EO

Slimme connector voor demontabele bamboestructuren

22 juni 2021 om 16:44 uur

In het kader van zijn master civiele techniek ontwikkelde VUB/EPFL-student Romain van Wassenhove een connector voor gebruik bij het bouwen van duurzame constructies. Zijn eerste project is uitgegroeid tot een online programma voor het ontwerpen van bamboemeubels en paviljoens die stijlvol, modulair en aanpasbaar zijn.


De connectoren kunnen worden 3D-geprint in bio-plastic en aangepast aan het type materiaal dat voor de constructie wordt gebruikt. De uitvinding is beschermd door een EU-octrooi en het onderzoek is gepubliceerd in Composite Structures.

 

Het systeem bestaat uit een verwijderbare clipverbinding voor ruwe bamboestructuren, aangepast aan de Europese markt. Het gebruik van parametrisch ontwerp en 3D-printen maakt het mogelijk om zowel ontwerp- als productieprocessen aan te passen aan de niet-uniforme bamboehalmmaten, terwijl ze toch gestandaardiseerd zijn. De resulterende ontwerpmogelijkheden zijn zeer groot vanwege het hoge aanpassingsvermogen van het hele proces.

 

De efficiëntie van het geïntroduceerde verbindingssysteem is experimenteel gevalideerd. Gestandaardiseerde exemplaren van het biocomposietmateriaal, een verbindingsdetail (clip) en een structurele component werden experimenteel onderzocht om het ontwerp te valideren. Een piramidale structuur gemaakt van bamboehalmen met een diameter van 30 mm en een dikte van 4 mm was bestand tegen een belasting van 7 kN bij compressie, wat de relevantie van het voorgestelde verbindingssysteem aantoont. Een eindige elementenmodel werd ontwikkeld om het clipgedrag te modelleren en met succes te vergelijken met de experimentele resultaten. 

 

Slimme connector voor demontabele bamboestructurenFiguur 1, de clip

 

Constructief concept

Het verbindingssysteem maakt het mogelijk om eenvoudig meerdere bamboehalmen aan elkaar te koppelen door middel van een clipsysteem. De clips zijn samengesteld uit een basis, twee gebogen benen en een knop aan het einde van elk been. De benen worden gebogen om de verbinding in (of uit) de bamboehalm in te voeren en vervolgens gaan de knoppen in ronde gaten die in de halmen zijn geboord. De knoppen nemen trekkrachten op; druk wordt overgedragen via de basis en de knoopkern (zie Fig. 2). De basis maakt het ook mogelijk om rotatie van de halmen aan de basis te voorkomen. Het systeem is daarom geschikt voor de meeste belastingsgevallen en is tegelijkertijd gemakkelijk te verwijderen dankzij het gebruiksgemak van het clipmechanisme. Het clipping-compliant mechanisme wordt schematisch getoond in Fig. 1.

 

Slimme connector voor demontabele bamboestructurenFiguur 2, de knoop

 

In een constructie gemaakt met dit verbindingssysteem heeft elk bamboehalmeinde een bijbehorende clip, aangepast aan de afmetingen van dat halmeinde. Alle clips die een knoop vormen, zijn verbonden door een tandvormig mechanisme (geen lijm nodig, zie Fig. 2) met de knoopkern die is aangepast aan de specifieke geometrie van die knoop. Dit kit-of-part-systeem is daarom zeer eenvoudig te gebruiken en gestandaardiseerd, terwijl de resulterende structuren complexe geometrieën kunnen hebben. Fig. 3 toont het ontwerpproces van twee verschillende complexe knooppunten:

 

Slimme connector voor demontabele bamboestructurenFiguur 3, verschillende knooppunten

 

Van Wassenhove heeft een online programma gemaakt waar gebruikers met behulp van zijn connector stijlvolle, modulaire bamboemeubels kunnen ontwerpen. Nadat klanten hun ontwerp hebben gemaakt en hun bestelling hebben geplaatst, genereert hij snijbestanden voor de bamboesecties. Die stuurt hij, samen met de 3D-printplannen voor de connectoren, naar een lokale fabrikant.

 

De Europese bamboe-industrie staat weliswaar nog in de kinderschoenen, maar daar trekt de civiel ingenieur zich niets van aan. "Bamboe wordt nog steeds gezien als 'poor man's wood', geassocieerd met terrasmeubilair, exotische vakanties en een milieuvriendelijke levensstijl", zegt hij. "Ook mist in Europa nog de productiekennis om bamboe op de juiste manier te snijden."

 

Maar bamboe heeft veel duurzaamheidsvoordelen ten opzichte van hout, zijn directe concurrent: omdat bamboe zo snel groeit, is het tot vier keer productiever dan bomen; het kan tot 30% meer CO2 fixeren dan bladbomen; zijn mechanische eigenschappen maken het verrassend solide; en dankzij de connectoren van van Wassenhove kan hij zonder al te veel fabricagewerk worden gebruikt.

 

"Mijn doel is om bamboe naar de Europese industrie te brengen, als onderdeel van de overgang naar een duurzamere economie"." Hij ziet al toepassingen voor bamboe in de bouw, bijvoorbeeld door met beton gevulde bamboestammen te gebruiken in constructieve elementen van gebouwen.

 

Slimme connector voor demontabele bamboestructuren

 

Gerelateerd nieuws

Yale: 'Totale CO2-uitstoot E-voertuigen verbleekt bij die van fossiele voertuigen'

Yale: 'Totale CO2-uitstoot E-voertuigen verbleekt bij die van fossiele voertuigen'

Hoe groen is de elektrische auto-industrie eigenlijk, als je ook kijkt naar indirecte emissies in de toeleveringsketens van de voertuigcomponenten en opwekking van de elektriciteit? 'Groen', stelt Yale na een…

Worm van door lithium brengt batterijen weer tot leven

'Worm van dood lithium' wekt batterijen weer tot leven

Onderzoekers van het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy en de Stanford University (VS) hebben een manier gevonden om oplaadbare lithiumbatterijen nieuw leven in te blazen, waardoor het…

Wiskundige breit aan het sterkste materiaal ooit

Wiskundige breit aan het sterkste materiaal ooit

Kan een wiskundig geoptimaliseerde breisteek leiden tot een ruimtepak dat astronauten beschermt tegen de straling op Mars? Volgens Sabetta Matsumoto wel.

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

Elobau Benelux BV *
Elobau Benelux BV *

creating sustainable solutions

Güdel Benelux
Güdel Benelux

Lineaire aandrijf componenten en oplossingen

Orfa Visser BV
Orfa Visser BV

Gespecialiseerd in Forceren, Dieptrekken, Flenswalsen, Lassen en Apparatenbouw.

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

27 januari 2022, Amsterdam en online

The Things Conference

Conferentie over Lorawan

29 maart 2022, QuTech/TU Delft

RF Technology event

Het doel van dit evenement is om de diversiteit van toepassingen, innovaties en kennis op het gebied van...

25 april 2022, Hannover (De)

Hannover Messe

The lead theme Industrial Transformation spotlights the topics of digitalization and sustainability.

Meer agendapunten »