När doktor Habib Dagher grundade Advanced Structures and Composites Center vid University of Maine 1996 jobbade han i en liten grupp med det snäva uppdraget att utveckla nästa generations kompositmaterial med hjälp av biobaserat material.
Idag, nästan 25 år senare, har både labbet och dess uppdrag vuxit avsevärt.
”Idag har vi 240 personer som arbetar i ett laboratorieutrymme på ca 9 000 kvadratmeter. De jobbar på över hundra olika projekt med att ta fram material och konstruktioner för över 500 kunder över hela världen”, berättar Dagher.
Kundernas behov omfattar allt från byggarbeten som broar, energikonstruktioner som vindkraft och turbinsupport – med särskilt fokus på vindkraftsteknik offshore – båtkonstruktion och även tillämpningar som ska hjälpa NASA att skicka människor till Mars.
”Temat är konstruktioner och material och hur vi kan använda dem effektivt i alla dessa olika utrymmen”, säger Dagher.
Materialbyte
Labbet samarbetar med kunder från alla dessa olika branscher för att vara med och ta fram ny materialteknik. ”Labbet är ISO 17025-certifierat”, säger Dagher, ”så vi gör även strukturella tester och materialtester för våra kunder. Allt vi gör godkänns vanligen automatiskt för användning i tillämpningar som skapar koder.”
Dagher berättar att om det ännu inte finns ett företag som använder sig av ett nytt kompositmaterial som labbet utvecklar hittar hans team sätt att få ut det på marknaden ändå.
”Vi har utvecklat ett antal företag från labbet”, berättar Dagher. ”Ett av våra uppdrag är ekonomisk utveckling. Så när vi utvecklar ny teknik licensierar vi antingen ett befintligt företag till att använda tekniken eller drar igång en ny verksamhet för att få ut den på marknaden. Om det finns en helt ny produktserie som inte passar in i någon annans verksamhet arbetar vi för att få igång verksamheten från grunden med investerare.”
Den här mångsidiga kundbasen har fått University of Maine att utveckla ett häpnadsväckande utbud av kompositmaterial.
”Kompositer kan utformas för slutanvändningstillämpningar så att du kan skräddarsy materialet efter dina behov”, berättar Dagher. ”Det är även fördelen med kompositmaterial – de är designade material, kan man säga. Det kan vara biobaserade kompositmaterial, syntetiska hartser och fibrer eller biobaserade hartser och fibrer. Det kan vara kombinationer av dessa.”
Det finns även många fördelar med att använda kompositbaserade material för en mängd olika tillämpningar.
”De är oftast lätta”, säger Dagher. ”De har mycket fördelaktig hållfasthet i förhållande till styvhet och vikt. Därför kan man göra mycket lätta konstruktioner jämfört med vanliga byggnadsmaterial. Den andra fördelen är att de vanligen är mer hållbara än konventionella materialsystem. Man kan utforma dem så att de överskrider den normala livscykeln för traditionella material.”
Miljövänligt
Utöver fördelarna vid de aktiva faserna av byggprocessen menar Dagher att användning av rätt utformade kompositmaterial faktiskt kan förändra hela miljöbilden för ett visst projekt. De minskar aktivt livscykelkostnaderna och koldioxidutsläppen för ett visst system.
”Vi försöker hela tiden titta på saker från början till slut”, säger Dagher. ”Användningen av återvinningsbara kompositmaterial är en del av att gå mot biobaserade material.” Detta fokus på biomaterial ingår i laboratoriets strategiska initiativ för grön energi och gröna material, vilket är ett 10-årigt försök att lindra de miljöutmaningar som moderna byggmetoder medför.
”Det vi gör här är att utveckla system som minskar koldioxidutsläppen i byggbranschen och ger oss biobaserade material som kan återvinnas till 100 % när de är uttjänta”, berättar Dagher. Medan typiska plastmaterial är petroleumbaserade har Dagher och hans team arbetat för att ta fram kompositer baserade på termoplast och biobaserade termoplaster, som är biologiskt nedbrytbara och återvinningsbara.
Framåtsträvande 3D
Den 10 oktober 2019 presenterade laboratoriet sitt senaste projekt, GEM-initiativet, världens största 3D-skrivare. Enligt labbet kommer 3D-skrivaren att användas för att skriva ut återvinningsbara plastkompositer som kan användas på flera olika sätt i byggprocessen.
”Ett av exemplen skulle kunna vara en gjutform för betong”, säger Dagher. ”Att använda skrivaren för att skapa mycket avancerade arkitekturformer som skulle vara mycket svåra att göra annars, att skapa en unik gjutform.
När gjutformen väl har använts tar vi tillbaka den”, berättar Dagher. ”Vi slipar upp den och gör om det. Det förändrar förutsättningarna genom att ge utrymme för mer innovation. Sedan minskar det svinnet i slutet av byggprojektet avsevärt.”
Dagher säger att hans mål är att fortsätta bidra till de miljöförändringar som behövs inom byggbranschen för att den ska bli mer hållbar.
”Vi måste verkligen börja tänka i nya banor kring hur vi bygger saker”, säger Dagher. ”Vi måste börja tänka på hur vi återvinner saker och vilken typ av energiinnehåll vi har i de här systemen. Vi behöver bygga system som är mindre petroleumbaserade för att minska den globala klimatpåverkan.”
Tack vare initiativ som 3D-skrivaren i bioplast och den omfattande portföljen med projekt för ren energi fortsätter Advanced Structures and Composites Center vid University of Maine att visa vägen.
