Duurzaamheid is onlosmakelijk verbonden met energiebesparing. Eén van de meeste effectieve methodes om energie te besparen is het beperken van de te verplaatsen massa in bewegende constructies. Dan hebben we het uiteraard niet over onderdelen waarin de hoeveelheid massa een beslissende rol heeft in de werking van een apparaat (bijvoorbeeld een pers), maar over toepassingen waar onderdelen bewegen in het kader van onder andere handling, transport of het overbrengen van krachten. Composiet materialen kunnen in deze toepassingen een belangrijk aandeel leveren in gewichtsbesparing en hiermee de energie efficiëntie verhogen.

Bewegende delen komen in de industrie op vele plekken voor. Van transportmiddelen en handlingsystemen tot afsluiters, persen en pompen. Om in beweging te komen is over het algemeen een externe aandrijving nodig in de vorm van bijvoorbeeld een elektromotor, verbrandingsmotor, hydraulische motor of wordt gebruikt van lucht als medium. In alle gevallen geldt dat de hoeveelheid energie die nodig is om ‘iets’ in beweging te zetten, afhankelijk is van de massa van het voorwerp én de benodigde versnelling.

Lichtgewicht materialen die toch sterk zijn

Het verkleinen van de massa én toch in staat zijn om te voldoen aan de eisen met betrekking tot sterkte en stijfheid was een onderwerp dat in de oudheid al de volle aandacht had. Zo werd voor de productie van gevechtskleding 3.000 jaar geleden gebruik gemaakt van natuurlijke materialen (hout, hoorn en botten) die in verschillend georiënteerde laagjes (lamineren) een relatief goede bescherming boden tegen wapengeweld. Later werd deze kennis ook gebruikt voor sporters om met behulp van lichtgewicht kleding hun prestaties (snelheid) steeds verder te verhogen. Niet onbelangrijk in landen als Griekenland waar de Olympische Spelen zijn ontstaan.

Binnen de industrie was de belangstelling voor natuurlijke materialen niet bijzonder groot aangezien de aandacht vooral naar metalen gaat die een aanzienlijk hogere sterkte en stijfheid leveren. Een robuust, en wat dat betreft dus zeer duurzaam materiaal vanwege de lange levensduur, maar door de hoge dichtheid uiteindelijk minder gunstig in het kader van energieverbruik.

Kunststof polymeren en textielvezels

Een oplossing hiervoor werd gevonden in lichtgewicht (vezelversterkte) kunststoffen en het gebruik van textielvezels in de zogenaamde composieten: materialen die zijn opgebouwd uit verschillende componenten. Het succes – de goede verhouding tussen sterkte, stijfheid en gewicht – was dermate groot dat er binnen universiteiten speciale afdelingen zijn ingericht waar onderzoek wordt gedaan naar composieten in het algemeen en lichtgewicht constructies in het bijzonder. Het onderzoek richt zich daarbij zowel op de materialen zelf en de manier waarop met composieten moet en kan worden ontworpen, als op de productietechnieken die nodig zijn om composieten te verwerken.

Belangrijke voordelen leveren composieten inmiddels in de lucht- en ruimtevaart en in de transportwereld waar iedere kg minder in de constructie betekent dat er een kg product extra kan worden vervoerd. Of het nu gaat om kokosnoten in een vrachtwagen of mensen in een vliegtuig. Een lager gewicht betekent echter ook dat – bij een gelijkblijvende vracht om te transporteren – aanzienlijke besparingen op de hoeveelheid benodigde brandstof zijn te realiseren. Niet alleen de burgerluchtvaart maar ook moderne auto’s die op elektriciteit rijden of proefmodellen waarbij met waterstof als brandstof wordt geëxperimenteerd, profiteren hiervan.

Industriële toepassingen

Naast de transportwereld zijn ook elders in de industrie de nodige toepassingen voor composieten te vinden. Bijvoorbeeld in lichtgewicht robotarmen die hierdoor sneller kunnen bewegen, kleiner zijn uit te voeren, een grotere last kunnen meenemen óf energiezuiniger zijn. Tevens worden composieten gebruikt voor tandwielen, rollentransportbanen, lichtgewicht behuizingen en lichtgewicht grijpers. Veelal in het kader van snelheid maar óók steeds vaker om energie te besparen.

Ieder industrieel bedrijf dat zich ten doel heeft gesteld ‘duurzaam bezig te zijn door zoveel mogelijk energie te besparen’, kan met composiet materialen waarschijnlijk nog stappen maken. Is het niet in handlingprocessen of transportmiddelen, dan wellicht wel in composiet containers om producten te vervoeren en die – duurzaam – vaker zijn te gebruiken.