Oorspronkelijk gepubliceerd in het JEC Composites Magazine.
De duurzaamheidsimpact van lichtgewichttechnologieën en composieten is het bestuderen waard, evenals de rol die de European Lightweight Cluster Alliance(ELCA) speelt bij het coördineren van inspanningen op EU-niveau. Hoe kan een EU-breed beleid voor lichtgewichttechnologieën bijdragen aan de overkoepelende doelstellingen van de EU, waaronder de Europese Green Deal, de Europese Wet Kritieke Grondstoffen en het aangekondigde Europese initiatief “Geavanceerde materialen voor industrieel leiderschap”?
Ooit vreemden, walsen industrieën nu samen met lichtgewicht oplossingen, waaronder vezelversterkte composieten, lichte metaallegeringen en keramisch-matrix composieten. Dit streven naar lichtgewicht oplossingen brengt sectoroverschrijdende partnerschappen samen, bevordert het delen van expertise en verrijkt het ecosysteem van de markt.
In een wereld die worstelt met klimaatverandering, biedt het gebruik van lichtgewicht materialen tastbare oplossingen om de uitstoot van broeikasgassen tijdens de levenscyclus van producten te verminderen. Tegelijkertijd verbetert het de prestaties en efficiëntie van bewegende onderdelen en stroomlijnt het productieprocessen.
Ooit vreemden, walsen industrieën nu samen met lichtgewicht oplossingen, waaronder vezelversterkte composieten, lichte metaallegeringen en keramisch-matrix composieten. Dit streven naar lichtgewicht oplossingen brengt sectoroverschrijdende partnerschappen samen, bevordert het delen van expertise en verrijkt het ecosysteem van de markt.
Effectief lichtgewicht maken begint al in de ontwerpfase. Investeringen van de industrie in het verbeteren van lichtgewichttechnologieën moeten worden ondersteund door een stimulerend politiek kader. Lichtgewichtgerelateerd beleid is van het grootste belang om de markt in de richting van milieuduurzaamheid te duwen. Deze beleidsmaatregelen zijn de niet-erkende helden die vorm geven aan een toekomst waarin belanghebbenden niet voldoen aan de wettelijke benchmarks, maar deze herdefiniëren.
Vermenigvuldigen van lichtgewicht beleid
Ondanks het bestaande EU-brede beleid en de regelgeving rondom lichtgewichttoepassingen, zoals de Europese Green Deal, het Actieplan Circulaire Economie en de Wet Kritieke Grondstoffen, blijft het nodig om deze inspanningen in heel Europa te harmoniseren. De Green Deal van de EU is een beleidsmix van 1 biljoen euro onder hoogspanning, Europa leiden naar klimaatneutraliteit tegen 2050 . Lichtgewichttechnologieën spelen een sleutelrol in verschillende aspecten van de Green Deal, met name in klimaatactie en duurzame industrie. Deze ambitieuze onderneming, die vaak het “Fit for 55”-pakket wordt genoemd, heeft als doel de uitstoot van broeikasgassen tegen 2030 met 55% te verminderen ten opzichte van 1990. Wat duurzame industrie betreft, heeft het goedgekeurde actieplan voor de circulaire economie tot doel de levensduur van producten te verlengen. Geavanceerde materialen, waaronder lichtgewicht materialen, zijn van fundamenteel belang voor de overgang naar een groene digitale economie voor de economische zekerheid van de EU.
Het Materials 2030 Manifesto
wordt de noodzaak onderstreept van “een systemische aanpak voor de ontwikkeling van de volgende generatie oplossingsgerichte geavanceerde materialen, die snellere, schaalbare en efficiënte antwoorden zullen bieden en deze zullen omzetten in kansen voor Europa’s maatschappij, economie en milieu, nu en in de toekomst”.
Michael Luke, hoofd van Fraunhofer Research Field Lightweight Construction, die de Lightweight Alliance van 14 instituten van het Fraunhofer-Gesellschaft vertegenwoordigt, benadrukt het belang van lichtgewichtbeleid voor duurzaamheidsdoelen, het beoordelen van de energie- en grondstoffenvereisten van productieprocessen en het aanpakken van bredere sociale en economische gevolgen. Bij lichtgewichtproducten gaat het erom dezelfde prestaties te behouden met een hoge hulpbronnenefficiëntie terwijl het productontwerp wordt geoptimaliseerd.
Lichtgewicht op de voorgrond
Projeprojecten zoals AMULET (H2020) en SALIENT (HE) maken grote vooruitgang in lichtgewichttechnologieën.
Dit beleid en deze regelgeving hebben de vooruitgang op het gebied van lichtgewicht bevorderd. Javier Sanfelix, beleidsmedewerker bij DG Onderzoek en Innovatie Eenheid E3 voor industriële transformatie van de Europese Commissie, geeft enkele inzichten.
Ten eerste zijn klimaatverandering en duurzaamheid de dominante supermodellen op de Europese catwalk. Ten tweede hebben lichtgewicht technologieën bewezen de koolstofemissies effectief te verminderen en tegelijkertijd het verbruik van natuurlijke hulpbronnen in termen van materialen en energie te verlagen. Hij benadrukte ook de steun van de Europese Commissie en legde de nadruk op de oproepen in het kader van Horizon Europe (HE) Cluster 4 (over digitaal, industrie en ruimte) met betrekking tot lichtgewicht technologieën en materialen.
Pedro Mimoso, directeur bedrijfsontwikkeling bij de Pólo de Inovação em Engenharia de Polímeros, sloot zich hierbij aan en benadrukte het werk van ELCA, dat voorop loopt bij het aanpakken en versterken van deze kwesties op hoog niveau op het gebied van lichtgewicht en composieten. ELCA stimuleert de uitwisseling van kennis door onderzoek en ontwikkeling en samenwerkingsplatforms te bevorderen. Begin 2022 zijn ELCA en de European Lightweight Association (ELA) overeengekomen om samen te werken bij het bevorderen van de Europese inspanningen op het gebied van lichtgewicht, waarbij ELCA zich richt op innovatie en ELA op bedrijfsgerelateerde activiteiten.
In mei 2023 organiseerde Composites United (CU), een netwerk op het gebied van composieten, met steun van ELCA en ELA een evenement in Brussel (“No European Green Deal without Lightweight Technology”), met als doel de rol van lichtgewichttechnologieën in de Green Deal-doelstellingen te benadrukken.
Dit werd gevolgd door een conferentie van het beleidsnetwerk op hoog niveau European Light weighting Network (ELN), waar deze organisaties best practices bespraken en bespraken hoe lichtgewicht technologie en innovatie een belangrijke rol spelen bij het bereiken van duurzame groei. In de afgelopen maanden hebben ELCA, ELA en ELN gesprekken gevoerd over de mogelijke voordelen van een EU-brede beleidsagenda voor lichtgewichttechnologieën voor de industrie en de maatschappij in het algemeen, die de harmoniserende inspanningen van belangrijke actoren op het EU-toneel vertegenwoordigt.
Verder zijn er projecten zoals
AMULET (H2020)
en
SALIENT (HE)
zetten grote stappen in de ontwikkeling van lichtgewicht technologieën. AMULET wil het gebruik en de penetratie van lichtgewicht oplossingen door kleine en middelgrote ondernemingen in verschillende sectoren stimuleren, waaronder de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, energie en bouw. SALIENT richt zich op de veiligheid van auto’s door lichtgewicht oplossingen te ontwikkelen die niet alleen circulair zijn, maar zich ook kunnen aanpassen aan verschillende crashscenario’s.
Warm lichtgewicht in de automobielsector
Transporttoepassingen, waaronder de automobielsector, zijn pioniers geweest op het gebied van lichtgewichttoepassingen, naast toepassingen voor schone energie zoals batterijen en windturbines. Regelgeving zoals (EG) 715/2007 was erop gericht om de CO2-uitstoot al in 2007 te verminderen, met latere wijzigingen voor bijvoorbeeld nieuwe lichte bedrijfsvoertuigen, Verordening (EU) nr. 510/2011. De Europese CO2-emissienormen zijn afgestemd op het ritme van de voertuigmassa: hoe zwaarder het wagenpark, hoe genereuzer de CO2-emissietoelage. In hun huidige vorm hebben de Europese regels geleid tot een
reductie van ongeveer 74% tot 100%
in potentiële CO2-uitstoot door lichtgewichtinitiatieven.
Duitsland, een belangrijke speler in lichtgewichttechnologieën en Europa’s grootste autofabrikant, draagt 20% bij aan de productie van polymeercomposiet in de EU (220.000 ton). Als gevolg daarvan heeft de Duitse regering ingestemd met een “lichtgewichtstrategie die drie hoekstenen van duurzaamheid met elkaar in evenwicht brengt – het milieu, een veerkrachtige economie en sociale aspecten”, zoals Werner Loscheider, afdelingshoofd van het Duitse ministerie van Economische Zaken en Klimaatactie (BMWK), opmerkt. Andere EU-lidstaten hebben misschien geen specifieke lichtgewicht beleidsagenda of -strategie, maar hebben wel invloed via het belasten en subsidiëren van de auto-industrie (zie onderstaande kaart).
Stemmen van de koplopers
Kijkend door de ogen van de EU is het duidelijk dat lichtgewicht en composieten een blijvertje zijn en dat ze zullen blijven boeien. Javier Sanfelix benadrukte ook dat de EU werkt aan een gecoördineerde actie voor “geavanceerde materialen voor industrieel leiderschap”. Deze actie is door voorzitter Von der Leyen in haar intentieverklaring aan de Voorzitter van het Europees Parlement en het Voorzitterschap van de Raad na de bijeenkomst van de Europese Raad van 2024 aangekondigd als een belangrijke prioriteit voor 2024.
State of the Union-toespraak in september
.
In de zeer nabije toekomst zal worden besproken hoe de door ELCA en haar leden ontwikkelde prioriteiten het best kunnen worden benut. Ten eerste schetst dit actieplan de onderzoeksvereisten die Europa’s opmars in het materiële domein zullen leiden. Ten tweede betrekt het alle lidstaten en Europese belanghebbenden om samen te werken aan gemeenschappelijke strategische doelen. De lichte gemeenschap van belanghebbenden sluit duidelijk aan bij het werk van dit gecoördineerde plan door middel van gedeelde doelstellingen.
Javier Sanfelix voegde eraan toe dat de belangrijkste technologische uitdagingen die zijn geïdentificeerd voor geavanceerde materialen, waaronder circulariteit, het verbeterde gebruik van digitale hulpmiddelen als een game changer en versnelde opschaling en toepassing, ook zeer relevant zijn voor lichtgewichttechnologieën.
Daarom zou een Europese strategie voor geavanceerde materialen, die voor begin volgend jaar is gepland, een katalysator kunnen zijn voor verdere uitbreiding van de toepassingen van lichtgewichttechnologieën op gebieden als de volgende:
Snellere time-to-market met digitalisering
Een aantrekkelijke marktplaats voor materiaalgegevens versnelt onderzoeksacties en vergroot synergieën tussen actoren en sectoren in de waardeketen voor innovatieve materialen. Pedro Mimoso is het hiermee eens en versterkt het belang van lichtgewicht design in de groene initiatieven van Europa. Zoals CU zei: "Geen Europese Green Deal zonder lichtgewicht ontwerptechnologie", verwoordde Pedro Mimoso: "Geen lichtgewicht design zonder digitalisering."
Opname van innovatie
Proefbanken (een vorm van technologie-infrastructuur) en prototypes komen tot leven in een gepassioneerde omarming van de academische wereld, het onderzoek en de industrie, gevoed door de allure van technologie en de verlangens van de markt.
Circulariteit stimuleren
In alle sectoren ontstaan veerkrachtige materiaalwaardeketens nu Europa zijn doelstelling voor gerecyclede materialen nastreeft. Nieuwe ontwerp- en beoordelingsmethoden voor "veilig en duurzaam door ontwerp" innovatieve materiaalproductie zullen het vertrouwen van de industrie en eindgebruikers vergroten. Met het aangekondigde initiatief "Geavanceerde materialen voor industrieel leiderschap" moet Europa de weg bereiden om relevante materiaalinitiatieven samen te brengen en de krachten te bundelen voor Europees technologisch leiderschap, aldus Javier Sanfelix. Hij merkte ook op dat er gemeenschappelijke doelen zijn met het ELN: "Samen werken ze aan een Europees ecosysteem voor materialen dat de succesvolle verwezenlijking van de doelstelling zal stimuleren en het industriële landschap in Europa zal versterken."
Een oogverblindend trio
Overheden kunnen beleid formuleren en implementeren dat lichtgewicht technologieën ondersteunt. “De politieke steun voor lichtgewichttechnologieën verschilt van land tot land”, geeft Werner Loscheider toe. Zweden, Oostenrijk en Duitsland hebben lichtgewichttechnologieën geïdentificeerd als een “game changer” en hebben nationale industriële agenda’s ontwikkeld, inclusief financieringsprogramma’s en strategische initiatieven. Cecilia Ramberg, directeur van het Zweedse strategische innovatieprogramma (LIGHTer/RISE), benadrukt dat dit trio een meer holistische benadering hanteert bij het verbinden van lichtgewicht technologieën en materialen aan de maatschappelijke uitdaging van duurzame groei. “We streven ernaar het belang van efficiënt gebruik van hulpbronnen uit te leggen en zo de verschillende lichtgewichttechnologieën te verbinden met betrekking tot de overgang naar duurzaamheid. Het is essentieel om de rol van lichtgewichttechnologieën voor een duurzamere samenleving te beschrijven om de overgang te versnellen”, zei ze. Michael Luke benadrukt de sterke engineeringtradities van Zweden, Oostenrijk en Duitsland in de auto-, lucht- en ruimtevaart- en transportindustrie, die de voordelen van lichtgewicht oplossingen al hebben ervaren en die ook zullen helpen bij energieomzetting, maritieme toepassingen en mechanische industrieën. “Hun politieke vertegenwoordigers (niet alleen hun regeringen) verklaren dat ze zich sterk inzetten voor duurzaamheid en het verminderen van de impact op het milieu”, zei hij. Werner Loscheider merkte ook op dat de combinatie van politiek bewustzijn, industriële vraag en maatschappelijk begrip van het strategisch belang van lichtgewichttechnologie een solide basis vormt om het volledige potentieel ervan te ontsluiten.
Volgens Michael Luke, Cecilia Ramberg en Werner Loscheider ondernemen veel landen strategische acties om lightweighting aan te pakken. Werner Loscheider concludeert: “Toch is er een betere politieke erkenning nodig van het belang van lichtgewichttechnologie als een transformatieve technologie. De vraag vanuit de industrie en een brede gemeenschap met een passie voor innovatie zijn nuttig.”
Stappenplan voor harmonisatie
Internationale samenwerking is essentieel om effectieve beleidsmodellen te ondersteunen en te implementeren. Om dit te bereiken is het belangrijk om belanghebbenden uit verschillende sectoren, waaronder de overheid, onderzoeksfinanciering en de industrie, samen te brengen met onderzoek in gezamenlijke onderzoeksprojecten, platforms voor kennisdeling of met financieringsprogramma’s die grensoverschrijdende initiatieven ondersteunen, om beste praktijken te delen, ideeën uit te wisselen en nieuwe oplossingen te ontwikkelen in het belang van de mensen.
– Michael Luke, hoofd van Fraunhofer Onderzoeksveld Lichtgewicht Constructie
Javier Sanfelix benadrukt dat coördinatie van onderzoeks- en innovatieactiviteiten tussen de EU en de lidstaten essentieel moet zijn voor het strategisch sturen van investeringen in infrastructuur, vaardigheden en onderzoeksactiviteiten. Het zou zelfs een Europees ecosysteem voor materialen kunnen creëren dat onderzoekers en de industrie in staat stelt om de materialen van de toekomst te leveren. Als een initiatief dat gericht is op de EU, “zijn de langetermijndoelen van het ELN het ontwikkelen van een Europese lichtgewicht strategie, beginnend met een onderzoeks- en ontwikkelingsagenda en het opzetten van transnationale onderzoeksfinanciering”, bevestigt Werner Loscheider. Cecilia Ramberg voegt hieraan toe: “Ons doel is om lightweighting te gebruiken om de Green Deal te versnellen.”
Invloedrijke stemmen in de sector kunnen zeker de richting van dergelijke beleidsvorming sturen. Door sectoroverschrijdende kennisuitwisseling te vergemakkelijken, kunnen nieuwe waardeketens worden gecreëerd, wat leidt tot nieuwe regelgeving. Pedro Mimoso is het eens met het delen van kennis en gelooft in de eenheid van de EU en een geharmoniseerde beleidsaanpak in alle lidstaten: “Een gewichtsvermindering van 1 kg lijkt misschien te verwaarlozen. Maar als je de bijbehorende energiebesparingen, materiaalbesparing en vermindering van de CO2-uitstoot meerekent, worden de voordelen overduidelijk om een samenhangend beleid voor lichtgewicht ontwerpen te implementeren. Daarom moet de EU als één geheel functioneren.”
Michael Luke voegt hieraan toe: “Internationale samenwerking is essentieel om effectieve beleidsmodellen te ondersteunen en te implementeren. Om dit te bereiken is het belangrijk om belanghebbenden uit verschillende sectoren, waaronder de overheid, onderzoeksfinanciering en industrie, samen te brengen met onderzoek in gezamenlijke onderzoeksprojecten, platforms voor het delen van kennis; of met financieringsprogramma’s die grensoverschrijdende initiatieven ondersteunen, om beste praktijken te delen, ideeën uit te wisselen en nieuwe oplossingen te ontwikkelen in het belang van de mensen.”
Cecilia Ramberg benadrukte drie stappen voor het opzetten van een lichtgewichtbeleid dat kan bijdragen aan de overkoepelende duurzaamheid van de EU
Doelstellingen: beter uitleggen hoe lichtgewicht oplossingen een hulpbronnenefficiëntere samenleving mogelijk maken; een materiaaloverschrijdende samenwerking opzetten (aluminium en composieten hebben bijvoorbeeld verschillende voor- en nadelen) tussen verschillende lichtgewichttechnologieën; Zweden heeft bijvoorbeeld tien jaar samenwerkingservaring met materiaaloverschrijdende competenties en de resultaten zijn inspirerend; samenwerking bevorderen tussen netwerken (bijv. ELN, ELCA, ELA en CU).
Samen met deze stappen werken ELCA en haar leden aan een geharmoniseerd beleidskader in Europa. “We staan voor grote uitdagingen: de lichtgewichtfilosofie communiceren, het bewustzijn van de concepten vergroten, veel verschillende perspectieven samenbrengen en vooroordelen overwinnen – lichtgewicht is veel meer dan composieten alleen”, besluit Werner Loscheider.
Slotopmerking
Lichtgewicht biedt een tastbare oplossing voor de uitdaging van klimaatverandering en Europa loopt voorop bij het realiseren van deze uitdaging. Een EU-breed beleid zal alle EU-lidstaten in staat stellen dezelfde normen te volgen, waardoor naleving en gemakkelijk verhandelbare productiegoederen eenvoudiger worden en Europese producten zich beter kunnen onderscheiden op de wereldmarkt. De invloed van de samenleving is net zo cruciaal als die van regeringsleiders bij het opstellen van zo’n EU-breed lichtgewichtbeleid. Bewustwording en actieve betrokkenheid van het maatschappelijk middenveld hebben een directe invloed op de beleidsagenda van de EU, waardoor de EU wordt aangespoord zich flexibeler en sneller aan te passen. De opkomst van digitalisering (bijv. digitale platforms, online petities) versterkt de stem van gewone burgers nog meer. De weg voorwaarts is duidelijk: gezamenlijke actie voor een lichtere, efficiëntere toekomst.
Meer informatie over het werk van het Materials-team
Ons team voor geavanceerde materialen werkt samen met toonaangevende OEM’s en onderzoeksorganisaties aan initiatieven zoals de European Lightweight Cluster Alliance om de toepassing van geavanceerde materialen in heel Europa te versnellen. Neem contact met ons op voor meer informatie.
