De wagen van de toekomst staat in Heverlee

Heeft u zich ooit afgevraagd waarom een Formule 1-wagen versplintert bij een crash, en niet verfrommelt, zoals een gewone auto? Wij weten het! Omdat een gewone auto van staal is gemaakt en een Formule 1-wagen van koolstofvezelcomposiet. De professoren Ignaas Verpoest, Stepan Lomov en Dirk Vandepitte hebben ons dat verteld, en zij kunnen het weten, want zelf ontwierpen ze een Volkswagen Lupo in koolstofvezel.

Professor Vandepitte (Departement Werktuigkunde): “Eigenlijk hebben we enkel een vloerplaat ontwikkeld. Dat gebeurde in het kader van het EU-project TECABS. Veertien partners uit zes verschillende landen — zowel universiteiten als autoconstructeurs en toeleveringsbedrijven — onderzochten vier jaar lang de mogelijkheid om het chassis voor een A-klasse-wagen te maken uit koolstofcomposiet.”

Lapwerk
Professor Verpoest (Departement Metaalkunde en Toegepaste Materiaalkunde (MTM)): “Mercedes en Ferrari hadden eerder al een composietwagen geproduceerd, maar dat zijn dure types. Bij dit project speelde ook de kostprijs een grote rol. Je moet weten dat koolstofvezel ongeveer tien keer duurder is dan staal. Het feit dat ons chassis maar half zo zwaar is als zijn stalen tegenhanger — onze vloerplaat weegt zelfs niet meer dan 25 kilogram — neemt niet weg dat de materiaalkost nog steeds veel te hoog is. Daarom moet er bespaard worden op de productiekost, en dat kan door het aantal onderdelen te reduceren. Het chassis van een gewone wagen bestaat uit 200 aan elkaar gelaste stukjes staalplaat. Dat betekent dat er bij het bouwen van zo’n structuur heel wat ‘lapwerk’ komt kijken. Het chassis in ons project mocht maximaal 60 onderdelen bevatten. Onze vloerplaat bestaat uit acht stukjes textiel, verstevigd met vijf schuimkernen.”
Professor Lomov (MTM): “Die lappen textiel vormen natuurlijk nog geen composietplaat: ze moeten eerst ‘bevochtigd’ worden met een kunststof. Dat gebeurt als volgt: het textiel wordt in een mal gelegd die nadien wordt gesloten, waarna de vloeibare kunststof erin gespoten wordt en uithardt. Mijn taak in het onderzoek was te berekenen hoe dat het best gebeurt. De vloeistof moet immers door elke vezelbundel stromen, zodat elk vezeltje bijdraagt aan de sterkte van het materiaal: als er één stukje textiel droog blijft, is de plaat onbruikbaar.”

Roest
Vandepitte: “Men vraagt ons dikwijls of zo’n composietwagen niet onveilig is, omdat hij zoveel lichter is dan een stalen auto. We kunnen de mensen geruststellen: er bestaat geen enkel materiaal dat per gewichtseenheid zoveel energie opneemt als composiet: bij een botsing gaat de structuur helemaal versplinteren, terwijl een staalplaat verfrommeld wordt. Dat is trouwens één van de redenen waarom in de Formule 1 bolides van composiet worden gebruikt.”
“Er zijn nog wel een aantal voordelen te bedenken. Zo treedt er bijvoorbeeld geen corrosie op bij composietstructuren. Voor roestplekken op je auto hoef je dus niet te vrezen. En ook van vermoeiing is er in de praktijk geen sprake: aluminium kan je om die reden slechts gebruiken op dertig procent van zijn sterkte, terwijl je composieten, die minstens even sterk zijn, zonder problemen voor zestig tot zeventig procent kunt belasten. Een laatste voordeel is dan weer van ecologische aard. Een wagen die honderd kilogram lichter is, verbruikt gemiddeld een halve liter minder brandstof per honderd kilometer. Dat is ongeveer duizend liter voor de volledige levensduur van een auto. En als je weet hoeveel auto’s er rijden op onze wegen...”
“Wanneer de eerste volwaardige composietwagen wordt gebouwd? Dat hangt natuurlijk van de constructeurs af, maar als je het mij vraagt, is het nog niet voor morgen. Hoe dan ook: ons was het sowieso niet te doen om het eindproduct, maar om de technologie, de knowhow, waarvan we straks kunnen profiteren bij nieuwe onderzoeksopdrachten, op een totaal ander domein.”