Binnenkijken bij Holland Composites: Een rondleiding door Lelystads geavanceerde composietfaciliteit

Foilende catamaranen, gebouwgevels en meer. Gelegen op minder dan een uur rijden van Amsterdam, voert Holland Composites in zijn 4.500 m² faciliteit een grote verscheidenheid aan hoogtechnische projecten uit. Bron, alle afbeeldingen | Holland Composites

Gehuisvest in een 4.500 vierkante meter gebouw, minder dan een uur rijden van Amsterdam, richt Holland Composites (Lelystad, Nederland) zich op vier markten: maritiem/offshore, architectuur, hernieuwbare energie en speciale projecten. Holland Composites gebruikt een mix van prepreg koolstofvezel-versterkte polymeren (CFRP) en Nomex honingraat voor zwaar belaste onderdelen, en harsinfusie en glasvezel voor de bouwindustrie en lagere-marge projecten. “We kunnen nog steeds hoge prestaties behalen met deze meer kosteneffectieve constructies, en we houden lage overhead voor onderdelen die geavanceerde materialen gebruiken,” zegt Sven Erik Janssen, mede-managing partner van Holland Composites, naast oprichter Pieterjan Dwarshuis. “Dit is uniek.”

Het bedrijf exploiteert ook het merk DNA Performance Sailing, dat foilende multihull zeilboten produceert, waaronder de 5,5-meter F1X catamaran, de 11-meter TF10 trimaran en 14-meter F4 catamaran. De 12-meter G4 catamaran is niet meer in productie, “maar het toont onze mogelijkheden voor geavanceerde composiet jachtbouw en hoge prestaties,” merkt Janssen op. “Deze boot is een dubbeldoel foilende racer en familie cruiser met kooien, keuken en toilet, maar haalt een snelheid van meer dan 35 knopen. De capaciteit om te foilen met meer dan 4.000 kilogram gewicht en slechts een zespersoonsbemanning — er is nog steeds geen concurrentie in dit veld, behalve multi-miljoen-dollar America's Cup jachten.”

Van maritiem naar weg- en luchttransport

Voordat de rondleiding begint, geeft Janssen een geschiedenis van het bedrijf en de composietstructuren die het produceert. Holland Composites werd in 1992 opgericht door Janssen en Dwarshuis, die toen studenten waren aan de Technische Universiteit Delft (TU Delft, Nederland). Ze bouwden koolstofvezel masten voor Hobie zeilcatamaranen, een 18-meter jachttender met CFRP en Nomex honingraat in 1993, en een 100-voet zeiljacht met harsinfusieverwerking in 1994. “Op dat moment was alles wat we bouwden gemaakt van koolstofvezel met prepreg of infusie,” herinnert Janssen. Toevoegt hij, omdat het bedrijf onderhevig was aan de typische op- en neergangen van de mariene markt en one-off projecten, “Keken we naar diversificatie, maar wilden we blijven in geavanceerde composieten versus FRP [bedoeld: minder geavanceerde, meer commodity glasvezel en polyesterhars].”

Het bedrijf begon te verkennen naar lichte oplossingen voor wegtransport, met de productie van 35 vrachtwagentreilers met een glas/koolstofvezel composiet monocoque chassis, die het gewicht met 3.500 kilogram reduceerden. “De vrachtwagens droegen dichte ladingen, zoals aardappelen, en bereikten hun maximumgewicht voordat ze hun volume vulden,” legt Janssen uit. Holland Composites maakte ook gekoelde trailers, hij voegt toe, “Maar we waren iets te vroeg; de markt was nog niet klaar — bedrijven konden nog niet de jaarlijkse winst berekenen door meer lading te transporteren en onderhoudsbesparing van de composiet-trailers versus hun hogere initiële kosten.”

Rond dezelfde tijd benaderde VRR (Rotterdam, Nederland), een leverancier van maatwerk luchtvrachtoplossingen, het bedrijf. “Ze deden werk voor Airbus, Boeing en de luchtvaartmaatschappijen,” herinnert Janssen. “We ontwikkelden een veerlichte container met een koolstof/aramidvezel composiet monocoque, die vandaag de dag nog ongetroffen is in laag gewicht,” zegt hij. Hoewel Holland Composites er een paar duizend maakte, verzadigde de markt snel met laag-prijs FRP producten.

OOA-gecureerde structuren. Grote koolstofcomposietstructuren voor het DNA Performance Sailing merk van foilende multihull zeilboten worden gecureerd in flexibele ovens (rechts) bestaande geïsoleerde panelen met verwarming en luchtcirculatie computer-gestuurd vanaf een exterieure eenheid (inzet).

Maritiem blijft een kernsterkte

In 1999 benaderde de Koninklijke Marine Holland Composites om massieve glasvezel-composiet sonarquippen voor onderzeeboten te produceren. “Deze werden traditioneel in twee helften gebouwd die samen gelijmd werden,” zegt Janssen, “maar de naad veroorzaakt een verstoring in het 'zicht' veld. We werden gevraagd deze in één stuk te bouwen. Deze sonarquippen zijn groot — 11,5 bij 3 bij 3 meter en 45 tot 110 millimeter dik — en moeilijk te infuseren, bestehende uit 5.000 kilogram vinylester/epoxy hybride hars geleverd door Romar-Voss Composites (Roggel, Nederland). De afgewerkte structuur weegt 6.500 kilogram. Ze moeten rigide zijn en slamlasten weerstaan omdat ze zich in de voorste sectie van de romphul bevinden. “We moeten ook de dichtheid en sonardoorlatendheid van water matchen,” zegt Janssen. “We doen dit voor destroyer-type schepen voor een aantal marinen wereldwijd.”

Aan het andere uiteinde van het gewichtspectrum staan de DNA prestatie foilende multihulls. “Onze kleine boten waren de eerste foilende catamaranen in competitie,” zegt Janssen. Holland Composites produceert ook de composiet hydrofoils voor record-brekkende racejachten zoals MOD70's Team ARGO en Beau Geste. “We hebben een in-house techniek die echt hoogbelaste onderdelen zonder falen kan creëren, en een unieke one-shot productiemethode voor deze zeer hoogpresterende foils,” voegt hij toe. “We werken met de beste zeilers ter wereld om het volgende niveau van foilprestaties te bereiken en produceren alle foils voor de NACMA17 Olympisch klas boten.”

Het lichte CFRP dekhouze dat Holland Composites produceert voor Windcat Workboats windpark service/ondersteuningsvaartuigen (zie “Composiet dekhuizen snijden gewicht”) gebruikt hars-geïnfuseerde CFRP schuimsandwich constructie voor stijfheid om een grote, open overspanning zonder pilaren binnenin de kajuit te bereiken. “Het monocoque dekhouze is licht genoeg dat we het op goede dempers kunnen zetten om het te isoleren van motor- en golftrillingen in de romphul,” zegt Janssen. “Windcat is bekend om zijn heel rustige rit, en de boten zijn populair bij de grote windturbine OEM's. Al deze windparken moeten onderhouden worden, dus er is een nieuwe markt voor snelle catamaranen van 50 tot 60 voet lengte.”

Holland Composites leverde de structurele composietgevel voor het Life Sciences gebouw van de Rijksuniversiteit Groningen, met hun translucente RAFICLAD paneelsysteem en grote (3,6 bij 3,3 meter) panelen, realiserend gewichtsbesparing en maximale thermische isolatie.

Vijfenzeventig 40 bij 60-meter composietsecties werden naar Israël verzonden, samen gelamineerd en getild om de vleugelachtige daksecties voor het Yitzak Rabin Centrum in Tel Aviv te creëren.

“Alles wat we doen is structureel”

Voor het Yitzak Rabin Centrum (Tel Aviv, Israël) werd het bedrijf gevraagd vleugelachtige dakstructuren te bouwen die te zwaar zouden zijn als ze van beton gemaakt waren. “We maakten weer de grootste secties mogelijk,” zegt Janssen. Vijfenzeventig 40-bij-60-meter secties werden met hars geïnfuseerd met glasvezel en epoxy-gebaseerde vinylesterhars, en vervolgens naar Israël verzonden. Op locatie werden ze omgekeerd in mallets gelegd om ze samen te lamineren tot “vleugeldaken” met een maximale overspanning van 31 meter. Janssen merkt op dat het project structureel zeer uitdagend was. “Deze panelen zijn 200 tot 300 millimeter dik en houden de glasgevel samen, inclusief een 11-meter kragarmsectie. Het composietmateriaal kan alle krachten weerstaan, wat je de mogelijkheid geeft om dergelijke vrij hangende dakoverspanningen te ontwerpen.”

De Fletcher Hotel toren is een ander dergelijk project, voltooid in 2012-2013. Het begon als een winkelcentrum naast een snelweg, maar vereiste een substantiële akoestische demping in de structuur na de beslissing het gebouw om te zetten in een hoogwaardig hotel. “Het beton skelet kon niet veel extra last aan,” zegt Janssen. “We werden gebeld om een lichte oplossing te leveren.” Holland Composites bedacht 8,5-bij-3-meter composietpanelen waaraan het platglasgevel bevestigd kon worden. “Het glas hangt eigenlijk aan onze panelen, wat helpt om de last te hanteren,” wijst hij uit. “We bevestigden onze panelen dan aan het beton skelet. Deze combinatie van het glas voor de composiet sandwichpanelen met de luchtspeling ertussen creëert een enorme akoestische barrière.” Elk composietpaneel was klaar voor lak aan de binnenkant en afgewerkt met UV-bestendige coatings aan de glas-zijde, exterieure kant.

“Dit was ook een erg snelle manier om bekleding aan een rond gebouw te monteren,” zegt Janssen. “We monteeerden de complete gevel in één stap en bereikten een isolatiewaarde R van 8, wat tweemaal de waardering is van normale gebouwexterieurmaterialen.” Uitgaande van dit idee, zegt Janssen dat hij gelooft dat energieneutraliteit cruciaal is voor toekomstige gebouwconstructie. “Er is niet veel energie nodig om de gebouwen die onze structurele composietbekleding gebruiken te verwarmen, dus onze benadering is erg efficiënt om een net-nul voetafdruk te bereiken. BREEAM is de Nederlandse certificering voor energie-efficiëntie, en de eerste twee gebouwen die dit bereikten gebruiken onze composieten.”

Voor de Fletcher Hotel realiseerde Holland Composites een esthetische, geluidreducerende exterieur door gebogen composietpanelen aan het beton skelet van het gebouw te bevestigen, waaraan het glasgevel bevestigd kon worden zonder overmatige dode last toe te voegen.

Janssen wijst het Stedelijk Museum van hedendaagse kunst in het centrum van Amsterdam uit als de piek van Holland Composites' technische bouwprojecten (zie “Groot museum, grote structuren”). “Het was een extreme oefening in het managen van thermische uitdijting en illustreert wat we doen.” Holland Composites heeft ook aardbevingbestendige structurele gevels gepioneerd, die nu in bepaalde delen van Nederland vereist zijn, legt Janssen uit, omdat de bodem gedestabiliseerd is door hydraulische fracturing (fracking). Het Wiebenga gebouw in Groningen heeft een aardbevingbestendige gevel die 30 centimeter kan bewegen zonder falen. “Typisch staal en beton kunnen dit type beweging niet aan,” voegt hij toe.

Hoewel het balanceren van de talloze eisen met kosten en schema een uitdaging is bij het bouwen van structuren, merkt Janssen op dat het grootste probleem momenteel brandweerstand is. “Foute implementaties van composieten hebben de composietenindustrie een slechte naam gegeven in dit opzicht,” legt hij uit. “We gebruiken nu alleen brandbestendige materialen op deze bouwprojecten en voeren complete brandtests uit volgens goedgekeurde regulaties.”

Holland Composites bouwt bladen voor getijturbine generatoren met koolstofvezel prepreg, gecureerd in een autoklaaf, om de grote lasten op deze lage-snelheid, hoge-koppel structuren aan te kunnen.

Offshore en hernieuwbare energie

Holland Composites heeft ook langetermijncontracten in de offshore olie- en gasindustrie. “Composieten bieden hier niet alleen licht gewicht en corrosiebestendigheid, maar ook gemakkelijk herstel,” zegt Janssen. “Offshore rigs en schepen mogen geen downtime hebben. Herstel van metaalstructuren vereist lassen en vonken, dus productie moet stoppen vanwege brandgevaar. We kunnen composieten patchen zonder deze storing.” Het bedrijf heeft nieuwe klanten die dergelijke producten vragen voor diverse offshore constructies.

Het heeft ook bladen gefabriceerd voor getijturbines. Het oogsten van getijenergie is nog nieuw, zegt Janssen, maar de eerste projecten zijn voltooid en de resultaten zijn indrukwekkend. “Getijturbines bieden een betrouwbare energiebron,” legt hij uit. “De getijden zijn er altijd, in vergelijking met wind en zon, dus je kunt de stroomopbrengst betrouwbaar voorspellen, wat cruciaal is voor energiebedrijven.” Holland Composites gebruikt autoklaaf-gecureerde koolstofvezel prepreg voor deze bladen omdat de lasten enorm zijn. “De bladen bewegen met lage snelheid maar hoog koppel,” zegt Janssen. “Je wilt de maximale vertaling van rotersnelheid in de motor om stroom te produceren, dus de turbinefabrikanten hebben sterke maar efficiënte structuren nodig die gevormd zijn om zoveel mogelijk energie uit getijbewegingen te halen.”

Elke turbine heeft twee 3-meter lange bladen die 18 millimeter dik zijn. Er zijn vijf turbines per getijgenerator. “De last op deze turbinebladen wordt beschreven als gelijk aan een 13.600-pk sleepboot die op volle kracht vooruit vaart,” zegt Janssen, “maar de klant heeft ook bladen nodig die stijf, licht en laag-onderhoud zijn met goede vermoeibestendigheid voor duurzaamheid. Staal zou te zwaar zijn, wat de generatoren minder efficiënt zou maken.” Holland Composites maakt alleen de bladen; verkleidingen, neuskegel en niet-structurele bekleding worden gemaakt door FRP-fabrikanten.

Toekomstgerichte faciliteit

De rondleiding begint in het legarea, dat een grote legtafel heeft, onderdelen voor de DNA prestatie zeilboten en een verscheidenheid aan CFRP foils die klaargemaakt worden voor installatie. Het plafond is hier laag vanwege een mezzanine voor materialenopslag. Dit opent zich op een productievloer met hoog plafond, met een Zünd (Altstätten, Zwitserland) geautomatiseerde snijmachine net buiten het legarea. De snijder heeft een bereik van 5,7 bij 2,8 bij 0,3 meter om prepreg, droge vezel en schuimmaterialen tot 25 millimeter dik te verwerken.

De Zünd geautomatiseerde snijder op de voorgrond levert gesneden versterkingen en schuim aan het legarea, dat achterin rechts te zien is, met de materialenopslag mezzanine erboven. De ingesloten toolingruimte ligt achter de gele rolpoort, hier te zien achter de zijde van het CMS freescentrum, dat naast de Zünd snaaitafel staat.

Omgekeerd vanaf de Zünd snijder, lopen we naar een glas-ingeliste toolingruimte die aan het legarea grenst. Binnenkomend door een gele rolpoort, zijn er meerdere tools in proces en worden onderdelen gecureerd onder vacuümzakken. “We maken onze eigen mallets,” zegt Janssen. “Voor CFRP onderdelen gebruiken we CFRP of aluminium voor de tooling, evenals ventilatiegaten voor luchtcirculatie binnen de tools, wat helpt om gelijke curing over het onderdeel te garanderen.”

Het CMS freescentrum is gesitueerd tussen de snaaitafel aan de linkerkant (buiten zicht) en de autoklaaf (verre rechts, tegen de muur).

Terugkomend uit de toolingruimte, passeren we het 5-bij-2-bij-1,8-meter 5-as CNC freescentrum (CMS SpA, Zogno, Italië) en zien we de 6,5-bij-2,2-meter autoklaaf (Tankbouw Rootselaar, Nijkerk, Nederland). “We cureren typisch bij 125° C met een druk van 6 bar,” merkt Janssen op.

De autoklaaf is ook hieronder te zien met een CFRP tool (let op gaten voor ventilatie) en grote CFRP foil die onder vacuümzak gecureerd wordt voor een prestatie multihull zeilboot.

De muur naast de autoklaaf deelt het productiegebied in twee helften, lopend de lengte van het gebouw langs de toolingruimte. We draaien om en gaan door een deur naar de tweede helft van de Holland Composites faciliteit, wat een waterstraalsnijmachine bevat (8-bij-2-bij-0,5-meter snijbereik), diverse ovens tot 15-bij-10-bij-3,5 meter, en de 19-bij-12-bij-3,5-meter verfkabinet van het bedrijf. “Momenteel produceren we grote panelen voor een project in Qatar en een reeks CFRP dekhuizen voor de Windcat boten,” zegt Janssen.

De CFRP dekhuizen die Holland Composites produceert voor Windcat Workboats catamaranen worden geschilderd in het bedrijfs 19-bij-12-bij-3,5-meter verfkabinet.

Holland Composites' nieuwste installatie is een Massivit 3D (Lod, Israël) 1800 Pro printer met een bouvolume van 145 bij 111 bij 180 centimeter. “We zijn partners in het innoveren van 3D-printen van mallets met drie printkoppen, waar twee de skins van een sandwich printen en de centrale nozzle de vul- of roosterstructuur ertussen print,” legt Janssen uit. “We zullen in toekomstige ontwikkelingen vezel-versterkt materiaal gebruiken, maar voor nu kunnen we accurate tooling printen met minimale freesbewerking nodig. We gebruiken veel minder materiaal en zien heel snelle malletproductietijden. We hebben nu een compleet procesketen, met de mogelijkheid om van ontwerp naar mallets naar geschilderde onderdelen in een korte tijd te gaan.”

Hij merkt op dat het bedrijf nog steeds verkent hoe het zijn gebruik van automatisering kan vergroten om zijn producten verder te verbeteren, maar zonder de kosten op te drijven. “Het komt neer op uitvindelijkheid. We worden getrokken naar hoog complexe problemen waar weinig anderen de moed voor hebben, maar als jachtbouwers hebben we altijd heel creatief moeten zijn met beperkte middelen. Voor wat we doen in composieten, zien we veel kansen in de toekomst.”