Materialen 7.1 Materialen toepassen

• Natuurkunde
• Middelbare school
• vmbo k, g, t, mavo
• Leerjaar 3,4

hst 7.1 "materialen toepassen"

Vandaag

Uitleg theorie § 7.1 

Zelfstandig werken 1 t/m 3 & 7 t/m 9

Uitleg § 7.2

Zelfstandig werken opg 1, 2, 4, 7

Uitleg § 7.3 

Zelfstandig werken opg 1 t/m 3, 7, 9

leerdoelen; Je kunt/kent

1. Drie eigenschappen die belangrijk zijn voor een constructiemateriaal.
   
2. Uitleggen wat wordt bedoeld met ‘verspanen’ en ‘verspanende bewerkingen’.
   
3. Toelichten waarom vloeistoffen in glas of in polyetheen worden verpakt.
   
4. Uitleggen waarom carbonfiber veel wordt toegepast in sportartikelen

leerdoelen; Je kunt/kent

1. drie eigenschappen die belangrijk zijn voor een constructiemateriaal.
   
2. uitleggen wat wordt bedoeld met ‘verspanen’ en ‘verspanende bewerkingen’.
   
3. toelichten waarom vloeistoffen in glas of in polyetheen worden verpakt.
   
4. uitleggen waarom carbonfiber veel wordt toegepast in sportartikelen.
   
5. uitleggen dat de functie van een tent bepalend is voor de materiaalkeuze

Kiezen van Materialen

• Een materiaal is een stof die je gebruikt om een voorwerp of product te maken.
  
• Je houdt rekening met de stofeigenschappen die passen bij het gebruik
  
• Je kijkt naar de prijs en beschikbaarheid van geschikte materialen
  

Je wil een nieuwe crossmotor ontwikkelen. 

Welke materialen kies je voor welke onderdelen en waarom?

Materialen toepassen, eigenschappen

Hout:  Bestand tegen druk- en trekkrachten

is verspaanbaar (in vorm brengen door

bijvoorbeeld zagen en schaven)

is met stevige verbindingen aan elkaar te maken.

Koper:  Goede geleider.

PVC = een kunststof: Goede isolator, duurzaam en 

makkelijk te kleuren.

Materialen toepassen

Glas: 

Gebruikt om vloeistoffen, gassen, zuren in te bewaren.

Makkelijk te kleuren en redelijk makkelijk te vervormen.

Nadeel: niet erg sterk, zwaar

Materialen toepassen

Rubber:

Elastisch door de veerkracht, 

beschermt tegen botsingen.

Houdt veel soorten vloeistoffen en gassen tegen.

Materialen toepassen

Polyetheen (PE) in verschillende soorten:

• LDPE = lage dichtheid PE, taai en buigzaam.
  

      Drinkflesjes, folie

• HDPE = hoge dichtheid PE, taai en vrijwel onbreekbaar.       Emmer, speelgoed 

Polyetheen

LDPE	HDPE
0,92 g/cm3	0,95 g/cm3
taai en buigzaam	Stijf plastic
verpakkings- landbouw plastic,	emmers/ kratten/ benzinetanks/ speelgoed/ drinkflesjes/shampooflesjes
Nadeel: Vervormt makkelijk

Metalen

Als iets heel sterk moet zijn

Sommige eigenschappen van ijzer zijn niet handig, dus gebruik je legeringen. Dat zijn mengsels van metalen (Binas tabel 37)

Ook metaal is verspaanbaar.

                           

                            ijzer                                 Staal                               Roestvaststaal

                            

Materialen

Definitie: 

Een natuurlijke of kunstmatige (synthetische) stof of mengsel van stoffen dat voldoet aan bepaalde eisen (materiaaleigenschappen) om te worden toegepast in gebouwen of gebruiksvoorwerpen. 

Groepen materialen

• Metalen (ijzer, koper, goud)
• Kunststoffen/plastics (PVC, PET flessen)
• Composieten (beton, gewapend glas, carbon)

Materiaaleigenschappen

• Dichtheid (ijzer heeft hogere dichtheid dan aluminium)
• Elasticiteit (rubber)
• Elektrische geleidbaarheid (metalen wel, plastics vaak niet)
• Hardheid (beton is hard, krijt is zacht)
• Kleur van een materiaal 

Kunststoffen

• Synthetisch plastic gemaakt van aardolie. 
• Bioplastic gemaakt van natuurlijk materiaal, bijvoorbeeld zetmeel of melkzuur (afvalproduct van bacteriën).
• Duurzaam geproduceerde materialen 

Composiet

• Combinatie van verschillende materialen, kunststof wat door vezels wordt versterkt
• Voorbeeld: carbon, toepassing in racefietsen en vliegtuigen
  Glasvezelcomposiet, Gelaagd glas
  
  

Waarom Composiet

Hoge sterkte

Laag gewicht

Vrije vormgeving

Lage onderhoudskosten

Positief milieu effect

Lange levensduur

Chemisch bestendig

Diversiteit in uitstraling

Vandaag

Uitleg theorie § 7.1 

Zelfstandig werken 1 t/m 3 & 7 t/m 9

Uitleg § 7.2

Zelfstandig werken opg 1, 2, 4, 7

Uitleg § 7.3 

Zelfstandig werken opg 1 t/m 3, 7, 9

Zelfstandig werken

Maken opdracht 1 t/m 12.

Van Hoofdstuk 7 Paragraaf 1

Van grondstof tot product

§ 7.2

Producten

• Om een product te maken doorlopen zij allemaal een productieproces.

• Grondstoffen zijn de basis van een product en zijn afkomstig uit de natuur.

• Proces eindigt met het eindproduct.  Dit gaat naar de eindgebruiker.

• Vaak is er sprake van een halffabricaat (bv aluminium).  Dit wordt nog verwerkt tot een eindproduct.

Leerdoelen  7.2 Van grondstof tot product

1. Je kunt beschrijven wat een grondstof, een halffabricaat en een eindproduct is.
   
2. Je kunt van een aantal eindproducten benoemen van welke halffabricaten en materialen ze worden gemaakt.
   
3. Je kunt de vier stappen van een productieproces beschrijven.

Grondstoffen

Grondstoffen vind je in de natuur.

Voorbeelden van grondstoffen zijn:  hout, aardolie en ijzererts.

Een erts is een gesteente waarin een nuttige grondstof zit.

Grondstoffen

Schapenwol zijn de grondstof voor kleren (afbeelding 1). 

Bomen zijn de grondstof voor houten meubels (afbeelding 2). 

Aardolie is de grondstof voor een plastic bal en benzine.
 IJzererts is de grondstof voor een stalen balk.

Het productieproces

Voor het maken van een product zijn vier stappen nodig:

• Stap 1: Grondstoffen verzamelen
• Stap 2: Grondstoffen zuiveren en bewerken
• Stap 3: Van het materiaal een halffabricaat maken
• Stap 4: Het eindproduct maken

Van grondstof naar eindproduct

Grondstof:

Hout

       Halffabricaat:

          planken

Eindproduct:

kast

Van grondstof naar eindproduct

Grondstof:

Katoen

Halffabricaat:

geweven stof

Eindproduct:

Trui

Van grondstof naar eindproduct

   Grondstof:

Halffabricaat:

    Eindproduct:

H7.2 Productieproces

Grondstoffen uit de natuur halen

↓

Grondstoffen chemisch bewerken

↓

Halffabricaten maken

↓

Eindproduct maken

↓

Recyclen

1 - Het productieproces van elk product begint met grondstoffen. Deze halen we uit de natuur (bomen, steen, olie, etc). 

2 - Dan volgt het bewerken  van de grondstoffen. Dit is een chemisch proces.

3 - Dan heb je halffabricaten. Zoals rollen aluminiumplaten of planken hout.

4 - Met deze halffabricaten wordt het eindproduct gemaakt, zoals een blikje of een kast.

5 - Wanneer het eindproduct gebruikt is, moet je het recyclen. Zoals kleding doorgeven aan een ander om opnieuw te laten dragen.

Productie aluminium

• Grondstof = bauxiet (30-60% aluminiumoxide) →
• Dit wordt gescheiden van de rest.
• Aluminiumoxide wordt opgelost in kryoliet bij 960°C.
• Daarna aansluiten op gelijkstroom → aluminium ontstaat.

Al​2​​O​3​​

aluminiumoxide + koolstof → aluminium + koolstofdioxide

Productie van aluminium

Halffabricaat

• Aan het aluminium worden nog stoffen en metalen toegevoegd → legering.
• Daarna opwalsen tot grote rollen.
• Die rollen zijn het halffabricaat.

Daarna kan je blikjes maken

Impact op het milieu

• Verbruik van grondstoffen.
• Verbruik van energie.
• Er ontstaan afvalstoffen.

Vandaag

Uitleg theorie § 7.1 

Zelfstandig werken 1 t/m 3 & 7 t/m 9

Uitleg § 7.2

Zelfstandig werken opg 1, 2, 4, 7

Uitleg § 7.3 

Zelfstandig werken opg 1 t/m 3, 7, 9

Leerdoelen H7.3 Afvalverwerking

• Je kunt uitleggen waarom het nuttig is om afval in verschillende soorten te scheiden.

• Je kunt van afvalstoffen en kapotte spullen aangeven bij welke soort afval ze horen.

• Je kunt drie manieren beschrijven om milieuproblemen met afval te verminderen.
• 
  

Afval scheiden...

• Papier
• Glas
  
• Metalen
  
• gft (groente-, fruit- en tuin afval)
• Elektrische apparaten
• plastic
  
• textiel
  
• kca: klein chemisch afval
  
• grof vuil

Recyclen / hergebruiken

• Bij recyclen wordt de fles vermalen                                                   tot granulaat (kleine stukjes plastics).

• Statiegeldflessen                                                                                     kun je hergebruiken.

Verbranden en Storten

Niet composteren of recyclen

voordelen

• Bij de verbranding ---> warmte  nuttig gebruiken
• Opslag/Storten

nadelen

• schadelijke stoffen ---> dioxinen

Vandaag

Uitleg theorie § 7.1 

Zelfstandig werken 1 t/m 3 & 7 t/m 9

Uitleg § 7.2

Zelfstandig werken opg 1, 2, 4, 7

Uitleg § 7.3 

Zelfstandig werken opg 1 t/m 3, 7, 9

Leerdoelen 3GT