Di Dalam Holland Composites: Tur Fasilitas Komposit Canggih Lelystad
Kata marble, fasad bangunan dan lainnya. Terletak kurang dari satu jam berkendara dari Amsterdam, Holland Composites mengejar berbagai proyek teknis tinggi di fasilitas 4.500 m2. Sumber, semua gambar | Holland Composites
Terletak dalam gedung 4.500 meter persegi, kurang dari satu jam berkendara dari Amsterdam, Holland Composites (Lelystad, Belanda) berfokus pada empat pasar: laut/offshore, arsitektur, energi terbarukan dan proyek khusus. Holland Composites menggunakan campuran prepreg polimer terkuat serat karbon (CFRP) dan sadu lebah Nomex untuk bagian yang diberi beban tinggi, dan infusi resin dan serat kaca untuk industri bangunan dan proyek margin lebih rendah. “Kami masih mampu mencapai performa tinggi bahkan dengan konstruksi yang lebih hemat biaya ini, dan kami mempertahankan biaya overhead rendah untuk bagian yang menggunakan bahan canggih,” kata Sven Erik Janssen, mitra pengelola bersama Holland Composites, bersama pendiri Pieterjan Dwarshuis. “Ini unik.”
Perusahaan juga mengoperasikan merek DNA Performance Sailing, menghasilkan kapal lay multihull foil, termasuk katamaran F1X 5,5 meter, trimaran TF10 11 meter dan katamaran F4 14 meter. Katamaran G4 12 meter tidak lagi diproduksi, “tapi itu menunjukkan kemampuan kami untuk pembuatan yacht komposit canggih dan performa tinggi,” catat Janssen. “Perahu ini adalah pembalap foil dual-purpose dan kapal cruiser keluarga dengan tempat tidur, dapur dan toilet, namun mencapai kecepatan lebih dari 35 knot. Kemampuan untuk foil dengan lebih dari 4.000 kilogram bobot dan hanya kru enam orang — masih tidak ada persaingan di bidang ini kecuali yacht America's Cup bernilai jutaan dolar.”
Dari Laut ke Transportasi Darat dan Udara
Sebelum tur dimulai, Janssen memberikan sejarah perusahaan dan struktur komposit yang dihasilkannya. Holland Composites dibentuk pada 1992 oleh Janssen dan Dwarshuis, yang pada saat itu adalah mahasiswa di Teknik Universitas Delft (TU Delft, Belanda). Mereka membangun tiang serat karbon untuk katamaran lay Hobie, tender yacht 18 meter menggunakan CFRP dan sadu lebah Nomex pada 1993, dan yacht lay 100 kaki menggunakan proses infusi resin pada 1994. “Pada saat itu, segala sesuatu yang kami bangun terbuat dari serat karbon menggunakan prepreg atau infusi,” ingat Janssen. Namun, menurutnya, karena bisnis tunduk pada naik turun pasar laut dan proyek satu kali, “Kami mencari untuk berversi, tetapi ingin tetap dalam komposit canggih versus FRP [artinya lebih canggih, kaca serat komoditas dan resin poliester lebih lanjut].”
Perusahaan mulai menjelajahi solusi ringan untuk transportasi darat, menghasilkan 35 truk trailer dengan chassis monokoque komposit serat kaca/karbon, yang memotong bobot sebesar 3.500 kilogram. “Truk tersebut membawa muatan padat, seperti kentang, dan akan melebihi bobot sebelum mengisi volumnya,” Janssen menjelaskan. Holland Composites juga membuat trailer pendingin, tambahnya, “Tetapi kami terlalu awal; pasar belum siap — perusahaan belum dapat menghitung keuntungan tahunan dari pengiriman lebih banyak muatan dan penghematan pemeliharaan trailer komposit dibandingkan biaya awal yang lebih tinggi.”
Pada waktu yang sama, VRR (Rotterdam, Belanda), penyuplai solusi muatan udara kustom, mendekati perusahaan. “Mereka melakukan pekerjaan untuk Airbus, Boeing dan maskapai penerbangan,” ingat Janssen. “Kami mengembangkan wadah pena very ringan dengan monokoque komposit serat karbon/aramid, yang masih tidak diukir dalam bobot rendah hingga hari ini,” katanya. Meski Holland Composites membuat ribuan wadah ini, pasar dengan cepat terpenu dengan produk FRP biaya rendah.
Struktur yang dikeringkan OOA. Struktur komposit serat karbon besar untuk merek DNA Performance Sailing kapal lay multihull foil dikeringkan dalam oven fleksibel (kanan) yang terdiri dari panel terisolasi dengan pemanasan dan sirkulasi udara yang dikontrol komputer dari unit eksternal (inset).
Laut tetap menjadi kekuatan inti
Pada 1999, Angkatan Laut Belanda mendekati Holland Composites untuk menghasilkan cangkang sonar komposit serat kaca padat untuk kapal selam. “Ini traditioneel dibangun dalam dua setengah yang dilekatkan bersama,” kata Janssen, “tapi sempit menyebabkan gangguan dalam bidang ‘pandangan.’ Kami diminta untuk membangun ini dalam satu potong. Cangkang sonar ini besar — 11.5 by 3 by 3 meter dan 45 hingga 110 milimeter tebal — dan sulit untuk diinfusi, terdiri dari 5.000 kilogram resin hibrid vinyl ester/epoksi yang disuplai oleh Romar-Voss Composites (Roggel, Belanda). Struktur yang selesai beratnya 6.500 kilogram. Struktur ini harus kaku dan menahan beban tabrakan karena terletak di bagian depan badan kapal. “Kami juga harus mencocokkan densitas dan transparansi sonar air,” kata Janssen. “Kami melakukan ini untuk kapal jenis destroyer untuk beberapa angkatan laut di seluruh dunia.”
Di ujung lain skala bobot adalah multihull foil performa DNA. “Kapal kecil kami adalah katamaran foil pertama dalam kompetisi,” kata Janssen. Holland Composites juga menghasilkan hidrofoyl komposit untuk kapal lay balap rekor seperti MOD70's Team ARGO dan Beau Geste. “Kami memiliki teknik internal yang dapat menciptakan bagian yang diberi beban sangat tinggi tanpa kegagalan, dan metode produksi satu kali yang unik untuk foils performa tinggi ini,” tambahnya. “Kami bekerja dengan pelaut terbaik di dunia untuk mencapai tingkat berikutnya performa foil dan menghasilkan semua foils untuk kapal kelas NACMA17 Olimpiade.”
Dekat ringan CFRP yang dihasilkan Holland Composites untuk kapal pelayanan wind farm Windcat Workboats wind farm service/support vessels (lihat “Composite deckhouses cut weight”) menggunakan konstruksi sandwich foam CFRP yang diinfusi resin untuk kekakuan untuk mencapai rentang terbuka besar tanpa tiang di dalam kabin. “Monokoque dek ringan cukup sehingga kami dapat meletakkannya pada penggerus yang baik untuk mengisolasi [dari] getaran mesin dan ombak di badan kapal,” kata Janssen. “Windcat dikenal untuk perjalanan yang sangat tenang, dan kapal disukai oleh OEM turbin angin besar. Semua wind farm ini harus dipelihara, jadi ada pasar baru untuk katamaran berkecepatan tinggi 50 hingga 60 kaki panjang.”
Holland Composites menyediakan fasad komposit struktural untuk Gedung Life Sciences Universitas Groningen, menggunakan sistem panel RAFICLAD transparan mereka dan ukuran panel besar (3,6 by 3,3 meter), mencapai penghematan bobot dan isolasi termal maksimum.
75 bagian komposit 40 by 60 meter dikirim ke Israel, dilaminat bersama dan diangkat ke tempat untuk menciptakan bagian atap berbentuk sayap untuk Yitzak Rabin Centre di Tel Aviv.
“Segala sesuatu yang kami lakukan adalah struktural”
Untuk Yitzak Rabin Centre (Tel Aviv, Israel), perusahaan diminta untuk membangun struktur atap berbentuk sayap yang akan terlalu berat jika dibuat dari beton. “Lagi-lagi, kami membuat bagian sebesar mungkin,” kata Janssen. 75 bagian 40-by-60-meter diinfusi resin menggunakan serat kaca dan resin vinyl ester berbasis epoksi, lalu dikirim ke Israel. Di lokasi, ini diletakkan terbalik di cetakan untuk dilaminat bersama menjadi “atap sayap” dengan rentang maksimal 31 meter. Janssen mencatat bahwa proyek ini sangat menantang secara struktural. “Panel ini tebal 200 hingga 300 milimeter dan memegang fasad kaca bersama, termasuk bagian kantilever 11 meter. Bahan komposit dapat menahan semua gaya, memberikan kemungkinan untuk merancang rentang atap bebas riang ini.”
Menara Fletcher Hotel adalah proyek lain, diselesaikan pada 2012-2013. Ini dimulai sebagai pusat perbelanjaan di samping tol namun memerlukan pengurangan derau akustik yang besar dalam struktur setelah keputusan dibuat untuk mengonversi gedung menjadi hotel mewah. “Skeleton beton tidak dapat menahan beban tambahan, jadi kami dipanggil untuk menyediakan solusi ringan,” kata Janssen. Holland Composites merancang panel komposit 8.5-by-3-meter yang dapat dipasang fasad kaca plate. “Kaca sebenarnya menggantung pada panel kami, yang membantu untuk menangani beban,” tandasnya. “Kami kemudian memasang panel kami ke skeleton beton. Kombinasi kaca di depan panel sandwich komposit dengan celang udara di antara menciptakan barir akustik yang besar.” Setiap panel komposit siap dicat untuk dinding interior di satu sisi dan dilapisi lapisan tahan UV di sisi eksternal yang menghadap kaca.
“Ini juga cara yang sangat cepat untuk memasang cladding pada gedung berbentuk bundar,” kata Janssen. “Kami memasang fasad lengkap dalam satu langkah dan mencapai nilai isolasi R 8, yang dua kali rating bahan eksterior gedung normal.” Mengembangkan ide ini, Janssen mengatakan bahwa netralitas energi penting untuk konstruksi gedung masa depan. “Tidak banyak energi yang diperlukan untuk memanaskan gedung yang menggunakan cladding komposit struktural kami, jadi pendekatan kami sangat efisien untuk mencapai jejak karbon net nol. BREEAM adalah sertifikasi efisiensi energi Belanda, dan dua gedung pertama yang mencapai ini menggunakan komposit kami.”
Untuk Fletcher Hotel, Holland Composites mewujudkan eksterior estetis dan pengurang derau dengan melekatkan panel komposit lengkung ke skeleton beton gedung, ke mana fasad kaca dapat dipasang tanpa menambahkan beban mati berlebihan.
Janssen menyebutkan Museum Stedelijk seni kontemporer di pusat Amsterdam sebagai puncak proyek bangunan teknis Holland Composites (lihat “Big museum, big structures”). “Itu adalah latihan ekstrim dalam mengelola ekspansi termal dan menggambarkan apa yang kami lakukan.” Holland Composites juga telah mempionirkan fasad struktural tahan gempa, yang sekarang diperlukan di beberapa bagian Belanda, menjelaskan Janssen, karena tanah telah tidak stabil akibat fractur hidrolik (fracking). Gedung Wiebenga di Groningen memiliki fasad tahan gempa yang dapat bergerak 30 sentimeter tanpa gagal. “Logam dan beton tipikal tidak dapat menangani jenis gerakan ini,” tambahnya.
Meskipun menyeimbangkan berbagai kebutuhan dengan biaya dan jadwal adalah tantangan saat membangun struktur, Janssen mencatat bahwa masalah terbesar saat ini adalah ketahanan api. “Implementasi komposit yang salah telah membawa industri komposit nama buruk dalam hal ini,” jelasnya. “Kami sekarang hanya menggunakan bahan tahan api pada proyek bangunan ini dan menyelesaikan pengujian api sesuai regulasi yang disetujui.”
Holland Composites menghasilkan palang untuk generator turbin pasang surut menggunakan prepreg serat karbon, dikeringkan autoklaf, untuk menangani beban besar yang ditempatkan pada struktur ini yang rendah kecepatan, torsi tinggi.
Offshore dan energi terbarukan
Holland Composites juga memiliki kontrak jangka panjang di industri minyak dan gas laut. “Komposit di sini menawarkan tidak hanya bobot ringan dan ketahanan korosi, tetapi juga perbaikan yang mudah,” kata Janssen. “Rig laut dan kapal tidak diizinkan waktu henti. Namun, perbaikan struktur logam memerlukan pengelasan dan percikan, jadi produksi harus dihentikan karena bahaya api. Kami dapat menempelkan komposit tanpa gangguan ini.” Perusahaan memiliki klien baru yang meminta produk semacam ini untuk berbagai konstruksi laut.
Ini juga telah menghasilkan palang untuk turbin pasang surut. Panen energi pasang surut masih baru, kata Janssen, tetapi proyek pertama telah diselesaikan dan hasilnya mengesankan. “Turbin pasang surut menawarkan sumber energi yang dapat diandalkan,” jelasnya. “Pasang surut selalu ada, dibandingkan angin dan matahari, jadi Anda dapat memprediksi output daya dengan andal, yang merupakan kunci untuk perusahaan daya.” Holland Composites menggunakan prepreg serat karbon yang dikeringkan autoklaf untuk palang ini karena beban sangat besar. “Palang bergerak pada kecepatan rendah tetapi dengan torsi tinggi,” kata Janssen. “Anda ingin terjemahan maksimum kecepatan rotor ke motor untuk menghasilkan daya, jadi produsen turbin memerlukan struktur yang kuat tetapi efisien yang dibentuk untuk mendapatkan sebanyak mungkin energi dari gerakan pasang surut.”
Setiap turbin memiliki dua palang panjang 3 meter yang tebal 18 milimeter. Ada lima turbin per generator pasang surut. “Beban pada palang turbin ini digambarkan sebagai setara dengan tugboat 13.600-horsepower yang bergerak maju dengan daya penuh,” kata Janssen, “tapi pelanggan juga membutuhkan palang yang kaku, ringan, ramah pemeliharaan dengan keawetan kelelahan yang baik untuk daya tahan. Baja akan terlalu berat, membuat generator kurang efisien.” Holland Composites hanya membuat palang; fairing, cone hidung dan cladding non-struktural dibuat oleh pembuat FRP.
Fasilitas berorientasi masa depan
Tur dimulai di area penataan, yang meja penataan besar, bagian untuk kapal lay performa DNA dan berbagai foil CFRP yang disiapkan untuk pemasangan. Langit-langit rendah di sini karena mezzanine untuk penyimpanan bahan. Ini membuka ke lantai produksi dengan langit-langit tinggi, yang menampilkan mesin pemotongan otomatis Zünd (Altstätten, Swiss) tepat di luar area penataan. Pemotong memiliki rentang pemotongan 5,7-by-2,8-by-0,3-meter untuk memproses bahan prepreg, serat kering dan busa hingga 25 milimeter tebal.
Pemotong otomatis Zünd di latar belakang menyuplai penguat dan busa yang dipotong ke area penataan, yang dapat dilihat di belakang, di kanan, dengan mezzanine penyimpanan bahan di atas. Area alat tertutup terletak di belakang pintu gulung kuning, yang terlihat di sisi samping pusat pemesinan CMS, yang berada di samping meja pemotongan Zünd.
Berbalik dari pemotong Zünd, kami berjalan ke ruang alat yang diapit kaca yang berdekatan dengan area penataan. Masuk melalui pintu gulung kuning, ada banyak alat dalam proses dan bagian sedang dikeringkan di bawah kantong vakum. “Kami membuat cetakan sendiri,” kata Janssen. “Untuk bagian CFRP, kami menggunakan CFRP atau aluminium untuk alat, serta lubang ventilasi untuk sirkulasi udara dalam alat, yang membantu untuk memastikan pengeringan yang merata di seluruh bagian.”
Mesin pemesinan CMS terletak di antara meja pemotongan di kiri (di luar pandang) dan autoklaf (kanan jauh, di dinding).
Kembali keluar dari ruang alat, kami melewati pusat pemesinan CNC 5 sumbu 5-by-2-by-1,8-meter (CMS SpA, Zogno, Italia) dan dapat melihat autoklaf 6,5-by-2,2-meter (Tankbouw Rootselaar, Nijkerk, Belanda). “Kami biasanya dikeringkan pada 125° C dengan tekanan 6 bar,” catat Janssen.
Autoklaf juga terlihat di bawah dengan alat CFRP (catatan lubang untuk ventilasi udara) dan foil CFRP besar yang sedang dikeringkan di bawah kantong vakum untuk kapal lay multihull performa.
Dinding di samping autoklaf memotong area produksi menjadi dua setengah, berjalan sepanjang gedung di sepanjang ruang alat. Kami berbalik dan melalui pintu ke setengah kedua fasilitas Holland Composites, yang berisi mesin pemotong air (rentang pemotongan 8-by-2-by-0,5-meter), beberapa oven berukuran hingga 15-by-10-by-3,5 meter, dan kabine pengecaman 19-by-12-by-3,5-meter perusahaan. “Saat ini, kami memproduksi panel besar untuk proyek di Qatar dan serangkaian deckhouse CFRP untuk kapal Windcat,” kata Janssen.
Deckhouse CFRP yang dihasilkan Holland Composites untuk katamaran Windcat Workboats dicat di kabine pengecaman 19-by-12-by-3,5-meter perusahaan.
Instalasi terbaru Holland Composites adalah printer 3D Massivit 3D (Lod, Israel) 1800 Pro dengan volume bangunan 145 by 111 by 180 sentimeter. “Kami mitra berinovasi cetak 3D cetakan menggunakan tiga printhead, di mana dua mencetak kulit sandwich dan nozzle tengah mencetak isian atau struktur latihan di antaranya,” Janssen menjelaskan. “Kami akan menggunakan bahan terkuat serat dalam pengembangan masa depan, tetapi untuk saat ini, kami dapat mencetak alat yang akurat dengan pemesinan minimal yang diperlukan. Kami menggunakan jauh lebih sedikit bahan dan melihat waktu produksi cetakan yang sangat cepat. Kami sekarang memiliki rantai proses lengkap, dengan kemampuan untuk pergi dari desain ke cetakan ke bagian yang dicat dalam waktu singkat.”
Dia mencatat bahwa perusahaan masih menjelajahi cara meningkatkan penggunaan otomatisasi untuk melanjutkan produknya, tetapi tanpa menurunkan biaya. “Ini kembali pada keahlian. Kami tertarik pada masalah yang sangat kompleks yang sedikit yang lain berani menanggulangi, tetapi sebagai pembuat perahu, kami selalu harus sangat kreatif dengan sumber terbatas. Untuk apa yang kami lakukan dalam komposit, kami melihat banyak peluang di masa depan.”
