Einblicke in Holland Composites: Tour durch die Hightech-Composite-Anlage in Lelystad

Foiling-Katamarane, Gebäudefassaden und mehr. Weniger als eine Autostunde von Amsterdam entfernt realisiert Holland Composites in seiner 4.500 m² großen Anlage eine Vielzahl hochtechnischer Projekte. Quelle, alle Bilder: Holland Composites

In einem 4.500 Quadratmeter großen Gebäude, weniger als eine Stunde von Amsterdam entfernt, konzentriert sich Holland Composites (Lelystad, Niederlande) auf vier Märkte: Marine/Offshore, Architektur, erneuerbare Energien und Sonderprojekte. Das Unternehmen nutzt eine Mischung aus Prepreg-Carbonfaser-verstärktem Polymer (CFK) und Nomex-Wabenkern für hochbelastete Bauteile sowie Harzinfusion und Glasfaser für die Bauindustrie und Projekte mit geringeren Margen. „Wir können auch mit diesen kosteneffizienteren Konstruktionen High-Performance erreichen und halten die Overhead-Kosten für Teile mit fortschrittlichen Materialien niedrig“, sagt Sven Erik Janssen, Co-Geschäftsführer neben Gründer Pieterjan Dwarshuis. „Das ist einzigartig.“

Das Unternehmen betreibt auch die Marke DNA Performance Sailing, die foiling Mehrrumpf-Segelboote produziert, darunter den 5,5 Meter langen F1X-Katamaran, den 11 Meter langen TF10-Trimarans und den 14 Meter langen F4-Katamaran. Der 12 Meter lange G4-Katamaran wird nicht mehr produziert, „zeigt aber unsere Fähigkeiten im fortschrittlichen Composite-Yachtbau und High Performance“, so Janssen. „Dieses Boot ist ein Dual-Purpose-Foiling-Rennboot und Familienkreuzer mit Kojen, Küche und Bad, das dennoch über 35 Knoten erreicht. Die Fähigkeit, mit mehr als 4.000 kg Gewicht und nur sechsköpfiger Crew zu foilen – es gibt bis auf America's-Cup-Yachten im Millionenbereich keine Konkurrenz in diesem Bereich.“

Von der Marine zum Straßen- und Lufttransport

Vor Beginn der Tour gibt Janssen einen Überblick über die Unternehmensgeschichte und die gefertigten Composite-Strukturen. Holland Composites wurde 1992 von Janssen und Dwarshuis gegründet, die damals Studenten an der Technischen Universität Delft (TU Delft, Niederlande) waren. Sie bauten Carbonfaser-Masten für Hobie-Segelkatamarane, einen 18 Meter langen Yacht-Tender aus CFK und Nomex-Wabe (1993) und eine 100-Fuß-Segelyacht im Resin-Infusion-Verfahren (1994). „Zu dieser Zeit war alles, was wir bauten, aus Carbonfaser mit Prepreg oder Infusion gefertigt“, erinnert sich Janssen. Da das Geschäft jedoch den typischen Aufs und Abs des Marinemarktes und Einzelprojekten unterlag, „suchten wir nach Diversifizierung, wollten aber im Bereich fortschrittlicher Composites bleiben – im Gegensatz zu FRP [weniger fortgeschrittene, commoditäre Glasfaser und Polyesterharz].“

Das Unternehmen begann, Leichtbaulösungen für den Straßenverkehr zu erforschen und produzierte 35 Lkw-Auflieger mit einem Glas-/Carbonfaser-Composite-Monocoque-Chassis, das das Gewicht um 3.500 kg reduzierte. „Die Lkw transportierten dichte Ladungen wie Kartoffeln und erreichten das Gewichtslimit, bevor das Volumen ausgenutzt war“, erklärt Janssen. Holland Composites fertigte auch Kühlauflieger, „aber wir waren etwas zu früh; der Markt war noch nicht bereit – Unternehmen konnten die jährlichen Gewinne durch mehr Fracht und Wartungseinsparungen der Composite-Auflieger gegenüber den höheren Anschaffungskosten noch nicht berechnen.“

Zur gleichen Zeit wandte sich VRR (Rotterdam, Niederlande), ein Anbieter maßgeschneiderter Luftfrachtlösungen, an das Unternehmen. „Sie arbeiteten für Airbus, Boeing und Airlines“, erinnert sich Janssen. „Wir entwickelten einen federleichten Container mit Carbon-/Aramidfaser-Composite-Monocoque, der heute noch unübertroffen im Leichtgewicht ist“, sagt er. Obwohl Holland Composites einige tausend davon herstellte, sättigte sich der Markt schnell mit Low-Cost-FRP-Produkten.

OOA-gehärtete Strukturen. Große Carbon-Composite-Strukturen für die DNA-Performance-Sailing-Marke foiling Mehrrumpf-Segelboote werden in flexiblen Öfen (rechts) ausgehärtet, die aus isolierten Paneelen mit Heizung und computergesteuerter Luftzirkulation von einer externen Einheit bestehen (Inset).

Marine bleibt Kernkompetenz

1999 bat die niederländische Marine Holland Composites um die Fertigung massiver Glasfaser-Composite-Sonarquers für U-Boote. „Diese wurden traditionell in zwei Hälften gebaut und dann verklebt“, sagt Janssen, „aber die Naht verursacht eine Störung im ‚Sichtfeld‘. Wir wurden gebeten, diese in einem Stück zu fertigen. Diese Sonarquers sind groß – 11,5 × 3 × 3 Meter und 45 bis 110 mm dick – und schwer zu infundieren. Sie bestehen aus 5.000 kg Vinylester/Epoxid-Hybridharz von Romar-Voss Composites (Roggel, Niederlande). Die fertige Struktur wiegt 6.500 kg. Sie müssen steif sein und Slamming-Lasten standhalten, da sie im vorderen Rumpfbereich sitzen. ‚Wir müssen auch Dichte und Sonar-Transparenz von Wasser anpassen‘, sagt Janssen. ‚Das machen wir für Zerstörer-Typ-Schiffe für diverse Marinekräfte weltweit.‘“

Am anderen Ende des Gewichtsspektrums stehen die DNA-Performance-Foiling-Mehrrumpfboote. „Unsere kleinen Boote waren die ersten Foiling-Katamarane im Wettkampf“, sagt Janssen. Holland Composites produziert auch die Composite-Hydrofoils für Rekord-Rennachten wie MOD70's Team ARGO und Beau Geste. „Wir haben eine hauseigene Technik, um hochbelastete Teile ohne Versagen zu fertigen, und eine einzigartige One-Shot-Produktionsmethode für diese Hochleistungs-Foils“, fügt er hinzu. „Wir arbeiten mit den besten Seglern der Welt, um das nächste Level an Foiling-Performance zu erreichen, und fertigen alle Foils für die NACRA17-Olympiaklasse.“

Der leichte CFK-Aufbau, den Holland Composites für Windcat Workboats Windpark-Service-/Support-Schiffe fertigt (siehe „Composite-Aufbauten reduzieren Gewicht“), nutzt resin-infundierten CFK-Schaum-Sandwich-Bauweise für Steifigkeit, um einen großen, stützenfreien Innenraum zu ermöglichen. „Der Monocoque-Aufbau ist leicht genug, dass wir ihn auf guten Dämpfern montieren können, um ihn von Motor- und Wellenvibrationen im Rumpf zu isolieren“, sagt Janssen. „Windcat ist für seine extrem ruhige Fahrt bekannt, und die Boote werden von großen Windkraftanlagen-OEMs geschätzt. All diese Windparks müssen gewartet werden, sodass ein neuer Markt für High-Speed-Katamarane von 50 bis 60 Fuß Länge entsteht.“

Holland Composites lieferte die strukturelle Composite-Fassade für das Life-Sciences-Gebäude der Universität Groningen, wobei ihr transluzentes RAFICLAD-Panel-System und große (3,6 × 3,3 Meter) Panel-Größen zum Einsatz kamen, was Gewichtseinsparungen und maximale Wärmedämmung erzielte.

75 Composite-Sektionen à 40 × 60 Meter wurden nach Israel verschifft, vor Ort laminiert und gehoben, um die flügelartigen Dachsektionen des Yitzak Rabin Centre in Tel Aviv zu schaffen.

„Alles, was wir tun, ist strukturell“

Für das Yitzak Rabin Centre (Tel Aviv, Israel) wurde das Unternehmen beauftragt, flügelartige Dachstrukturen zu bauen, die aus Beton zu schwer wären. „Wieder fertigten wir die größtmöglichen Sektionen“, sagt Janssen. 75 Sektionen à 40 × 60 Meter wurden mit Glasfaser und Epoxid-basiertem Vinylesterharz resin-infundiert und nach Israel verschifft. Vor Ort wurden sie umgekehrt in Vorrichtungen gelegt, um sie zu „Flügeldächern“ mit einer maximalen Spannweite von 31 Metern zusammenzulaminieren. Janssen merkt an, dass das strukturell sehr anspruchsvoll war. „Diese Paneele sind 200 bis 300 mm dick und halten die Glasfassade zusammen, einschließlich eines 11 Meter auskragenden Abschnitts. Der Composite-Werkstoff hält allen Kräften stand und ermöglicht solche freitragenden Dachspannweiten.“

Der Fletcher Hotel Tower ist ein weiteres solches Projekt, abgeschlossen 2012-2013. Es begann als Einkaufszentrum neben einer Autobahn, erforderte aber nach der Entscheidung zur Umwandlung in ein High-End-Hotel eine erhebliche akustische Dämmung in der Struktur. „Das Betonskelett konnte nicht viel zusätzliche Last tragen, also wurden wir für eine Leichtbaulösung hinzugezogen“, sagt Janssen. Holland Composites entwickelte 8,5 × 3 Meter große Composite-Paneele, an denen die Platinglasfassade befestigt werden konnte. „Das Glas hängt实际上 an unseren Paneelen, was hilft, die Last zu tragen“, weist er hin. „Wir befestigten unsere Paneele dann am Betonskelett. Diese Kombination aus Glas vor den Composite-Sandwich-Paneelen mit Luftspalt dazwischen schafft eine enorme akustische Barriere.“ Jedes Composite-Panel war auf der Innenseite farbbereit für Innenwände und auf der glaszugewandten Außenseite mit UV-beständigen Beschichtungen versehen.

„Das war auch ein sehr schneller Weg, Verkleidung an einem runden Gebäude zu montieren“, sagt Janssen. „Wir montierten die komplette Fassade in einem Schritt und erreichten einen Dämmwert R von 8, das Doppelte normaler Außenbaustoffe.“ Janssen ist überzeugt, dass Energieneutralität für künftigen Bau entscheidend ist. „Gebäude mit unserer strukturellen Composite-Verkleidung brauchen wenig Energie zum Heizen, unser Ansatz ist sehr effizient für einen Netto-Null-Fußabdruck. BREEAM ist die niederländische Zertifizierung für Energieeffizienz, und die ersten beiden Gebäude, die dies erreichten, nutzen unsere Composites.“

Für das Fletcher Hotel realisierte Holland Composites eine ästhetische, lärmreduzierende Außenhülle, indem gekrümmte Composite-Paneele am Betonskelett befestigt wurden, an denen die Glasfassade ohne übermäßige Last befestigt werden konnte.

Janssen hebt das Stedelijk Museum für zeitgenössische Kunst im Amsterdamer Zentrum als Höhepunkt der technischen Bauprojekte von Holland Composites hervor (siehe „Großes Museum, große Strukturen“). „Es war eine extreme Übung im Management thermischer Ausdehnung und zeigt, was wir leisten.“ Holland Composites hat auch erdbebensichere strukturelle Fassaden pioniert, die nun in Teilen der Niederlande vorgeschrieben sind, da der Boden durch hydraulisches Fracking destabilisiert wurde. Das Wiebenga-Gebäude in Groningen verfügt über eine erdbebensichere Fassade, die sich 30 cm ohne Versagen bewegen kann. „Typische Stahl- und Betonkonstruktionen können diese Art von Bewegung nicht bewältigen“, fügt er hinzu.

Obwohl die Balance vielfältiger Anforderungen mit Kosten und Zeitplan eine Herausforderung beim Bau von Strukturen ist, nennt Janssen den aktuell größten Punkt den Brandschutz. „Falsche Anwendungen von Composites haben der Branche in dieser Hinsicht einen schlechten Ruf eingebracht“, erklärt er. „Wir verwenden jetzt nur noch feuerbeständige Materialien bei Bauprojekten und führen vollständige Brandtests gemäß zugelassenen Vorschriften durch.“

Holland Composites fertigt Blätter für Gezeiten-Turbinen-Generatoren aus Carbonfaser-Prepreg, im Autoklav gehärtet, um die enormen Lasten an diesen niedrigdrehenden, hochdrehmomentstarken Strukturen zu bewältigen.

Offshore und erneuerbare Energien

Holland Composites hat auch langfristige Verträge in der Offshore-Öl- und Gasindustrie. „Composites bieten hier nicht nur Leichtgewicht und Korrosionsbeständigkeit, sondern auch einfache Reparatur“, sagt Janssen. „Offshore-Plattformen und -Schiffe dürfen keine Ausfallzeiten haben. Reparaturen an Metallstrukturen erfordern Schweißen und Funken, weshalb die Produktion wegen Brandgefahr gestoppt werden muss. Wir können Composites ohne diese Unterbrechung flicken.“ Das Unternehmen hat neue Kunden, die solche Produkte für diverse Offshore-Konstruktionen anfragen.

Auch Gezeiten-Turbinenblätter wurden gefertigt. Die Gewinnung von Gezeitenenergie sei noch neu, sagt Janssen, aber die ersten Projekte seien abgeschlossen und die Ergebnisse beeindruckend. „Gezeiten-Turbinen bieten eine zuverlässige Energiequelle“, erklärt er. „Die Gezeiten sind immer da, im Gegensatz zu Wind und Solar, sodass die Leistungsabgabe zuverlässig vorhersehbar ist – entscheidend für Energieversorger.“ Holland Composites nutzt autoklav-gehärtetes Carbonfaser-Prepreg für diese Blätter, weil die Lasten enorm sind. „Die Blätter bewegen sich langsam, aber mit hohem Drehmoment“, sagt Janssen. „Man will die maximale Übersetzung der Rotorgeschwindigkeit in den Motor zur Stromerzeugung, daher benötigen Turbinenhersteller starke, aber effiziente Strukturen, die geformt sind, um so viel Energie wie möglich aus Gezeitenbewegungen zu gewinnen.“

Jede Turbine hat zwei 3 Meter lange Blätter, 18 mm dick. Pro Gezeiten-Generator gibt es fünf Turbinen. „Die Last auf diesen Turbinenblättern wird als gleichwertig zu einem 13.600-PS-Schlepper bei Volllast beschrieben“, sagt Janssen, „aber der Kunde braucht auch steife, leichte, wartungsarme Blätter mit guter Ermüdungsfestigkeit für Langlebigkeit. Stahl wäre zu schwer gewesen und hätte die Generatoren weniger effizient gemacht.“ Holland Composites fertigt nur die Blätter; Verkleidungen, Nasenkegel und nicht-strukturelle Bekleidung werden von FRP-Fertigern hergestellt.

Zukunftsorientierte Anlage

Die Tour beginnt im Laminierbereich mit großem Laminiertisch, Teilen für DNA-Performance-Segelboote und diversen CFK-Foils, die für die Installation vorbereitet werden. Die Decke ist hier niedrig wegen eines Mezzanins für Materiallager. Dies öffnet sich zu einer hochgezogenen Produktionshalle mit einer Zünd (Altstätten, Schweiz) automatischen Schneidemaschine direkt hinter dem Laminierbereich. Der Cutter hat einen Schneidebereich von 5,7 × 2,8 × 0,3 Meter für Prepreg, Trockenfaser und Schaummaterialien bis 25 mm Dicke.

Der Zünd-Automatikschneider im Vordergrund liefert zugeschnittene Verstärkungen und Schaum zum Laminierbereich, der hinten rechts zu sehen ist, mit dem Materiallager-Mezzanin darüber. Der geschlossene Werkzeugbereich liegt hinter der gelben Rolltür, hier hinter der Seite des CMS-Bearbeitungszentrums zu sehen, das neben dem Zünd-Schneidetisch steht.

Vom Zünd-Schneider aus drehen wir uns zum gläsernen Werkzeugraum, der an den Laminierbereich grenzt. Durch eine gelbe Rolltür eintretend, sehen wir diverse Werkzeuge in Bearbeitung und Teile, die unter Vakuumbeuteln aushärten. „Wir bauen unsere eigenen Formen“, sagt Janssen. „Für CFK-Teile nutzen wir CFK oder Aluminium für das Werkzeug, sowie Belüftungslöcher für Luftzirkulation innerhalb der Werkzeuge, was gleichmäßiges Aushärten über das Bauteil sicherstellt.“

Das CMS-Bearbeitungszentrum steht zwischen dem Schneidetisch (links, außer Sicht) und dem Autoklav (ganz rechts an der Wand).

Zurück aus dem Werkzeugraum passieren wir das 5 × 2 × 1,8 Meter 5-Achs-CNC-Fräszentrum (CMS SpA, Zogno, Italien) und sehen den 6,5 × 2,2 Meter Autoklav (Tankbouw Rootselaar, Nijkerk, Niederlande). „Wir härten typischerweise bei 125 °C mit 6 bar Druck aus“, merkt Janssen an.

Der Autoklav ist auch unten mit einem CFK-Werkzeug (Lüftungslöcher beachten) und großem CFK-Foil unter Vakuumbeutel für ein Performance-Mehrrumpf-Segelboot zu sehen.

Die Wand neben dem Autoklav teilt die Produktionsfläche in zwei Hälften, läuft die Länge des Gebäudes entlang am Werkzeugraum vorbei. Wir drehen uns um und gehen durch eine Tür in die zweite Hälfte der Holland-Composites-Anlage, die eine Wasserstrahlschneidemaschine (8 × 2 × 0,5 Meter Schneidebereich), mehrere Öfen bis 15 × 10 × 3,5 Meter und die 19 × 12 × 3,5 Meter große Lackierkabine enthält. „Aktuell produzieren wir große Paneele für ein Projekt in Katar und eine Serie CFK-Aufbauten für die Windcat-Boote“, sagt Janssen.

Die CFK-Aufbauten, die Holland Composites für Windcat-Workboats-Katamarane fertigt, werden in der firmeneigenen 19 × 12 × 3,5 Meter Lackierkabine lackiert.

Die neueste Installation bei Holland Composites ist ein Massivit 3D (Lod, Israel) 1800 Pro Drucker mit einem Bauraum von 145 × 111 × 180 cm. „Wir sind Partner bei der Innovation des 3D-Drucks von Formen mit drei Druckköpfen, wobei zwei die Skins eines Sandwichs drucken und die mittlere Düse die Infill- oder Gitterstruktur dazwischen druckt“, erklärt Janssen. „Wir werden in zukünftigen Entwicklungen faserverstärktes Material nutzen, aber aktuell können wir präzises Werkzeug mit minimalem Fräsen drucken. Wir verwenden viel weniger Material und sehen sehr schnelle Formenproduktionszeiten. Wir haben nun eine komplette Prozesskette, von Design über Formen bis zu lackierten Teilen in kurzer Zeit.“

Er merkt an, dass das Unternehmen noch erforscht, wie der Automatisierungsgrad weiter erhöht werden kann, ohne die Kosten zu treiben. „Es kommt auf Einfallsreichtum an. Wir werden von hochkomplexen Problemen angezogen, die sich wenige andere trauen, aber als Bootsbauer waren wir immer gezwungen, mit begrenzten Ressourcen sehr kreativ zu sein. Für das, was wir in Composites tun, sehen wir viele zukünftige Chancen.“