Impuls aan materiaalonderzoek

Onderzoekers konden samen met bedrijven projectvoorstellen indienen, waarbij de bedrijven vijftig procent van de projectkosten in cash bijdragen. Er zijn zowel theoretische  als experimentele onderzoeksprojecten gehonoreerd. Ze zijn allemaal fundamenteel van aard én hebben een duidelijke link naar een toepassing. Onderaan dit bericht staat een lijst met alle toegekende projecten. 

Over de HTM-calls
Binnen de Topsector High Tech Systemen en Materialen (HTSM), organiseren de Stichting FOM en Technologiestichting STW samen met de stichting Materials innovation institute (M2i) een serie High Tech Materials calls. De calls worden sinds het voorjaar van 2013 twee keer per jaar georganiseerd, met FOM of STW als trekker. Het doel van de HTM-calls is een impuls te geven aan het wetenschappelijk materialenonderzoek – gericht op industriële toepassing – in Nederland.

Gehonoreerde projecten, met de hoofdaanvragers en de participerende bedrijven (allemaal onderdeel van het M2i-consortium) en kennisinstellingen:

Prof.dr.ir. A.H. van den Boogaard (UT) – Tata Steel, Fontijne Grotnes
Materiaaleigenschappen en processpreiding van hogesterkte staal (Differentiatie door spreiding op maat)
Met Advanced High Strength Steels (AHSS) kunnen lichtere, efficiëntere auto's geproduceerd worden, met een lagere CO₂-uitstoot. Maar het vormen van AHSS luistert nauwer dan bij gebruikelijk constructiestaal: door de materiaaleigenschappen en processpreiding ontstaan er vaak fouten in de productie. Om het productieproces te verbeteren maken procesontwerpers gebruik van wiskundige optimalisaties. In dit project zal een model ontwikkeld worden om de spreiding van echte materialen tijdens het vormen en de terugvering te kwantificeren. Tata Steel zal dit model gebruiken om hun klanten te helpen op een gedegen manier AHSS te produceren en zo te voldoen aan de eisen die aan het brandstofverbruik en de uitstoot van auto's gesteld worden.

Dr.ir. M.J.M. Hermans (TUD) –Tata Steel, DAF
Op naar intrinsiek-veilige microstructuren in lasnaden van geavanceerd en ultrasterk autostaal
De mogelijkheden voor gewichtsvermindering, productiegemak en verbeterde crashbestendigheid maken Advanced High Strength Steels (AHSS) en Ultra High Strength Steels (UHSS) aantrekkelijk voor toepassingen binnen de autoindustrie. Eén van de aandachtspunten zijn de lasnaden: door ontwikkeling van schadelijke microstructuren tijdens weerstandspuntlassen kunnen die vroegtijdig falen. In dit project zal de onderliggende natuurkunde van het ontstaan van microstructuren bepaald worden. Met deze kennis wordt het mogelijk om lasproblemen sneller te signaleren en op te lossen.

Prof.dr.ir. C.R. Kleijn (TUD) – Tata Steel
Modelleren van dampstromen voor ontwerpoptimalisatie van nieuwe apparatuur voor fysische dampdepositie. Welke interactie is er tussen dampstralen wanneer deze supersonisch uitzetten als ze in een vacuüm komen?
Het doel van ons onderzoek is een antwoord te vinden op de vraag hoe uit meerdere stoffen samengestelde dampstralen supersonisch uitzetten als ze in een vacuüm komen. De tweede vraag is hoe de damp condenseert door het uitzetten van de straal en het botsen op een koud oppervlak – waar een dunne vaste-stoflaag condenseert. Een specifiek aandachtspunt bij deze vragen is de interactie tussen meerdere, dicht bij elkaar gelegen dampstralen. De belangstelling voor dit onderwerp komt voort uit zijn toepassing in fysische dampdepositie (Physical Vapour Deposition, PVD) van dunne coatings op oppervlakten. Denk bijvoorbeeld aan de continue coating van oppervlakten die op hoge snelheid bewegen, zoals de anti-corrosiecoating van staalplaten. Meer kennis over de dampstromen kan leiden tot energie- en materiaalbesparingen in de staalindustrie.

Dr.ir. J.M.C. Mol (TUD) – Tata Steel, Max-Planck-Institut für Eisenforschung, Vrije Universiteit Brussel
De effecten van de mobiliteit van water en ladingdragers op polymeer-metaaloppervlakten op de lange-termijn stabiliteit van een hybride polymeer-metaalsysteem
Het oppervlak van gegalvaniseerd staal is vaak gecoat met een organische laag om de corrosiebestendigheid te vergroten. Maar door de aanwezigheid van defecten kunnen organische coatings water en zuurstof en/of corrosieve ionen doorlaten, waardoor kathodische delaminatie van het polymeer-metaaloppervlak ontstaat. In dit project zullen we proberen de langdurige stabiliteit van hybride polymeer-metaalmaterialen te verbeteren door de mobiliteit van water en ladingdragers door het polymeer-metaaloppervlak te beheersen. Tata Steel kan deze kennis toepassen binnen verschillende productieroutes en zo de eindproducten verbeteren.

Dr.ir. J.M.C. Mol (TUD) –Tata Steel, AkzoNobel, Vrije Universiteit Brussel
Chroomvrije corrosie-vertragers voor de bescherming van gecoat gegalvaniseerd staal
Alle merkartikelen van gecoat gegalvaniseerd staal moeten aan het eind van 2017 chroomvrij zijn. Om nieuwe corrosie-vertragers voor gecoate gegalvaniseerde staalproducten op de markt te kunnen brengen is fundamentele kennis nodig: over de interactie van de vertrager met de organische coating – dat ook de migratie binnen de coating en het metaalsubstraat beïnvloedt – en daarnaast over het benodigde beschermingsniveau. In dit onderzoek zullen we zowel de interacties van de vertrager met de coating als met het metaal bestuderen en optimaliseren, voor de hybride polymeer-metaalsubstraten die door Tata Steel gebruikt worden.

Prof.dr. I.M. Richardson (TUD) – Allseas
Een nieuwe benadering van lasprocesoptimalisatie, gebaseerd op simulaties
Met hybride laserlassen kan het aantal laslagen in bijvoorbeeld pijpleidingmaterialen worden beperkt, waardoor het veel sneller is dan positielassen. Maar het proces is lastig te optimaliseren, omdat er veel variabelen meespelen en er weinig kennis is over de wederzijdse relaties tussen die parameters. In dit project zullen we een simulatie ontwikkelen die inzicht geeft in de stabiliteit van het smeltbad, gebaseerd op de oscillatorische stabiliteit van een smeltbad met twee vrije oppervlakten omgeven door metaal. Het smeltbad kan vrij oscilleren als een functie van de oriëntatie om het effect van positionele oriëntatie te simuleren. Met deze simulaties kunnen de lasprocesparameters sneller geoptimaliseerd woden. 

Dr.ir. M.B. de Rooij (UT) – DAF, SKF
Smering en versneld beproeven van zeer dynamische nokstoter-contactvlakken
Om het brandstofverbruik van zuigermotoren te verminderen, is de auto-industrie altijd op zoek naar manieren om energieverlies door interne wrijving te verminderen. Tegelijkertijd moet een kleinere motor dezelfde kracht genereren, waardoor de mechanische onderdelen zwaarder belast worden. Een essentieel proces bij het behalen van deze doelstellingen is smering van de nokstoter, een geolied contact dat aangedreven wordt door de nokkenas en aan zeer dynamische operationele omstandigheden (qua belasting en snelheid) blootgesteld wordt. In dit onderzoek gaan wij de staat van de smering vaststellen in een zeer dynamisch contact, door middel van numerieke modellering en experimenteel onderzoek. SKF en DAF zullen deze kennis gebruiken om de accelerated lifetime tests kritisch te evalueren en als input voor de optimalisatie van het tribologische contact.