In een kas hangt alles samen.

Een aluminiumprofiel voor de glastuinbouw ontwerp je niet op zichzelf

Een paar gram aluminium minder per meter. Een extra afwateringskamer. Een kritische tolerantie die over vele meters beheerst moet blijven. Een verbinding die twee losse onderdelen overbodig maakt. Of de keuze voor aluminium met een lagere CO₂e-footprint. Op de tekentafel lijken het afzonderlijke beslissingen. In een kas zijn ze dat niet.

Het aluminiumprofiel maakt in een kas deel uit van een groter systeem. Het draagt, verbindt, geleidt, voert water af of vormt de basis voor bewegende delen. Soms vervult één profiel meerdere van die functies tegelijk. Een wijziging in geometrie, wanddikte, legering of tolerantie kan daardoor gevolgen hebben voor draagkracht, productie, montage, automatisering, materiaalgebruik en uiteindelijk voor de prestaties van het totale systeem. Juist daarom ligt een belangrijk deel van de optimalisatie van een aluminiumprofiel vóórdat de matrijs wordt gemaakt.

Niet zo licht mogelijk, maar materiaal waar het nodig is

Gewicht verminderen lijkt een voor de hand liggende manier om materiaalgebruik en kosten terug te brengen. Maar een kasprofiel simpelweg dunner maken is zelden het antwoord. De vraag is waar het aluminium technisch nodig is.

Een profiel in een kasdek, gevel, luchtraam of intern transportsysteem krijgt te maken met specifieke belastingen en functionele eisen. De geometrie van het profiel, de gekozen legering, wanddiktes en verstevigingen moeten daar gezamenlijk op worden afgestemd. Daardoor kan lokaal soms materiaal worden weggenomen, terwijl op een andere plaats juist een rib, kamer of aangepaste geometrie nodig is om voldoende stijfheid of functionaliteit te behouden. Dat verschil is belangrijk.

Goed ontwerpen betekent niet streven naar het laagste gewicht, maar naar een zo doelgericht mogelijk gebruik van materiaal. Enkele grammen per meter lijken misschien beperkt. Bij grote serielengtes kan dezelfde ontwerpkeuze zich echter duizenden keren herhalen. Dan worden kleine optimalisaties relevant voor materiaalgebruik, gewicht, logistiek en kosten.

Ook licht vraagt om een technische afweging

In de glastuinbouw heeft materiaalgebruik bovendien nog een andere dimensie. Daglicht is een belangrijke factor in het functioneren van een kas en de constructie rondom het gewas beïnvloedt hoeveel daarvan daadwerkelijk binnenkomt.

Een slanker aluminiumprofiel kan helpen om schaduwvorming te beperken. Tegelijkertijd moet het profiel blijven voldoen aan de eisen die vanuit het totale kassysteem worden gesteld, bijvoorbeeld door wind- en sneeuwbelasting, installaties en lokale omstandigheden. Ook hier bestaat dus geen geïsoleerde ontwerpvariabele.

Wanddikte, profielhoogte, geometrie, legering, sterkte, extrudeerbaarheid en materiaalgebruik beïnvloeden elkaar. Een aanpassing die vanuit één doelstelling aantrekkelijk lijkt, moet daarom altijd binnen de totale functie van het profiel worden beoordeeld.

Water volgt de geometrie die we ontwerpen

Hetzelfde geldt voor watermanagement. Hemelwater en condenswater moeten gecontroleerd worden opgevangen en afgevoerd. Hoe dat gebeurt, wordt niet alleen bepaald door installaties rondom het profiel. De geometrie van de kas- en condensgoten, afwateringskamers, druipranden, verbindingen en aansluitingen bepaalt mede waar water terechtkomt en welke route het vervolgens aflegt. Daarmee wordt watermanagement al tijdens het profielontwerp relevant.

Een goed gekozen doorsnede kan bovendien meerdere functies combineren. Een afwateringsfunctie, bevestiging of aansluiting hoeft niet altijd door een afzonderlijk component te worden gerealiseerd. Wanneer functies technisch verantwoord in één extrusieprofiel kunnen worden geïntegreerd, kan dat het aantal onderdelen en verbindingen verminderen en de montage vereenvoudigen.

Het interessante zit dus niet alleen in het profiel zelf, maar in de vraag welke functie het binnen het complete systeem kan overnemen.

Automatisering maakt afwijkingen zichtbaarder

Die systeemgedachte wordt nog belangrijker wanneer aluminiumprofielen onderdeel zijn van geautomatiseerde teelt- en transportsystemen.

Een teeltbed, shuttle of ander bewegend onderdeel moet niet één keer op de juiste positie komen, maar steeds opnieuw. Over grotere lengtes en na vele bewegingen. Dan worden maatvoering, rechtheid, toleranties, verbindingen en reproduceerbaarheid direct onderdeel van de betrouwbaarheid van het systeem. Een kleine afwijking in één profiel hoeft op zichzelf geen probleem te lijken. Wanneer dezelfde afwijking zich echter over meerdere profielen of over een lange installatie voortzet, kan het effect groter worden. Daarom gaat reproduceerbaarheid verder dan voldoen aan de maatvoering op één product. Het vraagt ook aandacht voor legering, warmtebehandeling, extrusieproces, zaaglengte en eventuele mechanische bewerkingen.

Voor een geautomatiseerde toepassing is “ongeveer passend” uiteindelijk niet voldoende.

Duurzaamheid begint niet bij één materiaalkeuze

Ook bij verduurzaming is het verleidelijk om naar één eigenschap te kijken: gerecycled aluminium óf low-carbon aluminium. Maar de uiteindelijke materiaalimpact van een profiel wordt door meer bepaald.

De hoeveelheid aluminium die een ontwerp nodig heeft speelt mee, net als de herkomst van het materiaal, het aandeel gerecycled aluminium, de energie die voor de primaire productie is gebruikt, transport, nabewerkingen, levensduur en de mogelijkheden voor recycling na gebruik. Daar komt bij dat herkomst en CO₂e-data zakelijk steeds relevanter worden. Regelgeving zoals CBAM en toenemende informatievragen vanuit opdrachtgevers en ketenpartners maken het belangrijker om materiaalkeuzes niet alleen te maken, maar waar nodig ook te kunnen onderbouwen.

Met BLUE by BOAL kunnen we onder andere aluminium aanbieden met minimaal 65% gerecycled materiaal en een low-carbonoptie met een footprint van maximaal 4 kg CO₂e per kilogram aluminium. Maar ook hier geldt: materiaalkeuze en profielontwerp horen bij elkaar. Low-carbon aluminium gebruiken is interessant. Voorkomen dat aluminium zonder technische functie in een profiel terechtkomt eveneens.

De matrijs is een belangrijk kantelpunt

Veel van deze afwegingen komen uiteindelijk samen op hetzelfde moment: voordat het ontwerp definitief wordt en de matrijs wordt gemaakt. Wanneer een volledig uitgewerkt profiel pas dan bij de extrusiepartner terechtkomt, kan het uitstekend produceerbaar blijken. Maar het kan ook betekenen dat mogelijkheden voor optimalisatie niet meer worden benut omdat andere delen van het systeem inmiddels op die geometrie zijn afgestemd.

Vroegtijdige technische afstemming hoeft daarbij niet te betekenen dat een ontwerp volledig op de schop gaat. Soms bevestigt die beoordeling juist dat de gekozen oplossing goed is. In andere gevallen blijkt een wand lokaal dunner te kunnen, kan een kritische tolerantie anders worden benaderd, kunnen functies worden geïntegreerd of kan een geometrie worden aangepast om het profiel beter en reproduceerbaarder te extruderen.

Dat is de waarde van co-engineering: niet ontwerpen vóór de klant, maar technische kennis van de toepassing en kennis van aluminiumextrusie vroeg genoeg bij elkaar brengen om nog keuzes te kunnen maken.

Van aluminiumprofiel naar systeemvraag

Misschien is dat wel de belangrijkste conclusie. De vraag is niet alleen: kunnen we dit aluminiumprofiel extruderen?

Interessanter zijn de vragen die daarvoor komen. Wat moet het profiel binnen het systeem doen? Welke belastingen moet het aankunnen? Waar is materiaal werkelijk nodig? Welke toleranties zijn functioneel kritisch? Kan een functie worden geïntegreerd? Hoe wordt water geleid? Welke eisen stelt automatisering? Welke materiaalkeuze past bij de duurzaamheidsdoelstellingen? En kan het ontwerp vervolgens betrouwbaar en reproduceerbaar worden geproduceerd? Daarvoor moeten engineers, inkopers, systeemontwikkelaars en extrusiespecialisten soms eerder met elkaar om tafel dan gebruikelijk.

Dus ligt er een nieuw kasprofiel op de tekentafel en is de tekening nog niet definitief? Mooi. Dan is er nog ruimte om er samen naar te kijken.