Lassen met ultrasone vibraties

Vliegtuigen lichter maken zonder in te leveren op sterkte. Dat is het doel van het HyWeld-project van SAM XL, het R&D-lab van TU Delft voor de complexe maakindustrie. Samen met Nederlandse bedrijven werkt het consortium aan een techniek waarbij composietonderdelen met ultrasone vibraties aan elkaar worden gelast. De methode moet niet alleen zorgen voor lichtere vliegtuigen en minder brandstofverbruik, maar ook voor een efficiënter productieproces.

Composietmaterialen spelen al langer een belangrijke rol in de luchtvaart. Het materiaal bestaat uit koolstofvezels met hars en is aanzienlijk lichter dan metaal. Toch gebeurt de verbinding van onderdelen nog vaak op traditionele wijze, legt Aydin van den Bergh van SAM XL uit: ‘De onderdelen worden nog steeds verbonden door gaten te boren en bouten erin te zetten. Dit maakt het materiaal zwakker. Het lichtgewicht voordeel wordt dan voor een groot gedeelte tenietgedaan.’

SAM XL ontwikkelde daarom een alternatief waarbij composietonderdelen aan elkaar worden gelast met ultrasone vibraties. Daarbij trilt een zogenoemde hoorn twintigduizend keer per seconde. Door die trillingen ontstaat lokaal warmte, waardoor de materialen smelten en zich met elkaar verbinden.

Het lab combineert die techniek met robotica om het proces verder te automatiseren. Daarmee wil het consortium de toepassing van de technologie toegankelijker maken voor de industrie.

Nederlandse keten

Hoewel de techniek veelbelovend is, duurt het volgens Van den Bergh lang voordat innovaties daadwerkelijk in vliegtuigen terechtkomen. ‘De luchtvaartindustrie is heel conservatief. Ze zijn terughoudend om iets nieuws te proberen. Een gemiddelde ontwikkelcyclus kan ruim tien jaar duren.’

Binnen HyWeld werken verschillende Nederlandse partijen samen in een complete ontwikkelketen. Materiaalproducent Toray ontwikkelt de composieten, waarna Cato Composites onderdelen produceert. Vervolgens voeren SAM XL en KVE Composites lasproeven uit. ‘Het is een mini-waardeketen. We laten zien dat we dit allemaal in Nederland kunnen.’

Airbus in adviesrol

Naast Nederlandse partijen zijn ook internationale spelers betrokken bij het project. Airbus uit Duitsland en Frankrijk neemt deel aan de adviescommissie en levert specificaties voor het onderzoek. Volgens SAM XL groeit de betrokkenheid van de vliegtuigbouwer ieder jaar.

Het consortium richt zich op toepassing van de techniek tussen 2035 en 2040. De verwachting is dat lichtere constructies niet alleen het brandstofverbruik verminderen, maar ook bijdragen aan een efficiënter productieproces.

Subsidie verlaagt risico

Voor veel bedrijven blijft investeren in nieuwe productietechnologie spannend, merkt SAM XL. Vooral omdat de techniek nog volop in ontwikkeling is. Subsidies vanuit de overheid moeten die drempel verlagen.

Voor HyWeld ontving het consortium ondersteuning via de TSH Vliegtuigmaakindustrie-regeling van RVO. Daarbij liep het project in eerste instantie tegen praktische problemen aan, vertelt Van den Bergh. ‘Dat was een verrassing voor ons als penvoerder. Maar RVO heeft heel goed geholpen. Ze stippelden een helder traject uit van ‘doe het nu zo, dan zo, dan zo’. Toen konden we toch beginnen.’

Daarnaast kreeg SAM XL voor het project Aerofusion subsidie vanuit de tijdelijke regeling Luchtvaart in Transitie (LiT). Van de vijf modules binnen die regeling zijn er nog drie beschikbaar tot december 2026.