CentrAl, dat staat voor Central Reinforced Aluminium, is opgebouwd uit dunne laagjes van een hoogwaardige aluminiumlegering afgewisseld met laagjes glasvezelmateriaal. Naar de buitenkant toe worden dikkere aluminiumlagen gebruikt. Zo ontstaat een sterk materiaal dat maar weinig gevoelig is voor vermoeiing. Vermoeiing komt vooral voor bij metalen, als gevolg van langdurig wisselende belastingen. Daarbij ontstaan microscheurtjes die uiteindelijk tot breuk leiden.

Bij vezel metaal laminaten (VML) zorgt een afwisseling van metaallaagjes met een veel ‘taaier’ materiaal voor een flinke reductie van het vermoeiingsgevaar. Het eveneens in Delft ontwikkelde vliegtuigmateriaal Glare is ook een voorbeeld van zo’n vezel metaal laminaat. Het is opgebouwd uit laagjes aluminium en laagjes glasvezel ingebed in kunststofhars. Het is onder andere te vinden in de romp van de nieuwste ‘superjumbo’ van Airbus, de A380.

CentrAl lijkt wel wat op Glare, maar is anders opgebouwd, zo meldde de Delftse hoogleraar Rinze Benedictus eerder deze week aan het Reformatorisch Dagblad. Met een dikte van ongeveer 1 mm zijn de vezellaagjes twee tot drie keer zo dik als bij Glare. CentrAl werd speciaal ontwikkeld voor vliegtuigvleugels, terwijl Glare vooral toepassing vindt in de romp. Benedictus ziet CentrAl daarom als een totaal ander product dan Glare, aldus het Reformatorisch Dagblad.

De ontwikkeling van het gepatenteerde CentrAl materiaalconcept vond voor een belangrijk deel plaats bij het jonge bedrijf GTM Advanced Structures uit Den Haag, gespecialiseerd in nieuwe vliegtuigmaterialen en -constructies. De Amerikaanse aluminiumproducent Alcoa zit op het vinkentouw en financierde het CentrAl project bij de Delftse faculteit Luchtvaart en Ruimtevaartechniek, aldus de website aldaar.

Besparingen

In een persbericht vergelijkt Benedictus het nieuwe CentrAl vooral met het vezelversterkte koolstofmateriaal (CFRP) dat te vinden is in de vliegtuigvleugels van de nieuwe Boeing 787 Dreamliner. Benedictus claimt met CentrAl ten opzichte van CFRP 20% gewichtsreductie te kunnen realiseren. Daarnaast resulteert het nieuwe aluminiumlaminaat in aanzienlijk lagere onderhoudskosten. Een verschil met Boeings vezelversterkt koolstof is verder dat eenvoudige reparaties mogelijk blijven, net zoals de vliegtuigindustrie dat van aluminiumconstructies gewend is.

Benedictus rekent verder voor dat toepassing van het nieuwe materiaal bij één enkel vliegtuig al tot miljoenbesparingen kan leiden. Alleen al een gewichtsbesparing van 800 tot 1000 kilo bij toepassing in een vliegtuigvleugel leidt ieder jaar tot minstens zo’n 75.000 dollar uitgespaarde brandstofkosten. Over de totale levensduur van een vliegtuig, gemiddeld 40 jaar, is dat zo’n 3 miljoen dollar.

Nog grotere besparingen zijn te verwachten door het verminderen van de kosten voor inspecties, reparaties en tussentijdse vervanging. Benedictus meldt dat de Amerikaanse Luchtmacht op dat gebied besparingen van tientallen miljoenen dollars per toestel verwacht. De Amerikanen staan op het punt de vleugels te vervangen van 300 Hercules transportvliegtuigen, zo wist het Algemeen Dagblad deze week te melden.

Het nieuwe CentrAl materiaal biedt perspectief op “Carefree-structures”; vliegtuigconstructies die minder gevoelig zijn voor schade veroorzaakt door bijvoorbeeld vermoeiing, (hagel)inslag, trucks die tegen het vliegtuig rijden en corrosie, waardoor de onderhoudskosten significant zullen afnemen. Meer details over de eigenschappen van CentrAl worden deze week in Delft gepubliceerd tijdens de conferentie ‘Conference on Damage Tolerance of Aircraft Structures’.