Nieuw materiaalconcept voor vliegtuigvleugels genereert
kostenbesparing van miljarden Euro's.
Speciaal soort aluminium-vezel combinatie baanbrekend voor groene vliegtuig
Door vliegtuigvleugels van een speciaal soort aluminium vezel combinatie te maken,
worden ze nagenoeg ongevoelig voor vermoeiing, beter bekend als metaalvermoeiing.
De buitengewone eigenschappen van dit speciale materiaal (CentrAl genoemd) kunnen
tevens een belangrijke bijdrage leveren aan het zgn. groene vliegtuig. De applicatie van
deze technologie genereert namelijk ook een aanzienlijke operationele kostenreductie.
Door minder gebruik van brandstof en reductie in onderhoudskosten kunnen de
besparingen wereldwijd oplopen tot ¤ 75 Miljard.
Vermoeiing is een fenomeen waarbij een materiaal bezwijkt na langdurig wisselende
belastingen. Door de wisselende belasting, treedt er op den duur breuk op. Dit kan zich
zelfs manifesteren bij spanningen die grosso modo ver onder de maximale vloei- of
breukspanning blijven.
De nieuwe hoogwaardige aluminium constructies zijn sterker dan de recent toegepaste
vezelversterkte koolstof (CFRP) constructies voor o.a. vliegtuigvleugels, zoals in de
Boeing 787. Het nieuwe concept geeft de mogelijkheid van verdergaande gewichtsreductie
tot ca 20% t.o.v. voornoemde CFRP-vleugelconstructies. Tevens resulteert het in
aanzienlijk lagere (onderhoud)kosten voor deze constructies. Dit nieuwe gepatenteerde
concept, CentrAl (Central Reinforced Aluminium), is o.a. het resultaat van een intensieve
samenwerking tussen het in 2004 opgerichte Haagse bedrijf GTM Advanced Structures,
dat zich met name heeft gespecialiseerd in nieuwe vliegtuigmaterialen en constructies,
Alcoa en de Delftse faculteit Luchtvaart en Ruimtevaarttechniek (leerstoel
vliegtuigmaterialen).
Het CentrAl-concept bestaat uit een centrale laag van vezel metaal laminaten (VML), die
als het ware worden gesandwiched tussen een of meerdere dikke lagen hoogwaardig
aluminium. Zo ontstaat een robuust constructiemateriaal, dat niet alleen bijzonder sterk is,
maar daarnaast ook ongevoelig is voor vermoeiing.
Met deze toepassing blijven, in tegenstelling tot CFRP-constructies, de eenvoudige
reparaties zoals bij aluminium-constructies mogelijk.
Tijdens een specialistenbijeenkomst in Delft (the Conference on Damage Tolerance of
Aircraft Structures: 25-28 september 2007) presenteren GTM en het Amerikaanse
aluminiumbedrijf Alcoa het nieuwe concept aan internationale experts op het gebied van
vermoeiing en schade gevoeligheid van vliegtuigconstructies. Experts van Airbus, Boeing,
Embraer, Bombardier geven hun visie op de ontwikkeling van materialen en constructies
op het gebied van vermoeiing en schade tolerantie. De Amerikaanse Luchtmacht, Alcoa en
GTM laten hier tevens hun licht schijnen over het feit dat de nieuwe CentrAl materialen
mogelijkheden creëren voor zogenaamde "Carefree-structures". Het betekent dat
vliegtuigconstructies minder gevoelig zijn voor schade, veroorzaakt door bv. vermoeiing,
(hagel)inslag, trucks die tegen het vliegtuig rijden en corrosie, waardoor de
onderhoudskosten significant zullen afnemen. Daarnaast wordt de kosten reductie t.o.v.
composietconstructie verder versterkt doordat (grote) schades in CentrAl-constructies net
zo gemakkelijk zijn te repareren als in aluminium constructies. Bijkomend voordeel is dat
extern veroorzaakte schades in aluminium en CentrAl constructies zeer eenvoudig zijn
terug te vinden. Dit in tegenstelling tot schade bij composiet constructies.
Aerospace Materials
Het besparingsbedrag van de voorzichtig geraamde 75 miljard Euro wordt gerealiseerd
door:
800-1000kg per vleugel gewichtbesparing (incl. additionele effecten)
85$ brandstof besparing per jaar per kg (is meest voorzichtige raming)
40 jaar operationeel vliegen
= 900 * 85 *40 = 3.0 miljoen per vliegtuig aan brandstof (is ook GROENE besparing)
Terwijl een veelvoud van dit bedrag bespaard zal worden aan inspecties, reparaties en
tussentijdse vervanging. Hetgeen ook resulteert in aanzienlijke groene besparing.
Info van de Amerikaanse Luchtmacht (*wordt gepresenteerd op conferentie).:
verwachte besparing per vliegtuig is "tens of million dollars". Onderhoudskosten gaan
van 100% naar 25%. 20% zijn volgens hun de kosten die je vanaf het begin hebt.
Edoch bij het huidige concept groeit dat per jaar naar geleidelijk 100% (over een
periode van 40 jaar). Bij het nieuwe Nederlandse concept blijft dat in principe op 20%,
ook naar 40 jaar. Maar met een beetje marge is dat op 25% gesteld.
Besparing minimaal 25 miljoen EURO per toestel. Neem 3000 toestellen (is
Technische Universiteit Delft