Campus

‘Elke zwakheid wordt afgestraft’

Voor een succesvolle toepassing van nieuwe materialen in de sport is meer nodig dan alleen de materiaaltechnische ontwikkeling. Profiteren van de gebruikerservaringen is minstens zo belangrijk.

Dat bleek op het symposium ‘Sportieve Materie’, dat vorige week woensdag plaatsvond.

Toen de TU Delft jaren geleden een nieuw type roeiboot ontwikkelde, beloofde dit ontwerp spectaculaire snelheidsverbeteringen op te leveren. Net als de boten die dit jaar in Atlanta het eremetaal voor Nederland moeten binnenslepen, had deze vezelversterkte kunststof roeiboot een dragende huidconstructie en bezat een ongekend hoge stijfheid. Dit is een belangrijke voorwaarde voor snelheid. Toch waren de resultaten teleurstellend. De stijfheid van de boot bleek zó hoog dat er in de praktijk bijna niet normaal in geroeid kon worden.

De bewegingstechniek van de sportende mens is afgestemd op het materiaal dat hij gebruikt. Als ontwikkelingen in materiaaltoepassing een hoge vlucht nemen, betekent dat vaak dat de techniek van de gebruiker mee moet veranderen. Een luisterend oor voor de ervaring van gebruikers en geduldig experimenteren bij de introductie van een nieuw sportartikel kunnen een hoop teleurstelling en zelfs ongelukken voorkomen, werd gesteld op het symposium dat door de materiaalkundige studievereniging Tubalkaïn was georganiseerd.

Jaarlijks storten er in Europa zo’n vijfhonderd alpinisten in diepe ravijnen, en ook in de motor- en autosport laten coureurs nogal eens het leven. Deze sporten kunnen een stuk veiliger worden door goed gebruik van materialen. Zo betoogde oud-TU-student ir. E. Nieuwenhuizen dat het aantal dodelijke ongevallen in de Formule-1 sport drastisch is afgenomen met de introductie van het monocoque-frame. Dit is een kuipvormige constructie van koolstofvezels en aluminium honingraatpanelen. Het vormt niet alleen het dragende deel van de racewagen, maar is tevens een soort survival cell waarin de bestuurder plaats neemt. In vergelijking met de oude aluminium buistoepassingen werd de torsiestijfheid van het frame met maar liefst zestig procent verbeterd, en daarmee ook de wegligging en stabiliteit van de auto.

Nieuwenhuizen, die zelf ooit een Formule-1 excursie naar diverse Engelse renstallen organiseerde, toonde een serie dia’s waaruit de veiligheid van het monocoque-principe bleek. Tijdens een crash breken de wielen en staart- en neusprofielen gemakkelijk af en deformeert de bolide tot de onveranderde framekist waarin de coureur zich veilig waant.
Oorlog

De zorg voor veiligheid en snelheid is niet nieuw, zei TU-docent ir. A. Beukers. Hij vergeleek de sport van nu met de oorlogen uit vroeger tijden: want wat is een honkbalknuppel nu eigenlijk meer dan een slagwapen, en een roeiboot meer dan een snel strijdschip? Formule-1 auto’s zijn nog steedsstrijdwagens en een speer is altijd een speer gebleven.

Stijfheid, sterkte, gewicht en slijtvastheid waren ook vroeger al de belangrijkste criteria voor het gebruik van materialen in allerhande oorlogstuig. Vele volkeren uit de oudheid pasten hoogwaardige materialen en technieken toe bij de produktie van hun bogen. De strijdbogen werden opgebouwd uit verschillende massieve en gelamineerde houten delen en door middel van stoom in vorm gebracht. Hoornstrippen en pezen werden op hoogwaardige wijze gelijmd. Deze high-tech toepassingen laten zich gemakkelijk vergelijken met de huidige procédés voor de produktie van sportartikelen. De epoxys en fenolen van nu bijvoorbeeld, zijn net als de lijmen van toen zeer temperatuursongevoelig.

De toets in de praktijk was destijds een nog hardere leermeester: elke zwakheid van materiaal of constructie liet zich tijdens oorlogvoering vaak dodelijk afstraffen.
Kostbaar

Research en tests in de praktijk (de ideale situatie) zijn door de risico’s bij veel sporten niet mogelijk. Maar bij wedstrijdzeilen is de praktijk het enige wat telt, vertelde J. Visser, een autoriteit op het gebied van zeezeilen. Hij illustreerde dat aan de hand van de kiel- en roerconstructie.

Met name de kiel van een wedstrijdjacht is onderhevig aan enorme krachten. Deze moet zwaar zijn voor de stabiliteit van het schip en een grote vormvastheid hebben. Maanden, zo niet jarenlang wordt er ‘geschaafd’ aan de vorm, totdat deze een zekere perfectie bereikt. Computermodellen zijn hierbij niet nauwkeurig genoeg gebleken om de toets van de praktijk te kunnen doorstaan.

Dat leren van fouten een kostbare aangelegenheid is, bleek wel uit het videomateriaal van Visser. Masten, stagen, roeren en kielen; voor de ogen van de uitpuilende zaal braken ze af als luciferhoutjes. Het publiek ,,mocht dan ook best weten” dat verzekeringen en aansprakelijkheid niet voorkomen in de vocabulaire van de zeezeiler. De methode van trial and error heeft zo zijn eigen prijs.

Voor een succesvolle toepassing van nieuwe materialen in de sport is meer nodig dan alleen de materiaaltechnische ontwikkeling. Profiteren van de gebruikerservaringen is minstens zo belangrijk. Dat bleek op het symposium ‘Sportieve Materie’, dat vorige week woensdag plaatsvond.

Toen de TU Delft jaren geleden een nieuw type roeiboot ontwikkelde, beloofde dit ontwerp spectaculaire snelheidsverbeteringen op te leveren. Net als de boten die dit jaar in Atlanta het eremetaal voor Nederland moeten binnenslepen, had deze vezelversterkte kunststof roeiboot een dragende huidconstructie en bezat een ongekend hoge stijfheid. Dit is een belangrijke voorwaarde voor snelheid. Toch waren de resultaten teleurstellend. De stijfheid van de boot bleek zó hoog dat er in de praktijk bijna niet normaal in geroeid kon worden.

De bewegingstechniek van de sportende mens is afgestemd op het materiaal dat hij gebruikt. Als ontwikkelingen in materiaaltoepassing een hoge vlucht nemen, betekent dat vaak dat de techniek van de gebruiker mee moet veranderen. Een luisterend oor voor de ervaring van gebruikers en geduldig experimenteren bij de introductie van een nieuw sportartikel kunnen een hoop teleurstelling en zelfs ongelukken voorkomen, werd gesteld op het symposium dat door de materiaalkundige studievereniging Tubalkaïn was georganiseerd.

Jaarlijks storten er in Europa zo’n vijfhonderd alpinisten in diepe ravijnen, en ook in de motor- en autosport laten coureurs nogal eens het leven. Deze sporten kunnen een stuk veiliger worden door goed gebruik van materialen. Zo betoogde oud-TU-student ir. E. Nieuwenhuizen dat het aantal dodelijke ongevallen in de Formule-1 sport drastisch is afgenomen met de introductie van het monocoque-frame. Dit is een kuipvormige constructie van koolstofvezels en aluminium honingraatpanelen. Het vormt niet alleen het dragende deel van de racewagen, maar is tevens een soort survival cell waarin de bestuurder plaats neemt. In vergelijking met de oude aluminium buistoepassingen werd de torsiestijfheid van het frame met maar liefst zestig procent verbeterd, en daarmee ook de wegligging en stabiliteit van de auto.

Nieuwenhuizen, die zelf ooit een Formule-1 excursie naar diverse Engelse renstallen organiseerde, toonde een serie dia’s waaruit de veiligheid van het monocoque-principe bleek. Tijdens een crash breken de wielen en staart- en neusprofielen gemakkelijk af en deformeert de bolide tot de onveranderde framekist waarin de coureur zich veilig waant.
Oorlog

De zorg voor veiligheid en snelheid is niet nieuw, zei TU-docent ir. A. Beukers. Hij vergeleek de sport van nu met de oorlogen uit vroeger tijden: want wat is een honkbalknuppel nu eigenlijk meer dan een slagwapen, en een roeiboot meer dan een snel strijdschip? Formule-1 auto’s zijn nog steedsstrijdwagens en een speer is altijd een speer gebleven.

Stijfheid, sterkte, gewicht en slijtvastheid waren ook vroeger al de belangrijkste criteria voor het gebruik van materialen in allerhande oorlogstuig. Vele volkeren uit de oudheid pasten hoogwaardige materialen en technieken toe bij de produktie van hun bogen. De strijdbogen werden opgebouwd uit verschillende massieve en gelamineerde houten delen en door middel van stoom in vorm gebracht. Hoornstrippen en pezen werden op hoogwaardige wijze gelijmd. Deze high-tech toepassingen laten zich gemakkelijk vergelijken met de huidige procédés voor de produktie van sportartikelen. De epoxys en fenolen van nu bijvoorbeeld, zijn net als de lijmen van toen zeer temperatuursongevoelig.

De toets in de praktijk was destijds een nog hardere leermeester: elke zwakheid van materiaal of constructie liet zich tijdens oorlogvoering vaak dodelijk afstraffen.
Kostbaar

Research en tests in de praktijk (de ideale situatie) zijn door de risico’s bij veel sporten niet mogelijk. Maar bij wedstrijdzeilen is de praktijk het enige wat telt, vertelde J. Visser, een autoriteit op het gebied van zeezeilen. Hij illustreerde dat aan de hand van de kiel- en roerconstructie.

Met name de kiel van een wedstrijdjacht is onderhevig aan enorme krachten. Deze moet zwaar zijn voor de stabiliteit van het schip en een grote vormvastheid hebben. Maanden, zo niet jarenlang wordt er ‘geschaafd’ aan de vorm, totdat deze een zekere perfectie bereikt. Computermodellen zijn hierbij niet nauwkeurig genoeg gebleken om de toets van de praktijk te kunnen doorstaan.

Dat leren van fouten een kostbare aangelegenheid is, bleek wel uit het videomateriaal van Visser. Masten, stagen, roeren en kielen; voor de ogen van de uitpuilende zaal braken ze af als luciferhoutjes. Het publiek ,,mocht dan ook best weten” dat verzekeringen en aansprakelijkheid niet voorkomen in de vocabulaire van de zeezeiler. De methode van trial and error heeft zo zijn eigen prijs.

Editor Redactie

Do you have a question or comment about this article?

delta@tudelft.nl

Comments are closed.