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植物之旅:荷兰复合材料,莱利斯塔德,荷兰

平衡性能和可负担的生产,这位行业资深人士继续探索复合材料的无限可能性。
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荷兰复合材料

挫败双体船,建筑立面和更多。距离阿姆斯特丹不到一个小时的车程,荷兰复合材料公司在其4500米的土地上从事各种各样的高技术项目2设施。来源,所有图像|荷兰复合材料

位于4,500平方米的建筑内,距离阿姆斯特丹(荷兰莱茵楼)(荷兰莱斯特德斯(Lelystad)距离阿姆斯特丹(Lelystad)提供少于一个小时的车程,专注于四个市场:海洋/海上,建筑,可再生能源和特殊项目。荷兰复合材料采用预浸料碳纤维的混合-用于高负载部件的增强聚合物(CFRP)和Nomex蜂窝树脂注入和玻璃纤维用于建筑业和低利润项目。“我们仍然能够成功-性能,即使这些更划算的结构而且我们对使用先进材料的零部件保持低成本,”荷兰复合材料联合管理合伙人斯文·埃里克·詹森(Sven Erik Janssen)和创始人彼得扬·德沃shuis表示。“这是独一无二的。”

该公司还经营着“DNA性能帆船”品牌,生产多体帆船,包括5.5米的F1X双体船、11米的TF10三体船和14米的F4双体船。Janssen指出,12米长的G4双体船已经不再生产,“但它展示了我们先进复合材料游艇制造和高性能的能力。”“这艘船是一艘双重用途的挫败赛船和家庭巡洋舰,有泊位、厨房和船头,但速度超过35节。重量超过4000公斤,只有6名船员的能力,除了价值数百万美元的美洲杯游艇之外,在这个领域还没有竞争。”

海运到公路和航空运输

在参观开始之前,Janssen介绍了公司的历史和它产生的复合结构。荷兰复合材料公司成立于1992年矮人,他们在那时,代尔夫特理工大学(荷兰代尔夫特理工大学)的学生。1993年,他们为霍比(Hobie)双体帆船制造了碳纤维桅杆;1993年,他们用碳纤维增强塑料(CFRP)和Nomex蜂窝材料制造了18米长的游艇;1994年,他们用树脂灌注工艺制造了100英尺长的游艇。“那时,我们建造的所有东西都是用预浸料或浸渍剂由碳纤维制成的,”詹森回忆道。然而,他补充道,由于该业务受到海洋市场和一次性项目的典型波动的影响,“我们寻求多样化,但希望保留先进的复合材料,而不是FRP(这意味着不那么先进,更多的商品玻璃纤维和聚酯树脂)。”

该公司开始探索道路运输的轻量化解决方案,生产了35辆具有玻璃/碳纤维复合单体底盘的卡车拖车,减轻了3500公斤的重量。Janssen解释说:“这些卡车装载的是密集的货物,比如土豆,在装满它们的体积之前,它们的重量会达到最大。”Holland Composites也生产了冷藏拖车,他补充道:“但我们做得太早了;市场还没有准备好,公司还不能计算出复合拖车的年收益,即更多的货物运输和维护节省与较高的初始成本相比。”

大约在同一时间,VRR(鹿特丹,荷兰),一家定制航空货运解决方案供应商,接近公司。“他们正在为空中客车,波音和航空公司进行工作,”詹森召回。“我们开发了一个碳/芳纶纤维复合物单胶片的一款羽量级容器,今天仍然不符合低重量,”他说。虽然荷兰复合材料中的数千件,但市场迅速饱和了低成本的FRP产品。

荷兰复合材料复合养护

OOA-cured结构。其DNA Performance Sailing品牌的多壳箔帆船的大型碳复合结构在柔性烤箱中固化(右),其中包括由计算机从外部单元(嵌入)控制的加热和空气流通的绝缘板。

海洋仍然是核心力量

1999年,荷兰海军与荷兰复合材料公司接洽,为潜艇生产固体玻璃纤维复合声纳圆顶。Janssen说:“传统上,它们被分成两半,然后粘在一起,但是这种接缝导致了视野的破坏。“我们被要求将这些整体组装起来。这些声纳圆顶大- 11.5 × 3 × 3米,厚45 ~ 110毫米,很难注入,由5000公斤乙烯酯/环氧复合树脂供应罗马沃斯复合材料(Roggel、荷兰)。完工后的建筑重达6500公斤。它们必须是刚性的和抵抗冲击载荷,因为它们位于船体的前部。“我们还必须与水的密度和声纳透明度相匹配,”詹森说。“我们为世界上相当多的海军部队提供驱逐舰类型的舰艇。”

在重量谱的另一端是DNA表现挫败多壳体。詹森说:“我们的小船是第一批参加比赛的挫败型双体船。”荷兰复合材料公司也为创纪录的赛艇生产复合材料水翼MOD70的团队阿尔戈Beau Geste..他补充说:“我们内部有一种技术,可以制造出真正高负载的零件而不发生故障,而且对于这些非常高性能的箔片,我们有一种独特的一次性生产方法。”“我们与世界上最好的水手合作,以达到下一个水平的箔材性能,并为NACMA17奥运级帆船生产所有的箔材。”

荷兰复合材料公司为Windcat工作船风电场服务/支持船生产的轻质碳纤维甲板室《复合材料甲板室切割重量》)采用树脂灌注CFRP泡沫夹层结构刚度,以实现大,开放跨距内没有柱子。“单体甲板室足够轻,我们可以给它安装良好的阻尼器,将它与发动机和船体中的波浪振动隔离开来,”Janssen说。“Windcat以其非常安静的航行而闻名,这些船深受大型风力涡轮机原始设备制造商的喜爱。所有这些风力发电场都必须得到维护,因此50至60英尺长的高速双体船有了一个新的市场。”

荷兰复合材料综合格雷宁大学Raficlad门面

荷兰复合材料公司为格罗宁根大学生命科学大楼提供了结构复合立面,使用了他们半透明的RAFICLAD面板系统和大(3.6 × 3.3米)面板尺寸,实现了重量节约和最大程度的隔热。

进入建筑

在21世纪初,面对大学生住房短缺——等待3-4年的名单——荷兰政府开始寻找替代解决方案。Janssen说:“我们为另一个客户开发了一种复合胶囊,我们认为如果我们把它扩大成一个独立的生活单元,我们就可以把它们堆叠起来,提供一个解决方案。”这就是Space Box,一个6米长、3米宽、3米高的模块化建筑单元,立即获得了成功。

“代尔夫特理工大学最初试验了125台,”詹森说。“它们的形状很时髦,我们用鲜艳的颜色做了它们。它们也非常节能。”“我们对建筑行业一无所知,”他说,“但我们必须安排电力、下水道——所有的一切。突然之间,我们成了主要承包商。”

从建筑师的通知,荷兰复合材料被选为2004年,致力于Groningen大学的生命科学大楼(Groningen,荷兰)。据报道,九层建筑是该尺寸的第一个结构复合立面,占地9,220平方米。“原创设计非常沉重,但我们能够节省体重,”詹森说明。“此外,有南方的仪器实验室,因此保温是一个问题。如果您在大面板中建造,可以降低热泄漏,但您需要更大的刚度和承载能力,复合材料可以提供。“

荷兰复合材料采用玻璃纤维增​​强聚酯杂交树脂和泡沫芯的200毫米厚的窗帘墙面板3.6×3.3米。janssen认为“当使用金属框架加上覆层施工方法时,您可以理论上无法真正地击中R值[热阻]。但是用芯复合材料,将结构框架与包层镶嵌成一个面板,我们不仅击中了理论价值而且超过了它。“

Holland Composites在美学方面也取得了成功,其半透明的RAFICLAD复合面板与建筑的主题和自然环境相匹配,该面板以植物状纤维形式的玻璃纤维增强为特征。这些绿色的生物外观是半透明的,允许光线进入建筑内部。RAFICLAD也被用于制作照片立面和不同寻常的设计,受到建筑师和他们的客户的高度重视。

荷兰复合材料为Rabin Center提供屋顶结构

75个40 × 60米的复合材料部分被运到以色列,叠层在一起,并被吊到合适的位置,为特拉维夫的Yitzak Rabin中心创建翼状屋顶部分。

"我们所做的一切都是结构性的"

对于Yitzak Rabin中心(特拉维夫,以色列),该公司被要求建造像机翼一样的屋顶结构,如果由混凝土制成,就会太重。Janssen说道:“我们再次创造了最大的部分。75个40 × 60米的截面用玻璃纤维和环氧基乙烯基酯树脂注入树脂,然后运往以色列。在现场,这些屋顶被倒置放置在夹具上,以便将它们叠合成最大跨度31米的“翼屋顶”。Janssen指出,该项目在结构上非常具有挑战性。“这些面板厚度为200至300毫米,将玻璃幕墙固定在一起,其中包括一个11米长的悬臂部分。这种复合材料可以承受所有的力,为设计这种自由悬挂的屋顶跨度提供了可能性。”

弗莱彻酒店大厦是另一个此类项目,于2012-2013年完工。它最初是一个高速公路旁的购物中心,但在决定将建筑转换为高端酒店后,结构中需要大量的声学衰减。Janssen说:“混凝土骨架无法承受太多额外的负载,所以我们需要提供一种轻量级的解决方案。”Holland Composites设计了8.5 × 3米的复合板,可以固定平板玻璃立面。他指出:“玻璃实际上是挂在面板上的,这有助于处理负载。”“然后我们将面板固定在混凝土骨架上。复合夹层板前面的玻璃与中间的气隙的结合创造了巨大的隔音屏障。”每一块复合板的一面内墙都已粉刷好,而在外墙的玻璃表面则涂上了抗紫外线涂层。

“这也是一种非常快速的方式,可以将包层覆盖到圆形建筑物,”詹森说。“我们在一步中安装了完整的立面,并实现了绝缘性R值8倍,是普通建筑外部材料的两倍。”詹森进一步阐述了这一观点,他认为能源中性对未来的建筑建设至关重要。“使用我们的结构复合材料覆层的建筑不需要太多的能量来加热,所以我们的方法非常有效,实现了净零足迹。BREEAM是荷兰的能效认证,前两栋建筑都使用了我们的复合材料。”

荷兰复合材料公司为弗莱彻酒店提供了结构立面

对于弗莱彻酒店,荷兰复合材料公司通过将弯曲的复合面板附加到建筑的混凝土骨架上,实现了美观、降噪的外观,玻璃幕墙可以固定在上面,而不会增加过多的自重。

Janssen将阿姆斯特丹市中心的当代艺术博物馆(Stedelijk Museum of contemporary art)列为荷兰复合材料技术建筑项目的巅峰“大博物馆,大建筑”)。“这是管理热膨胀并说明我们所做的态度。”荷兰复合材料也开创了防震结构外墙,现在在荷兰的某些地区需要,詹森解释说,由于土壤由于液压压裂(压裂)而被破坏。GRONINGEN的Wiebenga Buildion采用了一种防震外观,可以移动30厘米而无故障。“典型的钢和混凝土不能处理这种运动,”他补充道。

虽然在建造结构时平衡了成本和时间表的无数要求是挑战,但詹森注意当前最大的问题目前是耐火性。“复合材料的错误实现使复合材料行业成为一个坏名字 在这方面,“他解释道。“我们现在仅在这些建筑项目上使用耐火材料,并每批批准的法规完成火灾测试。”

荷兰复合材料公司生产CFRP潮汐涡轮机叶片

荷兰复合材料公司使用碳纤维预浸料,在高压釜中固化,制造潮汐涡轮机叶片,以处理这些低速、高扭矩结构上的大负荷。

海上和可再生能源

Holland Composites还拥有海上油气行业的长期合同。Janssen说:“在这里,复合材料不仅重量轻、耐腐蚀,而且易于维修。”“海上钻井平台和船舶不允许停工。然而,修理金属结构需要焊接和火花,因此,由于火灾危险,不得不停止生产。我们可以修补复合材料,而不会造成这种破坏。”该公司有新客户要求为各种海上建筑提供此类产品。

该公司还生产潮汐涡轮机的叶片。Janssen说,收集潮汐能仍然是一项新技术,但第一批项目已经完成,结果令人印象深刻。“潮汐涡轮机提供了可靠的能源来源,”他解释道。“与风能和太阳能相比,潮汐总是在那里,所以你可以可靠地预测电力输出,这对电力公司来说很关键。”荷兰复合材料公司使用热压罐固化的碳纤维预浸料用于这些叶片,因为负载巨大。Janssen说:“叶片低速移动,但扭矩大。“你想要将转子的最大速度转换到电机上以产生动力,所以涡轮制造商需要坚固而高效的结构,这种结构的形状能够从潮汐运动中获得尽可能多的能量。”

每个涡轮机有两个3米长的叶片,18毫米厚。每台潮汐发电机有五个涡轮机。Janssen说:“这些涡轮叶片的负荷相当于一艘满载13600马力的拖船,但客户还需要叶片坚硬、重量轻、维护成本低,并具有良好的抗疲劳耐久性。钢铁太重,会降低发电机的效率。”荷兰复合材料公司只生产刀片;整流罩、头锥和非结构覆层由玻璃钢制造。

面向未来的设施

参观从铺层区开始,这里有一个大的铺层桌子,用于DNA性能的帆船和各种各样的碳纤维增强塑料准备安装的箔片。这里的天花板很低,因为有一个夹层用来存放材料。这是一个高天花板的生产地板,以一个ZundAltstätten.、瑞士)自动切割机刚刚超出了上层区域。切割机有5.7×2.8×0.3米的切割范围来处理半固化片, 25毫米厚的干纤维和泡沫材料。

荷兰复合材料工厂在莱利斯塔德,荷兰

前景中的Zünd自动切割机在右侧,右侧可见,将增强件和泡沫脱落,右侧,右侧,可在右侧看到。封闭的工具区域位于黄色卷起门后面,在此处看到的CMS加工中心侧面,毗邻Zünd切割桌。

从Zünd切割机转过来,我们走到一个玻璃封闭的加工室,紧挨着铺层区域。从一个黄色的卷帘门进入,有多个工具在加工,部分正在真空袋下固化。“我们自己做模具,”詹森说。“对于CFRP部件,我们使用CFRP或铝作为模具,以及用于工具内空气流通的通风孔,这有助于确保整个部件的固化。”

荷兰复合材料工厂在莱利斯塔德,荷兰

CMS加工中心位于其左边的切割台(看不到)和高压釜(最右边,靠墙)之间。

退出工具室,我们通过5×2×1.8米的5轴CNC铣削中心(CMS.SpA, Zogno,意大利),可以看到6.5 × 2.2米的热压罐(Tankbouw Rootselaar, Nijkerk,荷兰)。“我们通常在125岁时治愈°C的压力为6巴,”詹森指出。

荷兰复合材料工厂在莱利斯塔德,荷兰

下面还可以看到高压釜与CFRP工具(注意空气通风的孔)和大型CFRP箔在真空袋下固化的性能多体帆船。

高压釜旁边的墙将生产区域分成两半,沿着工装间延伸到建筑的长度。我们转身穿过一扇门下半年荷兰复合材料设备,其中包含一个水射流切割机(8 -由- 0.5 - 2米切割范围),几个烤箱大小的15英尺,长10 - 3.5米,和公司的19英尺,长12 - 3.5米涂料展台。“目前,我们正在为卡塔尔的一个项目生产大型面板,并为Windcat船生产一系列CFRP甲板室,”Janssen说。

荷兰复合材料工厂在莱利斯塔德,荷兰

CFRP DECKHOUSES,荷兰复合材料生产用于Windcat Workboats Coatamarans的CORAMAL在公司的19×12×3.5米的涂料展位上涂上。

Holland Composites最新的装置是一台Massivit 3D (Lod, Israel) 1800 Pro打印机,体积为145 * 111 * 180厘米。Janssen解释说:“我们是使用三个打印头进行3D打印的合作伙伴,其中两个打印三明治的表皮,中心喷嘴打印中间的填充物或晶格结构。”“我们将在未来的发展中使用纤维增强材料,但目前,我们可以打印精确的工具,需要最少的铣削。我们使用更少的材料,看到非常快的模具生产时间。我们现在有一个完整的流程链,能够在很短的时间内完成从设计到模具再到喷漆零件的过程。”

他指出,该公司仍在探索如何在不推高成本的情况下,增加自动化的使用,以进一步提升产品水平。“这归结于独创性。我们被高度复杂的问题所吸引,很少有人敢去解决这些问题,但作为造船者,我们总是必须在有限的资源下非常有创造力。就我们在复合材料领域所做的工作而言,我们看到了未来的许多机会。”

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