Composietmaterialen worden in grote lijnen gedefinieerd als die waarin een bindmiddel is versterkt met een versterkend materiaal. In moderne termen is het bindmiddel meestal een hars en bestaat het versterkingsmateriaal glasstrengen (glasvezel), koolstofvezels of aramidevezels. Er zijn echter ook andere composieten, zoals ferrocement en houtharsen, die nog steeds worden gebruikt in de scheepsbouw.
Composieten bieden de voordelen van een hogere sterkte-gewichtsverhouding dan traditioneel hout of staal methoden, en ze vereisen lagere vaardigheidsniveaus om een acceptabele rompafwerking op een semi-industrieel te produceren schaal.
Geschiedenis van composieten in boten
Ferrocement
Waarschijnlijk was ferrocement het eerste gebruik van composieten voor boten. Dit materiaal werd in de eerste helft van de twintigste eeuw op grote schaal gebruikt voor het bouwen van goedkope, lowtech schepen.
Later in de eeuw werd het niet alleen populair voor eenmalige woningprojecten, maar ook voor de productie van botenbouwers. Een stalen frame gemaakt van wapeningsstaaf (bekend als anker) vormt de rompvorm en is bedekt met kippengaas. Vervolgens wordt het bepleisterd met cement en uitgehard. Hoewel ankercorrosie een goedkope en eenvoudige composiet is, is het een veelvoorkomend probleem in de chemisch agressieve maritieme omgeving. Er zijn echter nog steeds vele duizenden "ferro" boten in gebruik - het materiaal heeft veel mensen in staat gesteld hun dromen te verwezenlijken.
GRP
Tijdens de Tweede Wereldoorlog, net erna polyester harsen werden ontwikkeld, kwamen glasvezels beschikbaar na de toevallige ontdekking van een productieproces met geblazen lucht op een stroom gesmolten glas. Al snel werd glasvezelversterkt plastic mainstream en begin jaren vijftig kwamen GVK-boten beschikbaar.
Hout / lijmcomposieten
Druk in oorlogstijd leidde ook tot de ontwikkeling van koudgevormde en warmgevormde scheepsbouwtechnieken. Deze benaderingen omvatten het leggen van dun fineerhout over een frame en het verzadigen van elke laag met een lijm. Hoogwaardige kleefstoffen op basis van ureum, ontwikkeld voor vliegtuigbouwers, werden veel gebruikt voor de nieuwe techniek van het vormen van scheepsrompen - typisch voor PT boten. Sommige lijmen moesten in een oven worden gebakken om uit te harden en er werden warmgevormde rompen ontwikkeld, hoewel er beperkte afmetingen waren voor de toegang tot industriële ovens.
Moderne composieten in boten
Sinds de jaren vijftig zijn polyester- en vinylesterharsen gestaag verbeterd en is GVK het meest voorkomende composiet dat in de scheepsbouw wordt gebruikt. Het wordt ook gebruikt in de scheepsbouw, meestal voor mijnenvegers die niet-magnetische rompen nodig hebben. Osmotische problemen waar boten van de eerste generatie onder leden, behoren nu tot het verleden met moderne epoxyverbindingen. In de 21st eeuw, volume GVK-bootproductie volgt een volledig industrieel productieproces.
Hout / epoxy-giettechnieken zijn nog steeds in gebruik, meestal voor roeiskiërs. Andere hout / lijmcomposieten zijn geëvolueerd sinds de introductie van hoogwaardige epoxyharsen. Strip planken is zo'n populaire techniek voor de bouw van woonboten: houten stroken (meestal ceder) worden in lengterichting over frames gelegd en met epoxy bekleed. Deze eenvoudige constructie biedt een goedkope en sterke constructie met een eerlijke afwerking die gemakkelijk door een amateur kan worden bereikt.
Aan de voorrand van de botenbouw versterkt de versterking van aramidevezels belangrijke gebieden van zeilboten, zoals de boeg- en kielsecties. Aramidevezel zorgt ook voor een verbeterde schokabsorptie. Koolstofvezel masten komen steeds vaker voor, omdat ze grote voordelen bieden op het gebied van prestaties en vaartuigstabiliteit.
Zeilboten gebruiken ook composieten in hun zeilconstructie, met koolstofvezel of glasvezeltape die een flexibele maar vormstabiele matrix bieden waarop synthetisch zeildoek wordt gelamineerd.
Koolstofvezel heeft ook andere maritieme toepassingen - bijvoorbeeld voor zeer sterke interieurlijsten en meubels op superjachten.
De toekomst van composieten in de scheepsbouw
De kosten van koolstofvezel dalen naarmate het productievolume toeneemt, dus de beschikbaarheid van koolstofvezel (en andere profielen) zal waarschijnlijk vaker voorkomen in de productie van boten.
Materiaalwetenschap en composiettechnologie gaan snel vooruit, en nieuwe composieten omvatten koolstof nanobuisjes en epoxy mengsels. Onlangs werd als conceptproject een klein marineschip opgeleverd met een romp gebouwd met koolstof nanobuisjes.
Lichtheid, sterkte, duurzaamheid en productiegemak zorgen ervoor dat composieten een steeds grotere rol gaan spelen in de scheepsbouw. Ondanks alle nieuwe composieten, Vezelversterkte polymeercomposieten zijn hier om nog vele jaren te blijven, hoewel het zeker in samenwerking zal zijn met andere exotische composieten.