Lijmverbindingstechnologie voor on-demand montage en demontage - Een verhaal van prestaties, kostenefficiëntie en circulariteit

Bedrijven zijn voortdurend op zoek naar manieren om producten lichter en sterker te maken. Daarom wordt verlijming in de maakindustrie van vandaag almaar belangrijker. Door het gebruik van de juiste verbindingstechniek kan u uw producten aanzienlijk verbeteren. Lijmverbindingen vereisen echter een zekere uithardingstijd, wat de productiekosten kan verhogen. In ons Joining & Materials Lab voeren we specifiek onderzoek naar verbindings- en verlijmingstechnieken. Hier hebben we een nieuwe verlijmingstechniek ontwikkeld waarmee we in minder dan 10% van de normale uithardingstijd in een oven een lijmverbinding met een kleefkracht van 90% van een typische in de oven uitgeharde verbinding kunnen realiseren. Hieronder leggen we uit hoe we hierin geslaagd zijn.

De verbetering van de prestaties van producten door het gebruik van speciale lichtgewichtmaterialen en -structuren is al lang een van de belangrijkste technische uitdagingen. De sleutel voor optimale resultaten is het gebruik van het juiste materiaal voor de juiste productcomponent. Hier spelen kleefstoffen een essentiële rol omdat ze samenstellingen van verschillende materialen op een mechanisch robuuste en betrouwbare manier kunnen verbinden. Bij een juist ontwerp kunnen lijmverbindingen, dankzij een betere verdeling van de krachten over een groter oppervlak, zelfs betere prestaties leveren dan conventionele bout- en klinknagelverbindingen. Bovendien wordt het totale gewicht van de constructie nog verder verlaagd omdat er bij lijmverbindingen geen metalen bevestigingsmiddelen nodig zijn.

De relatief lange uithardingstijd van sommige montagelijmen kan echter tot een hogere totale productiekost leiden. Enerzijds moeten, bij gebruik van kleefstoffen zoals één-component-epoxy, de geassembleerde onderdelen in een oven bij hoge temperaturen worden uitgehard. Dit kan ongewenste thermische spanning in de assemblage veroorzaken, of zelfs de geassembleerde onderdelen beschadigen. Anderzijds kan het uitharden van lijmen bij kamertemperatuur in een open ruimte tot wel 24 uur duren. Hoe dan ook, tijd is geld en dus is het absoluut nodig om de uithardingstijd van deze lijmen te verkorten.

Een ander obstakel is het feit dat lijmverbindingen als permanente verbindingen worden beschouwd. Dit maakt het moeilijk om montagefouten te corrigeren of om het product tijdens zijn levensduur te repareren.

Het is duidelijk dat de ontwikkeling van een verlijmingsprocédé dat "op commando hecht en onthecht" de fabriceerbaarheid, onderhoudbaarheid en recycleerbaarheid van om het even welk product sterk zou verbeteren.

Ahmed-JMLab

INDUCTIETECHNOLOGIE

In samenwerking met Sirris en Fraunhofer IFAM* hebben we een snel en gelokaliseerd hechtings- en onthechtingsproces ontwikkeld voor epoxylijmen. Dit proces maakt gebruik van inductietechnologie in combinatie met een gemodificeerde kleefstof met speciale "ferromagnetische curie"-deeltjesadditieven. We hebben de inductieparameters, zoals inductiefrequentie, inductievermogen en uithardingstijd, zorgvuldig bestudeerd en geoptimaliseerd. Hierdoor konden we de temperatuur in de verlijmingslijn tijdens het inductieharden beheersen.

De eerste resultaten van dit verlijmingsproces waren veelbelovend: in amper 8% van de normale uithardingstijd in de oven konden we een verbinding met een kleefkracht tot 90% van een typische in de oven uitgeharde verbinding realiseren. Bovendien kan deze technologie gebruikt worden voor het samenvoegen van vrijwel alle niet-metalen onderdelen.

Circulaire verlijming

Naast de voordelen van snelle verlijming laat het ontwikkelde proces ook toe om epoxylijmen te onthechten. We bereikten onthechtingstijden van minder dan de helft van de uithardingstijd. Voor sommige 2-componentenlijmen op epoxybasis die bij kamertemperatuur uitharden, neemt de hechtings-/onthechtingscyclus slechts 15 minuten in beslag, met onthechtingstijden van minder dan 2 minuten.

Onze technologie wordt momenteel, in samenwerking met AGC Glas-EuropaNiniX Technologies en Vandersanden Groep, opgeschaald van kleine teststukjes tot demonstratietoestellen op ware grootte. De technologie heeft een groot potentieel voor verschillende Vlaamse industriële sectoren, waaronder de automobiel-, bouw- en luchtvaartindustrie. Ze biedt niet alleen een direct economisch voordeel door een beter gecontroleerde en snellere uitharding, maar draagt ook bij tot een meer circulaire levenscyclus van producten en materialen. Duidelijk een win-win situatie.

* Deze technologie werd ontwikkeld in het kader van het FACIDO-project – de snelle en stabiele uitharding van kleefstoffen met onthechtingsoptie – dat gedeeltelijk wordt gefinancierd door Flanders Make en het Vlaams Agentschap voor Innovatie en Ondernemerschap VLAIO via het CORNET kaderprogramma (subsidienummer: HBC.2016.0668).

Bonding-debonding-induction-NL

Ahmed Elmahdy
Auteur

Ahmed Elmahdy

Ahmed Elmahdy is onderzoeksingenieur aan het Flanders Make Joining and Materials Labo. Hij heeft een achtergrond als werktuigbouwkundig ingenieur en een Master of Science in materiaalwetenschappen. Hij voltooit momenteel een doctoraat aan de Universiteit Gent in het dynamisch gedrag van luchtvaartpolymeren en -composieten. Hij is gespecialiseerd in polymeren en composieten en heeft verschillende jaren ervaring in Materials R&D.

Related Posts

BLIJF OP DE HOOGTE!

Schrijf je in voor onze nieuwsbrief en ontvang de interessantste artikels over innovaties in de maakindustrie en updates over Flanders Make.