Chiara Bisagni

Lichte composieten bieden goede kansen om milieueffecten te verminderen

Composieten zijn lichter in gewicht dan aluminiumlegeringen en zijn daarmee een van de belangrijkste spelers in het verminderen van milieueffecten. Voor de luchtvaart en ruimtevaart, maar ook voor vele andere branches geldt immers: hoe lichter een voertuig, hoe zuiniger. Om die reden, maar ook uit pure nieuwsgierigheid, werkt Chiara Bisangi, hoogleraar Aerospace Structures and Computational Mechanics, met hart en ziel aan composietstructuren.

(foto: Henri Werij)

Bisangi en haar team ontwikkelen composietmaterialen en –constructies voor lichtgewicht toepassingen in de luchtvaart en ruimtevaart, maar ook in de auto-, scheepvaart en windmolenindustrie. “Lichtere constructies zorgen voor minder brandstofverbruik, minder CO2-uitstoot en (dus) minder vervuiling. Ze zijn dus duurzamer dan de metalen die we nu in vliegtuigen, schepen en auto’s gebruiken.”

Voordat composiet grootschalig toepasbaar is, valt er nog veel te leren. “We onderzoeken daarom hoe composietstructuren zich gedragen, hoe ze te optimaliseren zijn en hoe schade valt te voorspellen en te voorkomen. Zo is nog onbekend hoe composietmateriaal breekt; daarom onderzoeken we het ontstaan en de verspreiding van scheuren in composietstructuren. Ook leggen we vermoeidheidsgedrag van het materiaal onder de loep, belangrijk bij voertuigen die continu belast worden. Dit heeft gevolgen voor de levensduur.”

Het leven van Bisagni, geboren en getogen in Italië, draait al sinds haar promotieonderzoek en masteropleiding aan de Politecnico di Milano om composietstructuren. Ze werkte eraan als universitair (hoofd)docent aan de Politecnico di Milano, als Visiting Associate Professor bij MIT, tijdens haar hoogleraarschap aan de University of California San Diego, en sinds 2015 als hoogleraar bij de TU Delft. Ze won verschillende prijzen en beurzen, zoals de Amelia Earhart Fellowship, de Marie Curie Fellowship, de Fulbright Grant en de Erasmus Mundus Fellowship.

Composieten zijn licht in gewicht en daarmee een belangrijke speler bij het verminderen van milieueffecten.

Chiara Bisagni

Steeds boeiender

“Als kind was ik gek van wiskunde en voelde me sterk aangetrokken tot de ideeën van Archimedes. Mijn studiekeuze viel op luchtvaarttechniek, al had ik daar totaal geen kaas van gegeten. Maar gaandeweg het vak, en later in mijn carrière, ging ik het steeds boeiender vinden, zo werkt dat vaak bij mij. Ook composietmaterialen boeiden mij in toenemende mate. Vooral het onderzoekswerk vind ik heerlijk. Ik ben nieuwsgierig, hou van het onbekende en doe graag labtesten.

Studenten doceren en begeleiden is eveneens een passie voor de hoogleraar. “Het is mooi om mijn kennis en enthousiasme voor het vak over te mogen brengen. Maar ook het internationale aspect van mijn werk, zowel binnen de TU als daarbuiten, trekt me. Zo werken we met NASA Langley aan het verbeteren van composietstructuren voor de ruimtevaart, bijvoorbeeld voor de ontwikkeling van nieuwe lanceervoertuigen. Ook nemen we deel aan diverse Europese projecten in de luchtvaart en is er een nauwe internationale samenwerking met composietwetenschappers onder andere in China.”

Dat composieten lichter en duurzamer zijn is mooi, maar recycling is nog een open boek. Ook is veiligheid minstens zo belangrijk. “Daar ligt een groot spanningsveld. Daarom zijn we hard op zoek naar de optimale combinatie van de beste materialen en het beste ontwerp. Hiertoe doen we onder meer crashmodellering en –beproeving bij vliegtuigen en auto’s. Een mooie eigenschap aan composietmaterialen is trouwens dat zij goed energie kunnen absorberen, beter dan metalen. Het is dus sterk en kan een stootje hebben. Niet voor niets worden composietmaterialen nu al gebruikt in bijvoorbeeld de Airbus A350 en de Boeing 787.”

Op het gebied van testen verandert er veel. “Elke luchtvaartstructuur moet aan experimentele testen worden onderworpen, maar er is een tendens om het aantal real life tests te beperken. In plaats daarvan zetten we numerieke analyse en virtuele testen in. Dat is niet alleen gunstig uit oogpunt van kostenbesparing, maar vooral om in korte tijd meer te weten te komen. Meer kennis betekent meer mogelijkheden. Ook op het gebied duurzaamheid: het helpt ons om meer duurzame composieten te ontwikkelen.”

Net als iedereen vindt de hoogleraar duurzaamheid ook persoonlijk belangrijk. “Ik rij meestal geen auto, doe vooral in Nederland alles op de fiets. Maar de grootste resultaten zijn haalbaar binnen mijn vakgebied. Alles wat we in de luchtvaart en aan ruimtevaart doen met composieten, heeft een spin-off in vele sectoren. Dankzij composieten is het mogelijk om elektrische auto’s te maken – stalen auto’s zijn met de benodigde zware accu’s veel te zwaar – en die rijden 100% schoon. Trek deze ontwikkeling door naar de scheepvaart- en windmolenindustrie, of eigenlijk overal waar (minder) gewicht een rol speelt. Dan is er nog volop milieuwinst te behalen.”

Prof.dr. C. (Chiara) Bisagni

/* */