Sander FONTEYN

General info

Firstname: 
Sander
Name: 
Fonteyn
Title: 
ir
Room: 
kb 104
Phone: 
02/629.29.55
E-mail: 
sander.fonteyn@vub.ac.be
Date of birth: 
12/07/1990

Keywords

Hybride verbindingen, composieten

Education

Burgerlijke Bouwkunde - VUB-Bruface - klas van 2013

Research

Innovatieve hybride verbindingen tussen metaal en composiet 

Door de voortdurend strenger wordende milieuregelgeving wereldwijd, zijn ontwerpers in diverse industriële sectoren continu op zoek naar mogelijkheden die de CO2 emissie kunnen reduceren. Onontbeerlijk hierbij is het gebruik van lichtgewicht materialen met een goede mechanische performantie. Vezelversterkte materialen bieden hier de ideale oplossing vanwege hun hoge specifieke sterkte en stijfheid. Door hun hoge kostprijs wordt het gebruik van composieten echter beperkt tot high-end toepassingen waar de kostprijs van minder belang is (denk hierbij aan formule-1 of aan ruimtevaartuigen). In de automobielindustrie domineren materialen zoals hogesterktestaal en aluminium de markt. Een tussenliggende oplossing is het gebruik maken van een multimaterial approach, dit is een innovatieve manier van ontwerpen waarbij de traditionele materialen gecombineerd worden met nieuwe lichtgewicht materialen zoals composieten.

Een nieuw probleem dat zich stelt bij het combineren van verschillende materialen is de keuze van een gepaste verbindingstechniek. Traditionele verbindingstechnieken zoals bouten,clinchen en lassen doen vaak afbreuk aan het gewichtsvoordeel dat composieten met zich meebrengen. Structurele lijmverbindingen lijken hier een geschikte oplossing. Ze zijn licht,verdelen de krachten gelijkmatig en  hebben betere vermoeiingseigenschappen maar ze hebben echter nog te kampen met problemen zoals uithardingstijd (geen initiële sterkte) en omgevingsgevoeligheid. Hierdoor wordt er meestal gekozen voor een combinatie van een lijmverbinding met een mechanische verbinding ongeacht de gewichtstoename.

In dit doctoraatsonderzoek zal gezocht worden naar een optimale verbinding zonder gewichtstoename tussen metaal en composiet. De mechanische verbinding zal vervangen worden door mechanische interlocks zoals bijvoorbeeld een hook-and-loop (Velcro) systeem of een form-lock systeem. Een onmiddellijke hechtsterkte (bonding on demand) wordt nu verzekerd door de mechanische interlocks en de lijmverbinding zorgt voor bijkomende voordelen zoals extra sterke, betere krachtenoverdracht en betere vermoeiingseigenschappen. Door zulke technologie te ontwikkelen zal het voor bv. de automobielindustrie makkelijker worden om composietmaterialen op te nemen in een multimaterial design.

Om deze doelstelling te bereiken werden vier werkpakketten opgesteld waarin een literatuurstudie moet uitwijzen welke mechanisch interlocks het meest gepast zijn en het meeste potentieel bieden voor een lichtgewicht hybride verbinding. Via een experimentele en numerieke studie zal het type, het aantal en de verdeling van de interlocks geoptimaliseerd worden. Hierbij zal ook onderzoek verricht worden, met het oog op duurzaamheid en recycleerbaarheid, naar mechanismen voor “debonding on demand” waarbij de hybride verbindingen eenvoudige de-assemblage toelaten.

Dankzij dit onderzoek, het ontwikkelen van een nieuwe innovatieve hybride verbinding, zal een grote stap in de goede richting gezet worden om het opnemen van composietmaterialen in eenmultimaterial ontwerp te bevorderen.

 

ONDERZOEKSHYPOTHESE

 

De combinatie van mechanische interlocks met een structurele lijmverbinding zorgt voor een innovatieve hybride verbinding welke het gewicht en de levensduur gunstig zal bevorderen.

Design and implementation by aware