hars de invloed van 80% beperkt is. Voorts is er literatuuronderzoek gedaan naar vermoeiing en kruip. Bij vermoeiing blijkt vlasvezelcomposiet op een zelfde wijze als bij glasvezelcomposiet beoordeeld te kunnen worden. Bij kruip kunnen de lange duur factoren van hout worden geleend en wordt aanvullend onderzoek aanbevolen voor langdurig belaste constructies. Verder zijn m.b.v. literatuur aanbevelingen geformuleerd ten aanzien van schimmels, bacteriën en coating. De LCA moet nog worden opgestart.

PROJECTBIJEENKOMSTEN

• 3 juli 2014 – Bio-composietenmiddag PSP o.a. met Akzo, DSM, CTC en Windesheim.

• 23 oktober 2014 – Deelconsortium Berekeningsuitgangspunten Biobrug bij Stenden met Bouw- en woningtoezicht Emmen, Machinefabriek Emmen, CTC, Stenden en Windesheim.

VAKGERELATEERDE PUBLICATIES • Oktober 2014 – Interview innovatie Biobrug in WinWin van Windesheim.


14

2.6 GREENPAC RECYCLINGPROCESSEN

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Binnen dit project worden meerdere aspecten van het kunststof recyclingproces onder de loep genomen:

• Onderzoek aan gemengde kunststofstromen, hoofdthema's zijn de gemengde stromen PE (HDPE/LDPE) en PP.

• Onderzoek naar verhoging van aandeel gerecyclede kunststoffen in consumentenproducten.

• Onderzoek om rPET (gerecyclede PET) in te zetten voor een tapijtgaren.

• Recycling van textiele producten en tapijttegels. De beschikbare faciliteiten op PSP kunnen ook in dit onderzoek worden ingezet.

• Onderzoek naar de invloed van polymelkzuur (PLA-flessen) op bestaande PET recyclingstromen.

• Onderzoek naar de inzet van gerecycled PET voor monofilamenten voor 3D printtechnieken.

• Literatuuronderzoek naar de toepasbaarheid van rPET in thermoplastische composieten. Doel Onderzoek naar de verdere ontwikkeling van kunststofrecyclingprocessen en het ontwikkelen van nieuwe producten met toegevoegde waarde vanuit gerecyclede kunststoffen.

BASISGEGEVENS PROJECT RECYCLINGPROCESSEN Looptijd 1 september 2014 tot 1 september 2016 Financiering Totaal budget: €386.000,− waarvan €63.000,− van de partnerbedrijven inkind

uren. Budget Stenden: €190.000,−, waarvan €30.000 van de partnerbedrijven inkind uren; Budget Windesheim: €196.000,−, waarvan €33.000,− van de partnerbedrijven inkind uren.

Samenwerkingspartners Omrin Philips Lankhorst PSP Morssinkhof Van Werven

Naam Fte Betrokken lectoraatsleden Dr. ir. Geert Heideman

Dr. Ir. Niels Boks B. eng. Koen Hermans

n.v.t. n.v.t. n.v.t.


n.v.t.

Soort project R&D

Status project Herzien

O U T P U T 2 0 1 4 Een deel van de activiteiten is onder gebracht bij een ander project. Er wordt een andere invulling gegeven aan het project. De beschikbare apparatuur op Polymer Science Park is niet toereikend voor het originele projectdoel.


15

2.7 GREENPAC 3D-PRINTING

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Het totale project concentreert zich op vernieuwingen binnen de FDM printtechnieken. De grote aandacht en populariteit van FDM leidt tot een enorme zoektocht naar materialen en toepassingen: Aan de techniek wordt in het algemeen een zeer grote potentie toegekend. Als concept lijkt FDM inderdaad eindeloze toepassingen in het verschiet te hebben, maar dan moet wel de technologie verder doorontwikkeld kunnen worden. In het begin van het project is tussen Stenden en Windesheim vastgesteld dat de combinatie van materiaal en printtechniek bepaalt wat mogelijk is, en wat dus uiteindelijk toegepast kan worden. Met andere woorden: vernieuwingen op het gebied van zowel materialen als de printtechniek zelf zijn noodzakelijk om nieuwe toepassingen te ontsluiten. Met deze constatering is afgesproken dat Stenden zich sterk (niet uitsluitend) richt op materiaal/filament-ontwikkeling, terwijl de nadruk bij Windesheim sterk (maar ook niet uitsluitend) ligt op de printtechniek en (mogelijke) toepassingen. In activiteiten in 2014 bij Windesheim binnen dit project zijn vooral oriënterend geweest. Gezocht is naar partijen die de combinatie (vernieuwing in) printtechniek en materialen als focus hebben. Na enige zoektocht heeft dit geleid tot samenwerking met Bond BV, een start-up met ideeën over innovaties op het gebied van FDM printen. Onderstaand in het kort de belangrijkste gegevens over de 2014 activiteiten van Windesheim binnen het project “GreenPAC 3D printing”. Binnen de onderzoekslijn 3D-printing worden meerdere thema’s ondergebracht:

• Ontwikkeling van nieuwe monofilamenten door uit te gaan van nieuwe kunststoffen. Het onderzoek richt zich op het opzetten van een nieuwe monofilamentlijn op basis van polyester (PET) (Cumapol en Sequence Zero) en bioafbreekbare kunststoffen (Acsense).

• Onderzoek naar de mechanische eigenschappen van 3D-geprinte voorwerpen in vergelijking tot die van gespuitgiete voorwerpen.

• Ontwikkeling van (zeer) speciale monofilamenten voor specifieke toepassingen, bijvoorbeeld elektrische geleidend monofilamenten (Materia Nova en Saxion Hogeschool)

• Haalbaarheidsonderzoek naar de toepasbaarheid van (korte) vezel versterkte materialen voor 3D-printing.

• Onderzoek naar de inzetmogelijkheden van de 3D-printtechniek ten behoeve van medische applicaties, bijvoorbeeld om gericht implantaten te printen. Op korte termijn worden de mogelijkheden nagegaan in een gesprek met meerdere externe partners (waaronder Fachhochschule Osnabrueck en TCNN).

Doel Ontwikkeling van materialen voor 3D printen en bijbehorende toepassingsmogelijkheden, met aandacht voor de consumentenmarkt en tevens voor medische toepassingen.

BASISGEGEVENS PROJECT 3D-PRINTING Looptijd 01-04-2014 tot 01-04-2016 Financiering Totaal budget € 408.000,- waarvan €74 .000,- van de partnerbedrijven inkind (in

uren): Budget Stenden: €197.000,- waarvan €34.000 van de partnerbedrijven inkind uren); Budget Windesheim: €211.000,- waarvan €40.000,- van de partnerbedrijven inkind uren).


16

Samenwerkingspartners Cumapol (Zevenaar), producent van polyester specialties, Sequence Zero (Arnhem), ontwikkelaar van 3D-printers, Acsense (Hardenberg) Bond BV, Tooling Holland, Pipelife, API; later stadium eventueel Medical2Market (Zwolle), Flamco, Novek.

Naam Fte Betrokken lectoraatsleden Dr. ir. Geert Heideman

Ir. Marc Beusenberg Ir. Rik Wesselink MSc

0,2 0,3 0,2


N.v.t.

Soort project R&D


O U T P U T 2 0 1 4 VAKGERELATEERDE ACTIVITEITEN • 26 en 27 november 2014 Deelname aan Euromold, Frankfurt-D (Geert Heideman, Marc Beusenberg): ter

oriëntatie van printers en technieken.

• Opzetten van een database met pivot table van 3D printbare materialen die medisch toepasbaar zijn.

• Afstemming met Bond BV over de scope van de ontwikkeling/het onderzoek voor de periode januari tot juli 2015. Deze richten zich op een geavanceerde FDM-printer.

• Uitwerking van deelopdrachten voor IPO-studenten voor deel-ontwikkelingen van het project met Bond. In totaal zijn 3 afstudeerders en 1 stagiair aangenomen hiervoor, t.w.: E. Jansen, P. Buitenhuis, K. Groen en als stagiair: Anne Dirk Loonstra.

• Ook is binnen het IPO-team Rik Wesselink als onderzoeker/docent gestart met de opzet van een wiki (zie hieronder).

ONDERWIJSGERELATEERDE ACTIVITEITEN • Er is een opzet gemaakt voor een wiki op het gebied van 3D-printen, met name FDM-techniek. Bestaande

informatiedatabases zijn bestudeerd maar bieden te weinig aansluiting voor ontwerpstudenten. Rik Wesselink heeft een opzet voor een wiki gemaakt die snel vergelijking van mogelijkheden van FDM-printers mogelijk maakt en in staat is ontwerpers snel keuzes te kunnen laten maken, al naar gelang de vraagstelling van een productontwikkeling. Het verder vullen van de wiki zal mede door studenten gebeuren (gecontroleerd door docent/onderzoeker) en zal een continue activiteit zijn voor dit project.

ONDERWIJSGERELATEERDE PUBLICATIES • Geen: vooralsnog wordt de wiki niet extern gepubliceerd.


17

2.8 GREENPAC KUNSTSTOFFEN IN DE MEDISCHE

TECHNOLOGIE

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G In dit project wordt regionaal gekeken naar wat er gedaan kan worden om de twee speerpunten van Kennispoort (Health en Kunststoffen) met elkaar te verbinden. Dit project zal dienen als een eerste verkenning naar wat het lectoraat Kunststoftechnologie kan betekenen voor partners als de Isala klinieken waardoor innovatie op beide gebieden versneld zouden kunnen raken. Doel Onderzoek naar de toepasbaarheid van kunststoffen in de medische technologie zowel generiek als aan de hand van specifieke cases, mede om de diversiteit van het thema in te perken.

BASISGEGEVENS PROJECT KUNSTSTOFFEN IN DE MEDISCHE TECHNOLOGIE Looptijd 01-07-2014 tot 01-07-2016 Financiering € 258.000,- van GreenPAC (waarvan €34.000,- van de partnerbedrijven inkind

uren), inkind uren voor Windesheim Samenwerkingspartners Paperfoam

Micronic Pontes Medical Isala klinieken (3 cases) H&P moulding RUG is komen te vervallen


Dr. ir. Niels Boks B. eng. Koen Hermans

0,3 0,4 0,2


September 2014 – januari 2015 Minoropdracht, Michel Kolkman, Paperfoam in de medische sector Minoropdracht, Berend Ravestein, Paperfoam in de medische sector Minoropdracht, Manon Pap, Paperfoam in de medische sector Minoropdracht, Perry Lok, Paperfoam in de medische sector Minoropdracht, Erwin Veldman, Paperfoam in de medische sector Minoropdracht, Korinda Kant, tissuebox tool Minoropdracht, Emil Jansen, tissuebox tool Minoropdracht, Matthijs van den Brink, tissuebox tool Afstudeerproject, Laurens Bosscha, Paperfoam de onzichtbare tijdelijke spalk


18

Afstudeerproject, Nikki Kemper, de tekentrek trainer Afstudeerproject, Christiaan Hekking, hersenkoelunit Stage, Stephan Nagetegaal, trike

Soort project R&D


O U T P U T 2 0 1 4 VAKGERELATEERDE ACTIVITEITEN • September – heden: Injection-compression moulding dikwandige producten. Optimaliseren van injection-

compression moulding process zodat dikwandige producten goed geproduceerd kunnen worden. Dit wordt uitgevoerd door junior onderzoeker: Koen Hermans.

• 17 november: Humanimal wedstrijd. Open Innovation Challenge 2014, deelname waarbij een 4e plek werd behaald door afstudeerder Laurens Bosscha.

De eerste periode van het project is gewerkt aan

• De ontwikkeling van röntgen onzichtbare hulpmiddelen van het materiaal Paperfoam. Die kunnen gebruikt worden binnen het ziekenhuis om tijdelijke botbreuken te fixeren waardoor het maken van een röntgenfoto makkelijker gemaakt kan worden. Er zijn hulpmiddelen gemaakt voor de ondersteuning van armbreuken, enkel- en handbreuken.

• Voor het RIVM (in opdracht van Pontes Medical) is een kunsthuid ontwikkeld en kunstteken. Op dit moment worden medische professionals, boswachters en scouting getraind om teken te verwijderen door kruidnagels uit sinaasappels te trekken. De beleving hiervan is ver verwijderd van het verwijderen van echte teken. Door een TekenTrekTrainer te ontwikkelen zou het RIVM deze professional kunnen helpen om de ziekte van lyme terug te helpen dringen. Voor het project zijn teken ontworpen die door middel van 3D printen geproduceerd zijn. Om de huid te simuleren is een siliconenhuid ontwikkeld.

• Koelsysteem om aan te sluiten aan een katheter waarmee hersenen gekoeld kunnen worden. Om zo min mogelijk hersenschade op te lopen, is het gewenst dat patiënten in de ambulance gekoeld kunnen worden en zo naar het ziekenhuis te vervoeren. De casing van het koelsysteem welke hiervoor ontworpen is, moet dus mobiel zijn, handzaam en idiotproof. Ook is er veel tijd besteed aan het koelsysteem zelf.

• Het ontwerpen van een insert/ tool voor het makkelijk ophalen van weefsel uit cryogene opslagbuizen. Het is vaak lastig om van weefsel wat cryogeen opgeslagen wordt een sample te nemen, omdat het materiaal aan zichzelf en aan de wand van de opslagbuizen vastvriest. Door een speciale insert te ontwikkelen waardoor het weefsel makkelijk opgehaald kan worden en waaraan het materiaal niet vastvriest, zou dit probleem verholpen kunnen worden.

PROJECTBIJEENKOMSTEN • 17 april: Kick-off bijeenkomst met alle projectdeelnemers.


19

2.9 TECHFORFUTURE BREAKTHROUGH IN 3D PRINTING

(SAXION IS PENVOERDER)

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G 3D-printen is volop in ontwikkeling en gaat een cruciale rol spelen in de toekomst van High Tech Systems en Materialen (HTSM). Het gaat een belangrijke rol spelen in deze industrie, met bijbehorende werkgelegenheid. Met dit TechForFuture (TFF) project wordt er onderzoek gedaan naar en kennis verworven over:

• Diverse materialen en hun 3D-printmogelijkheden en eigenschappen;

• Benodigde platforms en apparatuur;

• Aantrekkelijke toepassingen op diverse markten, waaronder zorg en bouw. TechForFuture wil bijdragen aan de versterking van de innovatieve 3D-printmogelijkheden en de werkgelegenheid in deze industrie. Daarnaast wil het Centre of Expertise HTSM Oost haar kennispositie in de markt versterken. Het onderzoek vindt plaats op de volgende deelterreinen:

• 3D-printen en hightech bouwen,

• 3D-printen en vernieuwende materialen,

• Mechatronica en 3D-printen,

• High-tech toepassingen design for 3D-printing,

• Medische toepassingen van 3D-printen. De eerste 4 werkpakketten worden uitgevoerd door Saxion en het Lectoraat Kunststoftechnologie, Windesheim houdt zich specifiek bezig met deelproject ‘Medische toepassingen van 3D-printen’: Onderzoek naar de mogelijkheden van 3D-printen in de medische sector, in het bijzonder orthopedie en orthodontie. In beide sectoren worden medische hulpmiddelen op maat gemaakt voor patiënten. Hierbij gaat veel handwerk gepaard, waardoor het aanmeten een tijdrovend en kostbaar proces is. Er wordt onderzocht wat de mogelijkheden zijn van het 3D-scannen van de betreffende lichaamsdelen (onderbeen/kaak) en het 3D-printen van een medisch hulpmiddel dat passend is op het gescande lichaamsdeel. Het doel is, naast het vervaardigen van 3D-geprinte prototypes, het opdoen en vastleggen van kennis (ontwerpregels, materiaaleigenschappen, procesparameters).

ABSTRACT Medical aids, such as ortheses or protheses, are custom made for a patient. This means that no two products are exactly the same. Ensuring that the orthesis or prosthesis fits the patient is a time-consuming and expensive process, which involves a lot of skilled manual labour. By incorporating 3D-scanning and 3D-printing techniques into the process, time and expenses could be saved. The project is divided into two separate sub-projects. Firstly the development of an ankle-foot-orthesis and secondly a custom made tool to be used by dentists for designing dental prostheses. We aim to produce 3D-printed prototypes for both applications and to record the generated knowledge.


20

BASISGEGEVENS PROJECT BREAKTHROUGH IN 3D PRINTING Looptijd 01-08-2013 tot 31-07-2015

Financiering € 150.000,- voor deelproject lectoraat Kunststoftechnologie Samenwerkingspartners Programmaleden deelproject lectoraat (3)

Windesheim, Zwolle; Tandtechnisch Laboratorium Miedema, Drachten; OIM Orthopedie, Assen.

Naam Fte Betrokken lectoraatsleden Dr.ir. Geert Heideman

Ir. Robbie Woldendorp Ir. Masja Mooij Douk van Werven

0,05 fte 0,10 fte 0,10 fte 1,0 fte


September 2014 – januari 2015 Afstudeeropdracht, Alex Benjamins, het 3D printen van een onderbeenkoker

Soort project R&D


O U T P U T D E E L P R O J E C T De beoogde output van deelproject 5 bestaat uit:

• 3D-geprinte prototypes van een EVO en een afdruklepel;

• Eindverslagen van studenten die hier in het kader van een minoropdracht aan hebben gewerkt;

• Eén of meerdere artikelen waarin de opgedane kennis en ontwerpregels zijn vastgelegd.

ONDERWIJSGERELATEERDE ACTIVITEITEN • Toepassen van 3D-printen binnen de tandtechniek. Het in praktijk brengen van het 3D-printen van

afdruklepels en splints binnen een tandtechnisch laboratorium met dedicated printers en software door Douk van Werven.


21

2.10 TECHFORFUTURE COMPOSIETEN IN BUILT

ENVIRONMENT

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Het MKB in Oost Nederland wil graag de stap maken naar verdergaande toepassing van composiet materialen in de Civiele Techniek om onderhoud te beperken en daarmee te zorgen voor minder tijdelijke verstoringen van de beschikbaarheid van de infrastructuur en tevens om verder te innoveren. In dit project wordt onderzoek gedaan naar de mogelijkheden van de toepassing van composiet materialen in de Civiele Techniek met als doel een hoogwaardiger eindproduct te creëren wat functioneel toegepast kan worden en leidt tot systeem-innovatie. Belangrijk daarbij is om in kaart te brengen wat de economische meerwaarde is van deze systeem-innovatie. Daartoe zijn de volgende twee deelonderzoeken gedefinieerd:

- Onderzoek naar uitzettingsvrije composiet brugdekken; - Onderzoek naar composiet gewapende elastomeer oplegblokken.

Volgens Witteveen + Bos zijn staal- en betonconstructies fantastisch, totdat zon of vorst de beperkingen blootleggen. Uitzettingsvrij composiet is al eens toegepast, maar wat zijn de mogelijkheden voor brugdekken? In dit onderzoek worden plaatvormige composieten proefstukken gemaakt en op temperatuuruitzetting, samenhang en sterkte beproefd. Producent Vilton moet gelamineerde oplegblokken voor elke opdracht individueel produceren vanwege de steeds verschillende afmetingen. Liever produceren zij één grote plaat om daaruit delen te snijden, maar door corrosie is dat nog niet mogelijk. Tijdens het onderzoek worden composiet - rubber oplegblokken gemaakt en op aanhechting beproefd.

ABSTRACT The increased need for good infrastructure is directly related to a healthy and increasing economy. Strict rules and regulations with respect to durability and wear of materials offer new chances for composites. This is why TechForFuture in cooperation with the industry is investigating two new routes into creating high-end, functional system innovations with an overall healthy economic value proposition. One part of the project focuses on low shrink composites and the chances these can offer when applied in bridge decks. The other part of the project focuses on elastomer (bridge)bearings allowing just-in-time production of unique shapes and sizes while at the same time preventing corrosion during the product life.

BASISGEGEVENS PROJECT COMPOSIETEN IN BUILT ENVIRONMENT Looptijd 01-06-2013 tot 01-06-2015

Financiering € 51.077,- (voor Windesheim) door TFF Samenwerkingspartners Consortiumleden (5)

Hogeschool Saxion (penvoerder), Enschede; Christelijke Hogeschool Windesheim, Zwolle; Toeleverancier van hars DSM resins, Zwolle; Toeleverancier van vezels Teijin fibres, Arnhem; Producent van rubber constructies Vilton, Lelystad. Programmaleden (3) Ingenieursbureaus Witteveen+Bos, Deventer; Composietbouwers Schaap Composites, Lelystad, Calenberg Ingenieure Salzhemmendorf.


22

Netwerkleden (3) TU-Delft (Civiele Techniek), Delft; TU-Twente (Elastomer Technology and Engineering), Lectoraat Grootcomposiet InHolland.


Ir. Peter Bosman Ing. P. Schreuder

0,05 fte 0,2 fte 0,2 fte


n.v.t.

Soort project R&D

Status project Afsluitend

O U T P U T In een literatuurstudie zijn kansvolle materialen geselecteerd voor een uitzettingsvrij composiet (EFC, Expansion Free Composite). Hieruit komen aramide- koolstofvezels naar voren, waarvan aramide de goedkoopste is. Bij DSM zijn met aramidevezels van Teijin en hars van DSM een aantal composietdelen ten behoeve van proefstukken gemaakt. Daarmee zijn bij DSM trek- en drukproeven gedaan, en op Windesheim uitzettingsproeven. Technisch blijkt uitzettingsluwe composieten mogelijk, in een LCC is echter gebleken dat dit economisch (nog) niet aantrekkelijk is. Om rijgeluid als gevolg van voegovergangen te beperken, zijn bovendien reeds geluidsarme voegalternatieven in de markt. In een literatuurstudie zijn kansvolle materialen geselecteerd voor een composiet gewapend oplegblok (CRE, Composite Reinforced Elastomer). Hieruit komen glasvezel composieten naar voren, waarbij de hars in geval van vulkaniseren geschikt moet zijn voor hogere temperaturen. Alvorens vulkaniseren van rubberlagen met wapeningslagen is eerst bekeken of lijmen ook mogelijk is. Hiertoe is via UT met Henkel een kansvolle epoxylijm geselecteerd, en via RWS een koud vulkaniserende lijm geselecteerd. Bij DSM zijn met glasvezels en hars van DSM een aantal composietdelen ten behoeve van proefstukken gemaakt. Daarmee zijn bij Windesheim rubber oplegblokken gelijmd en zijn daarop proeven uitgevoerd op druk en op afschuiving. Daarbij zijn blokken met massieve en met geperforeerde rubberlagen beproefd. Helaas trad er in alle gevallen bij een proef onthechting op. Met een derde onbekende lijmsoort, aangedragen door Vilton afkomstig van haar partner Calenberge, zijn aanvullende proeven uitgevoerd. Op advies van Kiwa Apeldoorn zijn de proeven met koud vulkaniserende lijm herhaald maar dan met blokken waarbij tijdens het uitharden er energie in de verbinding is gestopt (significante druk). Ook deze proeven waren niet succesvol. Uit de LCC blijkt dat gevulkaniseerde blokken aanmerkelijk goedkoper zijn dan gelijmde blokken. De gevulkaniseerde blokken zijn gemaakt via Vilton bij haar Duitse partner Calenberg Ingenieure. Deze zijn naast met composiet wapeningslagen ook gemaakt met stalen (ter referentie) en met roestvast stalen wapeningslagen. Uit proeven van deze oplegblokken blijkt dat de vulkanisatiehechting van rubber aan composiet bijna gelijkwaardig aan is met rubber aan staal of RVS. Uit de LCC blijkt dat oplegblokken met composiet wapeningslagen economisch het meest aantrekkelijk zijn. PROJECTBIJEENKOMSTEN WAARIN RESULTATEN GEPRESENTEERD ZIJN AAN DE BETROKKEN

PARTIJEN: • 7 en 11 februari 2014: Afstudeerpresentatie bij DSM resp. Windesheim.

• 15 april 2014: TFF tussenpresentatie bij Windesheim Zwolle met TFF directeur.

• 23 april 2014: Kernconsortium Rubber oplegblok bij Windesheim Zwolle met Vilton & DSM.

• 5 mei 2014: Deelconsortium Rubber oplegblok bij Kiwa Apeldoorn met Vilton & Calenberge.

• 6 oktober 2014: Deelconsortium Rubber oplegblok bij Windesheim met Vilton & Calenberge.


23

DISSEMINATIE BIJEENKOMSTEN: • 25 september 2014: Lezing “Van staal naar kunststof in rubber oplegblokken” op Kunststoffen in Veldhoven.

• 6 oktober 2014: Lezing “Van staal naar kunststof in rubber oplegblokken” voor Partnerbijeenkomst Lectoraat Kunststoftechnologie in Zwolle.

• 20 november 2014 Lezing: “Van staal naar kunststof in rubber oplegblokken” op Compoworld congres in Emmeloord. o Eind 2014/ begin2015: Platform Voegovergangen en Opleggingen

VAKGERELATEERDE PUBLICATIES • Eind 2014 – Cement.

• Eind 2014 – Kunststof en Rubber.

PROJECTDELIVERABLES/ ONDERZOEKSVERSLAG • P. Schreuder & W. Grisnich (01-09-2013 t/m 31-01-2014): Uitzettingsvrij Composiet brugdek,

Afstudeerproject februari 2013.

• P. Schreuder (01-02-2014 t/m 31-07-2014): Composiet gewapend elastomeer oplegblokken, oktober 2014.


24

2.11 TECH FOR FUTURE RECYCLING OF POLYMER MATERIAL

(SAXION IS PENVOERDER)

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Met dit project willen Saxion en Windesheim grip krijgen op de eigenschappen van gerecyclede materialen. Wereldwijd is er maatschappelijk en industrieel veel belangstelling voor het ontwerpen van producten met het oog op hergebruik en recycling. Want goede oplossingen leveren naast economische winst ook milieuwinst op. Binnen de topsector HTSM wordt op kunststofgebied meer en meer gewerkt met complexe samengestelde producten. De inzet van allerlei hybride en samengestelde materialen brengen nieuwe uitdagingen op het gebied van recycling. Saxion en Windesheim deden al onderzoek in het kader van Recycling in ontwerp, een RAAK-MKB project. Dit project heeft nuttige resultaten opgeleverd. Juist de aanbevelingen vanuit de betrokken industriële bedrijven, én inzichten die zelf verkregen zijn, zijn aanleiding voor een gefundeerd vervolgonderzoek. In dit vervolgonderzoek onderzoeken Saxion en Windesheim met samenwerkingspartners:

• Monostroombenadering;

• Maken en verbreken (bonding-debonding) van verbindingen tussen materialen;

• Uitstraling van hergebruikte materialen;

• Business modellen;

• Levensduurvoorspellingen. Het lectoraat zal zich bezighouden met het deelproject monostroombenadering, waarbij we ons richten op de recyclebaarheid van kunststoffen en het poedercoaten ervan, om een mooie uitstraling van het product te kunnen realiseren. Hiermee wordt een zeer sterke relatie gelegd met het deelproject “uitstraling van hergebruikte materiaal”.

BASISGEGEVENS PROJECT RECYCLING OF POLYMER MATERIAL Looptijd 01-06-2013 tot 01-06-2015

Financiering € 150.000,- door TFF voor deelproject lectoraat Kunststoftechnologie

Samenwerkingspartners Programmaleden deelproject lectoraat (2) Windesheim, Zwolle; DSM Resins, Zwolle.


Ir. Robbie Woldendorp Dr.ir. Niels Boks B. eng. Tommie Stobbe

0,05 fte 0,1 fte 0,2 fte 0,6 fte vanaf september


September 2014 – januari 2015 Minor opdracht, Kevin Grobben, Recycling van kunstgras Minor opdracht, Anne Dirk Loonstra, Recycling van kunstgras Minor opdracht, Otto van Toorn, Recycling van kunstgras Vervolg afstudeeropdracht LCA poedercoaten van kunststoffen, Tommie Stobbe (junior onderzoeker)

Soort project R&D

http://www.saxion.nl/designentechnologie/site/onderzoek/onderzoeksprojecten/recyclinginontwerp/


25


O U T P U T 2 0 1 4 GEWENST EINDRESULTAAT DEELPROJECT: Inzicht in mogelijkheden van monostroombenadering, bonding en de-bonding en een betere uitstraling van gerecyclede materialen, nieuwe businessmodellen en verbeterde levensduurvoorspellingen voor gerecyclede materialen. Binnen het Windesheim deelproject is voornamelijk gewerkt aan;

• Het uitbreiden van de database van grondstoffen waarin wordt geschreven over de mechanische eigenschappen onder invloed van recycling;

• Het poedercoaten van kunststoffen en de bijbehorende Life Cycle Assessment;

• Het recyclen van kunstgras (virgin);

• Het recyclen van kunstgras (End of Life). POEDERCOATEN VAN KUNSTSTOFFEN In samenwerking met DSM hebben we onderzoek uitgevoerd naar de mogelijkheid om kunststof te poedercoaten. De coating van PP ziet er mooi uit en heeft een hechting op de kunststof die de hechting op metaal benadert. Er is gesproken met DSM over een eventuele patentaanvraag, maar komen tot de conclusie dat hier geen nieuwe principes zijn ontwikkeld. Dit onderzoek is uitgevoerd naar aanleiding van de vraag wat de optimale condities zijn voor het poedercoaten van een kunststof substraat. Deze vraag is ontstaan doordat de kleur van gerecyclede kunststoffen moeilijk controleerbaar is. Door een poedercoating aan te brengen, kunnen producten van gerecycled kunststof in iedere gewenste kleur verkocht worden. Wanneer men het poedercoatproces analyseert, kunnen drie stappen worden omschreven: 1. Reiniging en eventuele voorbehandeling; 2. Aarden van het substraat en aanbrengen van het poeder; 3. Uitvloeien en uitharden van de coating in een oven. In dit geval is polypropyleen als basismateriaal gekozen, omdat dit materiaal al veel toegepast en gerecycled wordt. Bovendien is dit materiaal goedkoop, gemakkelijk verwerkbaar en verkrijgbaar. Helaas is het moeilijk om een goede coatingadhesie (de mate waarin de coating vastzit op het substraat) te verkrijgen op dit materiaal, vanwege de hydrofobe eigenschappen. Het eerste probleem dat moet worden opgelost is het aarden van het substraat. Hiervoor is elektrische geleiding nodig. Allereerst is er dus gekeken naar verschillende manieren en additieven die zorgen voor elektrische geleiding in kunststoffen. Uit literatuuronderzoek is geconcludeerd dat roet de meest duurzame en goedkope oplossing is. Uit experimenten met dit additief is gebleken dat een relatief groot percentage roet (>10%) nodig is voor het verkrijgen van voldoende geleiding. Met deze experimenten is het gelukt om voldoende poeder op kunststof substraten aan te brengen en dit te laten uitharden tot een egale poedercoating (15% roet, oppervlakteweerstand 10^4 Ω/cm2). Op panelen met 12,5% roet (10^7 Ω/cm2) is de poederadhesie nog ongeveer gelijk, maar ontstaan oneffenheden in de coating. Het tweede probleem is dat de coatingadhesie onvoldoende is, dit blijkt uit de eerste experimenten. Om de adhesie te verbeteren is geëxperimenteerd met verschillende plasmabehandelingen. Er is gebruik gemaakt van argon, zuurstof en koolstofdioxide. Uit de experimenten blijkt dat atmosferisch plasma, dat gebruik maakt van CO2 en O2 in de omgevingslucht, het meest positieve effect heeft. Bovendien is dit de methode met de laagste


26

investeringskosten en de kortste doorlooptijd. Pull-off tests (trekproeven) die zijn uitgevoerd op de coating leveren waarden op van gemiddeld 3,64 MPa (530PSI). Naar aanleiding van dit onderzoek kan gesteld worden wat de optimale condities voor het poeder-coaten van polypropyleen zijn: Een roetpercentage van 15%, een voorbehandeling met de Maan PlasmaJet en poedercoaten volgens de corona-methode. RECYCLING VAN KUNSTGRAS (VIRGIN) Binnen dit kader zijn er twee richtingen: recyclen van “virgin” kunstgras (lees: productieafval) en recyclen van gebruikt kunstgras. We hebben aangetoond dat Ten Cate haar productieafval gerust kan hergebruiken/recyclen en toevoegen aan het virgin materiaal zonder verlies van mechanische- of kleureigenschappen. Het doel van dit project is het voorkomen van degradatie bij kunststofrecycling. Veel bedrijven willen namelijk wel gerecycled materiaal gebruiken, maar zien liever geen grote kwaliteitsverschillen. TenCate Grass is één van deze bedrijven. Bij de productie van de ‘grassprieten’ voor de kunstgrasmatten wordt LLDPE gebruikt. Recycling van de kunststof heeft plaatsgevonden op een labextruder met granulator. Deze opstelling is gebruikt om recycling van productie- en opstartafval te simuleren. Omdat het opzetten van een recyclingproces binnen Windesheim niet mogelijk was, is een praktijkonderzoek uitgevoerd bij OICAM en TenCate Grass in Nijverdal. Monsters uit tien recyclecycli zijn verwerkt tot trekstaafjes, garen en kleurplaatjes. Deze voorwerpen zijn gebruikt voor een onderzoek naar onderstaande eigenschappen:

• Treksterkte

• Stijfheid

• Rek bij breuk

• Viscositeit (MFI)

• Kleur

• Samenstelling (FTIR)

• Gelfracties

De degradatie van het materiaal is na tien keer recyclen minimaal. De verandering van stijfheid en viscositeit liggen rond de 5%. De kleurfout is niet door een menselijk oog te zien. Vanwege de kleine veranderingen, en relatief grote meetfouten, zijn de resultaten niet 100% betrouwbaar. Sommige trends die te zien zijn lijken elkaar zelfs tegen te spreken. Dit kan te wijten zijn aan de meetfout, of aan verschillende vormen van degradatie die tegelijk werken. Twee processen die ontstaan tijdens recycling zijn het breken en vertakken van de polymeerketens. De ketenbreuk veroorzaakt een stijgende MFI terwijl de vertakking verantwoordelijk kan zijn voor een toename in stijfheid. Dit kan ook verklaard worden door betere oriëntatie van de moleculen, als gevolg van ketenbreuk. TenCate Grass heeft aangegeven dat de kwaliteit van het recyclaat voldoende is om te gebruiken in de productie. Het resultaat van dit onderzoek toont aan dat voor LLDPE het laatste het geval is. Vanuit het oogpunt van duurzaamheid is dit een interessante conclusie. De resultaten van dit onderzoek kunnen de kunststofindustrie en overheid stimuleren om meer te investeren in recycling. RECYCLING VAN KUNSTGRAS (GEBRUIKT) Momenteel wordt er ook gewerkt aan het recyclen van gebruikt kunstgras. Op de lablijn bij OICAM is aangetoond dat het mogelijk is om tot 20% gerecycled materiaal toe te voegen aan virgin materiaal, zonder nadelige effecten op het proces. Het draad breekt niet (vaker) en qua kleur komt het goed overeen met 100% virgin materiaal. Deze resultaten zijn dermate veelbelovend dat we nog voor het eind van het jaar proeven gaan doen op de 48-draads-lijn van Ten Cate. LCA In het kader van het gedeelde werkpakket m.b.t. LCA werken we aan een LCA van het poedercoatproces. DSM werkt eraan mee en levert input.


27

2.12 PROMOVENDUS LECTORAAT KUNSTSTOFTECHNOLOGIE:

HANS VAN HOEK

A L G E M E N E P R O J E C T B E S C H R I J V I N G Wereldwijd worden er jaarlijks 800.000.000 autobanden afgedankt. Hergebruik komt voor een groot deel neer op gebruik als brandstof, waarmee kostbare grondstoffen worden vernietigd. Dit project onderzoekt hoe het rubber van de autobanden op een duurzame wijze gerecycled kan worden. Met dit project willen Universiteit Twente en Windesheim grip krijgen op de eigenschappen van gerecyclede materialen. Wereldwijd is er maatschappelijk en industrieel veel belangstelling voor het ontwerpen van producten met het oog op hergebruik en recycling. Want goede oplossingen leveren naast economische winst ook milieuwinst op. Binnen de topsector HTSM wordt op kunststofgebied meer en meer gewerkt met complexe samengestelde producten. Autobanden hier een goed voorbeeld van. Een product wat constant wordt vernieuwd en verbeterd vanwege eisen aan brandstofgebruik van auto’s en veiligheid en waar bij het ontwerp en gebruik van materialen op het gebied van recycling nog veel te winnen is. Universiteit Twente heeft voor andere rubbersoorten (EPDM, NR, vrachtwagenbanden) soortgelijk onderzoek gedaan en deze projecten hebben nuttige resultaten opgeleverd. Juist deze resultaten zijn aanleiding om het basisonderzoek van vulkanisatie van autobanen (proof of concept) te vervolgen. In dit vervolgonderzoek onderzoeken Universiteit Twente en Windesheim met samenwerkingspartners:

• Het in een continu-proces devulkaniseren van autobanden granulaat;

• Het optimaliseren van de kwaliteit van het devulkanisaat en de productie, uitgaande van commercieel en in industrieel aantrekkelijke methoden;

• Het onderzoeken van de materiaalkundige aspecten van virgin-devulkanisaat mengsels;

• Het onderzoeken van de toepassingsmogelijkheden voor hergebruik in nieuwe autobanden. Het lectoraat zal zich bezighouden met de begeleiding en de mechanisch/ technische aspecten van het project. Door de samenwerking met Universiteit Twente ontstaat er kennisopbouw en inbedding hiervan van (recycling van) elastomeren.

BASISGEGEVENS PROJECT RECYCLING OF POLYMER MATERIAL Looptijd 01-11-2014 tot 30-10-2018

Financiering € 150.000,- door TFF voor deelproject lectoraat Kunststoftechnologie

Samenwerkingspartners

Programmaleden deelproject lectoraat (2) Windesheim, Zwolle; Universiteit Twente, CTW/ETE, Schill & Seilacher. DSM Resins, Zwolle.


Ir. Hans van Hoek 0,05 fte 0,7 fte


Afstudeerproject in 2015

Soort project R&D



28

O V E R I G E O U T P U T LEZINGEN, WORKSHOP, PRESENTATIES • 20 maart 2014: Polyplasticum presentatie: ‘Overmoulding op thermoplastisch composiet’ door Margie Topp.

• 16 april 2014: Lezing gegeven door Margie Topp op de Materials Beurs met Ed Kooijman over het recyclen van kunststoffen.

• 19 mei 2014: Lezing over aansluiting bij het regionale MKB in de composieten sector, welke rol kan het HBO en het lectoraat hierin specifiek innemen? Een lezing door Margie Topp.

• 12 juni 2014: Deelname aan de Kennistafel Kunststof bij BMA Ergonomics. Daarnaast een presentatie door Geert Heideman over de betekenis van onderzoek voor de kunststofbranche.

• 3 juli 2014: Composietenmiddag PSP, composiet initiatieven door DSM AKZO. Peter Bosman is aanwezig geweest.

• 18 september 2014: 3DprintEUcongres, lezing gegeven door Geert Heideman over beslismodel 3D printen voor het MKB.

• 25 september 2014: Lezing door Peter Bosman; Composites in the built environment en een lezing door Freek Noordhuis/Jasper Bouwmeester; Kunststoffen in de machinebouw.

• 5 november 2014: minor PPE, Gastcollege composiet materialen door Margie Topp en Jasper Bouwmeester

• 10, 17 en 24 november 2014: Honours College, Gastcollege kunststoffen door Margie Topp

• 20 november 2014: Compoworld congres, dagvoorzitterschap door Margie Topp

• 20 november 2014: Compoworld congres/ Metaalunie, lezing metaalvervanging door kunststof en composiet door Margie Topp, Freek Noordhuis en Pieter Schreuder

PUBLICATIES, NIET GERELATEERD AAN LOPENDE PROJECTEN • December 2014: Financieel Dagblad, onderwerp: 'GreenPAC; wat gebeurt er in de regio?’ door Margie

Topp, Ineke van der Wal, Geert Heideman en Gerard Nijkamp.

BEURZEN • 27 februari 2014: Beursbezoek Rapid Pro door Geert Heideman.

• 11 maart 2014: ESEF Jaarbeurs Utrecht door Geert Heideman.

• 12 en 13 maart 2014: Beursbezoek JEC Paris door Margie Topp, Freek Noordhuis, Pieter Schreuder en Koen Hermans.

• 18 september 2014: 3DprintEUcongres, stuurgroep 3DprintEU Geert Heideman. De stand werd beheerd door Koen Hermans en Tommie Stobbe.

• 25 september 2014: Kunststoffenbeurs in Veldhoven. 2 dagen stand van het lectoraat bemand door Geert Heideman, Koen Hermans en Tommie Stobbe.

• 3 oktober 2014: Beursbezoek Industrial Processing te Utrecht. Bijgewoond door Geert Heideman en Gerard Nijkamp (dagdeel).

• 7 oktober 2014: Beursbezoek aan Composites Europe Dusseldorf door Margie Topp, Jasper Bouwmeester en Peter Bosman.

• 30 oktober 2014: Bedrijvenmarkt Windesheim. Het lectoraat (o.l.v. Margie Topp, Pieter Schreuder en Tommie Stobbe) heeft zich hier gepresenteerd voor stagelopers en afstudeerders.


29

OVERIGE ACTIVITEITEN • 17 januari 2014: Bezoek AFP met de kenniskring via Harold Gankema.

• 20 februari: Kunststof ketenakkoord. Overleg tussen Margie Topp en Arnoud Passenier.

• 5 maart 2014: Staten van Overijssel hebben een bezoek gebracht aan het Polymer Science Park, Margie Topp is hierbij aanwezig geweest.

• 21 maart 2014: Cursus ‘bedrijfsmatig omgaan met je centrum’, voor het reilen en zeilen van CoE’s, gevolgd door Margie Topp, Geert Heideman en Roy van Enkhuijzen.

• 27 mei 2014: Kick-off expertisecentrum recycling PSP. Het bijeenbrengen van het PSP van partijen in de kunststofketen die samen het vraagstuk van duurzaamheid willen oppakken, bijgewoond door Geert Heideman en Margie Topp.

• 3 juni 2014: Platform composieten in het HBO, bijeenkomst van composiet Nederland op HBO gebied, organisatie door InHolland Rogier Nijssen. Bezocht door Margie Topp en Peter Bosman

• 5 juni 2014: Teamochtend met het thema: ‘Branding van het lectoraat’.

• 10 juni 2014: Lectorenoverleg TFF; nadere kennismaking. Geert Heideman en Margie Topp hebben deelgenomen.

• 17 juni 2014: Tweede netwerkbijeenkomst van de leden van het kunststof ketenakkoord, bijgewoond door Margie Topp en Geert Heideman.

• 4 september 2014: Bijeenkomst werkgroep kennisagenda kunststof in het kader van VANG en bijeenkomst kunststofonderwijs in het kader van VANG. Bijgewoond door Margie Topp en Geert Heideman.

• 11 september 2014: Bestuursvergadering VKRT en symposiummiddag Veiligheid− en Milieuwetgeving, bijgewoond door Geert Heideman.

• 25 september 2014: Bijwonen oratie Anke Blume van de vakgroep ETE van de UT door Geert Heideman.

• 3 oktober 2014: Van afval naar grondstof, kennisbijeenkomst praktijkgericht onderzoek te Utrecht (ministerie van Infrastructuur & Milieu, Rijkswaterstaat, afdeling Leefomgeving, Kamer van Koophandel (KvK) en het NRPO-SIA (Nationaal Regieorgaan Praktijkgericht Onderzoek SIA). Bijgewoond door Geert Heideman en Gerard Nijkamp (1 dagdeel).

• 8 oktober 2014: Uitreiking promotiebeurs tijdens Lerarencongres in Den Bosch. Bijgewoond door Geert Heideman en Hans van Hoek.

• 10 oktober 2014: Deelname aan panel externe stakeholders t.b.v. visitatie van Stenden PRE van Stenden Hogeschool in Emmen door Geert Heideman.

• 2 december 2014: Teamochtend lectoraat, strategische bespreking, kenniskring.

LIDMAATSCHAPPEN • Bond van Materialen kennis;

• Federatie Nederlandse Rubber- en Kunststofindustrie (NRK);

• RKI Innovatienetwerk (onderdeel NRK);

• Society of Plastic Engineers (SPE).

Documents

Windesheim zet kennis in werking Jaarverslag 2014/media/files/windesheim/research... · 2.3 GREENPAC KUNSTSTOFFEN IN DE MACHINEBOUW ... gevolgd door een promotieonderzoek betreffende