Irene Fernandez Villegas

Het mysterie van het verbinden van (duurzaam) composiet

Composiet is een licht, maar ijzersterk materiaal, dat in de lucht- en ruimtevaart een prima (duurzame) vervanger kan zijn van huidige materialen. Maar er zijn haken en ogen. Zo laat composiet zich niet makkelijk verbinden. Irene Fernandez Villegas, Universitair Docent bij Aerospace Structures and Materials, probeert dit mysterie te ontrafelen. Haar expertise is het lassen van composietmaterialen.

(foto: Henri Werij)

Bij metaal is verbinden simpel: klinken, vastbouten of lassen, het werkt allemaal prima. Bij composieten ligt het gecompliceerder: die voelen daar niets voor. Fernandez Villegas: “Er is nog geen goede techniek voorhanden, wat de fabricage en assemblage van huidige composiet vliegtuigstructuren langzaam en duur maakt. We zoeken dus naar alternatieve, kosteneffectieve technieken. Lassen is een prima optie: het is snel, energie-efficiënt, hoogwaardig en (dus) duurzaam.”

Dat juist het lassen van composietmaterialen haar specialiteit werd, is een leuke speling van het lot: “Ik deed mijn phd-onderzoek op dit gebied aan de Polytechnical University of Madrid. Dat was soms zo’n frustrerend proces, dat ik na afloop zwoor er nooit meer iets mee te doen. Nu verzorg ik twee mastercolleges, waaronder verbindingsmethodes, en leid ik de Composite Welding Research Groep van de TU Delft. En ik vind het fantastisch. Als research group leader doe ik zelf indirect research en leer ik anderen de fijne kneepjes van het onderzoeksvak, in de hoop dat ze net zo enthousiast worden als ik.”

Het interessante aan lassen is dat de methode snel en energie-efficiënt is. Tegelijkertijd maakt dit het een uitdaging: “Doordat je lokaal verhit, is het proces zeer gevoelig voor omgevingsfactoren. Dit beïnvloedt de betrouwbaarheid van het lasproces en maakt het moeilijk om er een herhaalbaar proces van te maken. Mijn aanpak is om slimme lasprocessen te ontwikkelen die ter plekke informatie geven, waarmee het proces automatisch kan worden aangepast. Die informatie is cruciaal, omdat elke verandering om het lassen heen het proces verandert.”

Lassen is de beste optie om composietmaterialen te verbinden: het is snel, energie-efficiënt, hoogwaardig en (dus) duurzaam.

Irene Fernandez Villegas

Composieten zijn sterk en licht, hebben lage onderhoudskosten, een lange levensduur en zijn duurzaam. “Bij toepassing in bijvoorbeeld vliegtuigen en treinen is minder materiaal nodig om dezelfde belasting als metaal te behouden. Daardoor is er minder energie nodig voor de aandrijving, en dus minder CO2-uitstoot. In geval van de elektrische auto is de CO2-uitstoot zelfs nul. Anderzijds: composieten zijn plastics, waarvan de vezels niet recyclebaar zijn. Gelukkig zijn de lasbare composieten beter recycleerbaar.”

Dol op de microscoop

Het experimentele aspect van haar werk is Fernandez Villegas op het lijf geschreven. “Als kind had ik een chemieset waarmee je kon mengen en dingen laten exploderen. Dat vond ik fantastisch. Ook had ik een microscoop, waarmee je superkleine voorwerpen kon zien. Niet natuurlijk, maar ik was er zo blij mee. Nog steeds ben ik dol op de microscoop en ik train mijn studenten ermee te werken. We werken hier met materialen: maken ze, breken ze. Te vaak naar mijn zin wordt alleen naar de getalletjes op machines gekeken. Als de getallen vreemd zijn, bedenken ze theorieën om te verklaren wat er gebeurt. Terwijl de bewijzen er liggen, je hoeft alleen maar met de microscoop te kijken!”

Wat Fernandez Villegas de volgende generatie onderzoekers en technici ook wil meegeven: meer plezier in het werk. “We leren studenten alle technische stof en hoe ze uitstekende onderzoekers worden, maar niet hoe om te gaan met stress en bergen werk. Daar wèl in investeren is ook een manier om duurzame ontwikkeling te garanderen. Ik heb mijn weg erin gevonden en wil een cursus starten om de softskills ook bij anderen te ontplooien. Vreemd misschien in een technische wereld, maar juist die ‘zachte vaardigheden’ brengen je als academicus en mens verder.”

Fernandez Villegas ontdekte dat ze tijd, ruimte en stilte nodig heeft om na te denken. “Thuis heb ik dat en ben ik super productief. Ik schrijf graag papers, maar was er altijd eindeloos mee bezig. Nu doe ik het in een week.” Zag ze ‘vroeger’ Marie Curie als held, nu is dat Matthieu Ricard, een biochemicus die Boeddhistische monnik werd. “Hij leert ons over geluk en inspireert mij enorm.”

Afgelopen zomer in Bali zag ze hoe cruciaal het streven naar duurzaamheid is. “In een gebied met koraalriffen lag de kust vol dode koraaldelen. Een ander eiland was overspoeld met plastic. Je hoort erover op het nieuws, maar om het met eigen ogen te zien is afschuwelijk. Zelf lever ik een kleine milieubijdrage door geen auto te hebben, maar ik ben zeer gemotiveerd me in te zetten voor en schonere wereld.”

Dr. I. (Irene) Fernandez Villegas

/* */