Artikel Shockwave Metalworking

Milieuvriendelijk verbinden van metalen onder vacuüm
Concurrentie ligt op de loer
Door Sanne Grijsen
Aluminium lassen aan staal, of titaan op roestvrij staal? Dat is vaak een moeilijk en hoog
technologisch proces. Veel metalen hechten door middel van lassen lastig of geheel niet.
Shockwave Metalworking Technologies (SMT) is al dertig jaar expert in het verbinden van
verschillende soorten metalen voor tal van toepassingen. Maar sinds kort is het bedrijf ook in
staat om op een minder milieubelastende wijze metalen aan elkaar te verbinden. Een unicum in
haar vakgebied. Daarom is de (internationale) belangstelling groot. Maar directeur Reinier
Hofstede is voorzichtig met zijn kennis. “Wij spelen met de grote jongens mee. Voor je het weet
ben je dan je techniek kwijt”.
SMT is de enige vacuüm cladder ter wereld. Reinier Hofstede vertelt waarom zijn bedrijf onder
vacuüm werkt. “Vroeger gebeurde het ook in Nederland in de open lucht. Concurrenten in Duitsland,
Frankrijk, Japan, de Verenigde Staten en Zweden doen het nog. Maar dat kan voor ons echt niet
meer. Je hoort het dan tot twintig kilometer verderop. Onder vacuüm cladden betekent dat de hechting
zo sterk is dat we zelfs kunnen buigen. Naast die kracht en het ontbreken van geluidhinder heeft
vacuüm nog een voordeel: je hebt ongeveer veertig procent minder energie nodig!”
Shockwave
Explosief cladden is een synoniem voor explosief lassen. Het is het verbinden van twee of meer
verschillende metalen waarbij de springstof de energiebron is. Dankzij de hoge druk ten gevolge van
de explosie, ontstaat een metaalbinding (atomair) tussen de twee metalen. Het is een koud-druklas
proces dat bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd.
Op deze manier is het mogelijk metalen aan elkaar te lassen, die op geen enkele andere wijze met
elkaar te verbinden zijn.
Extra bijzonder is dat SMT deze technologie, als enige ter wereld, in grote vacuümtanks uitvoert.
Voorbeelden van metaalcombinaties zijn titaan-staal of aluminium-staal verbindingen.
Het vacuüm cladden is een proces dat gebruik maakt van eenvoudige natuurkundige processen. Het
basismateriaal wordt in een tank gelegd. Op het metaal komt de cladlaag te liggen. Ertussen zit de
zogenaamde stand-off: de ruimte die nodig is om de golfbeweging te kunnen volgen die de springstof
veroorzaakt. Op de cladlaag komt de springstof. De ruimte wordt gesloten en de lucht wordt eruit
gezogen. Vanuit de controlekamer wordt het proces verder gestuurd en de ontsteker bediend.
Wanneer de ontsteking aan één zijde plaatsvindt, ontstaat door de enorme hoeveelheid energie die
vrijkomt de walsbeweging (shockwave). Deze golf zorgt ervoor dat beide metalen aan elkaar hechten.
Procesbeheersing
Cladden met behulp van springstof is een proces dat goede beheersing vereist, stelt Hofstede. “Als je
dit proces niet beheerst, ben je binnen een paar maanden failliet. Het is te duur om fouten te maken.
De technologie is dankzij empirisch onderzoek ontwikkeld met vele testen en metaalcombinaties.
We hebben veel moeten testen voor we tot een goede verhouding konden komen (juiste
procesparameters bepalen). Het is typisch een technologie van empirisch onderzoek. Dan ontstaat de
wetmatigheid vanzelf.
We kregen eens titaan en roestvrij staal en dachten dat we wel wisten hoe we deze twee metalen aan
elkaar moesten verbinden. Maar het lukte niet. Het bleek aan de titaansoort te liggen.
De eisen ten aanzien van de te gebruiken materialen moeten daarom goed worden vastgelegd, om
reproduceerbaarheid en kwaliteit te garanderen.
Eisen
Voorheen werkte SMT met uitsluitend springstof die ook wordt gebruikt voor militaire doeleinden. Maar
daar waren veel nadelen aan verbonden. De explosieve eigenschappen zijn voor SMT noodzakelijk
om de metalen aan elkaar te kunnen verbinden. Maar in Nederland worden zware eisen gesteld aan
het gebruik ervan. Ook al vinden de werkzaamheden in grote, ondergrondse vacuümtanks plaats,
geluidhinder, luchtvervuiling en gevaar voor de omgeving worden scherp in de gaten gehouden door
de bevoegde overheden. “Voor het verwerken, maar ook de opslag werden de eisen steeds strenger.
1

En natuurlijk zijn de arbotechnische en logistieke eisen ook niet mis. Eigenlijk werken de zware
milieuregels in Nederland nu in ons voordeel. Want die maakten dat wij naar alternatieven konden
gaan zoeken”, aldus Hofstede.
De regelgeving maar ook de economische positie van SMT brachten Hofstede ertoe op zoek te gaan
naar alternatieve methoden voor het cladproces. “We waren grotendeels afhankelijk van een fabriek in
Duitsland die ons de springstof leverde”, vertelt Hofstede. Daarom en vanwege de regelgeving gingen
we op zoek naar alternatieven. Een deskundige op dit gebied uit Schotland heeft voor ons onderzoek
gedaan naar de mogelijkheden. Hij kwam met een serie suggesties om het op een biologische manier
op te lossen, van suiker tot dieselolie als energiebron. Met zijn ideeën zijn we aan de slag gegaan. We
hebben een subsidie aangevraagd bij SenterNovem en zijn daarmee een traject gestart om te
onderzoeken of we een milieuvriendelijker methode konden vinden.”
Ideale oplossing
Het onderzoek naar alternatieven bleek lastiger dan gedacht. Hofstede: “In eerste instantie dachten
we op het goede spoor te zitten. Maar bij opschaling bleek dat de druk die vrijkwam in de vacuümtank
te groot was. Daardoor zou bij grotere afmetingen geluidsoverlast ontstaan en zou de vacuümtank te
zwaar worden belast. Toen zijn we overgestapt op diesel. Dat werkte wel, maar was arbotechnisch
een probleem, aangezien de diesel enorm stinkt. Dus zijn we verder gaan zoeken. Nu hebben we een
ideale oplossing gevonden: een milieuvriendelijke methode die alleen explosieve eigenschappen heeft
onder vacuüm. Dat betekent dat we nauwelijks nog gevaarlijke stoffen meer in huis hoeven te hebben.
Ik kan niets zeggen over de samenstelling omdat de concurrentie op de loer ligt. Maar het is
voldoende verkrijgbaar, betaalbaar en milieuvriendelijker.”
De nieuwe stof heeft als grote voordeel dat de veiligheid van het personeel van SMT is gegarandeerd.
“De oude springstof moeten we in een maanmannetjespak op de platen aanbrengen ivm de
stofvorming van de springstof. Dat illustreert hoe streng de regelgeving daarover is. Bij de nieuwe
methode zijn helemaal geen beschermingsmiddelen nodig. Omdat er altijd risico was op stofexplosie,
moest je enorm veel voorzorgsmaatregelen treffen.: vervallen .De nieuwe methode is alleen onder
vacuüm explosief. Daardoor zijn we van die beperkingen af. Deze stof ploft zelfs niet als je het in de
buitenlucht actief ontsteekt”, aldus Hofstede.
Toepassingen
De klanten van SMT bevinden zich over de hele wereld. “Momenteel zijn wij vooral werkzaam voor de
(petro)chemie waar we platen cladden voor de apparatenbouw. De materialen worden ingezet in de
olie- en gassector en deze business is booming. Hierbij moet je bijvoorbeeld denken aan
warmtewisselaren die aan de ene kant van titanium moeten zijn voor de corrosiebestendigheid en aan
de andere kant van staal voor de sterkte. Daarnaast leveren we veel aan de scheepsbouw. Zo hebben
we voor de bouw van Queen Mary 2, een mega cruiseschip, een aluminium/staal metaalcombinatie
geleverd. Het bovenste gedeelte van die grote schepen is van Aluminium, terwijl de romp van staal is.
Daardoor wordt het schip lichter en stabieler.
Ook produceren we veel voor stroomgeleiding bij elektrolyse processen. We maken dan een
combinatie van koper en aluminium waardoor er veel energie bespaard kan worden”, aldus Hofstede.
Belangstelling
De ontwikkelingen in de metaalsector maken dat explosief cladden steeds meer in zwang komt. “De
metaalprijzen zijn zo gestegen dat de platen staal zo dun mogelijk moeten zijn. Dat kan met explosief
cladden. Omdat wij nu goed, goedkoop en veilig kunnen werken, is er veel interesse voor onze
methode”, vertelt Hofstede. Inmiddels hebben vijf landen belangstelling getoond in de nieuwe
productiemethode. Maar omdat SMT met een patent teveel informatie weg zou geven, is het idee niet
beschermd. “Voor de bescherming moeten we zelf zorgen. Daarom ben ik erg voorzichtig met
samenwerken met partners in het buitenland. Ik weet dat het onze ondergang zal worden als ik nu
samen ga werken met een grote staalproducent. Wij zijn een klein bedrijf dat met de grote jongens
meespeelt. Binnen een mum van tijd slokken die je op. Dan ben ik mijn techniek kwijt.” Toch probeert
Hofstede een manier te vinden om ook internationaal te gaan opereren. “In Dubai en Brazilië heb ik
goede contacten. Wellicht gaan we daar aan de slag. Maar dan zorg ik ervoor dat ik de kennis verdeel
over vijf mensen die allemaal afkomstig zijn uit verschillende landen.”
2

Opschaling
Alhoewel de zoektocht naar een alternatief is beëindigd, heeft SMT nog volop plannen voor de nabije
toekomst. Hofstede: “We willen nog een keer opschalen. Met de huidige methoden denken we dat we
naar een vacuümtank van zeven bij twintig meter kunnen. Alle nieuwe inzichten die we tijdens dit
project opdeden, gaan we verwerken in deze nieuwbouw. We cladden nu vier keer per dag en kunnen
dan naar zes keer per dag. Ook zijn de formaten staalplaten die we aankunnen dan groter. Dat
betekent een grotere potentiële klantenkring.”
Momenteel werkt SMT in dertig procent van alle opdrachten met de biologische componenten. Maar
een uitbreiding ligt in de lijn der verwachting. “Ik ben heel enthousiast over de resultaten. Het project is
officieel gestopt maar we gaan door met verfijnen zodat we dit jaar nog van dertig procent naar tachtig
procent kunnen gaan. Op die manier besparen we tweehonderdduizend euro aan componenten.
Daarnaast heb ik niet meer veertig uur per week iemand nodig die moet mengen, maar slechts vier
uur. Ook dat is natuurlijk een flinke kostenpost minder”, aldus Hofstede.
Shockwave Metalworking Technologies BV (SMT) is gespecialiseerd in explosief cladden onder
vacuüm. Met deze methode is het bedrijf in staat om twee verschillende typen metaal met elkaar te
verbinden. Klanten bevinden zich over de hele wereld in verschillende disciplines. Van scheepsbouw
tot de (petro)chemische industrie. SMT is een Nederlands bedrijf met ruim dertig jaar ervaring in het
explosief cladden.
Programma Milieu & Technologie
Dit project is uitgevoerd met subsidie van het programma Milieu & Technologie van
SenterNovem, dat de ontwikkeling en toepassing stimuleert van innovatieve processen,
producten en diensten met een milieuvoordeel. Kijk voor meer informatie op:
www.senternovem.nl/milieutechnologie of bel met het secretariaat 030 - 23 93 684.
3