Constructeur 8/9 2020

SEPTEMBER

2020 HÉT VAKTIJDSCHRIFT VOOR WERKTUIGBOUWKUNDIGE CONSTRUCTEURS EN ONTWERPERS

SAFETY EVENT 29 OKTOBER 2020, DEN BOSCH

'Dingen oplossen juist als het lastig wordt’

Meer OEM-ers luchtvaart gaan 3D-printen

"Zekeren van lading is belangrijk’

Tien kandidaten voor de materiaal IQ-test

Stefan Spanjer wil 300 m hoog ramen wassen met een robot

Productiedelen 3D-printen lijkt een uitgemaakte zaak

Zeker(en) als je een helikopter in het laadruim hebt

‘Smart materials’ hebben misschien niet de slimste naam

CST_Cover.indd 1

10/09/2020 09:30

Nieuwe datum i.v.m.

Coronavirus

Praktische antwoorden op al uw vragen over machineveiligheid!

Zet 29 oktober alvast in uw agenda want dan vindt de elfde editie plaats van het SAFETY Event.

Wat heeft het SAFETY Event te bieden?

• Laat u inspireren tijdens het plenaire programma • Doe kennis op bij de learnshops tijdens het middagprogramma • Krijg praktische antwoorden van de Safety doctors, die alle safety-gerelateerde vragen beantwoorden • Kom in contact met vakgenoten, fabrikanten en toeleveranciers op de informatiemarkt Datum: 29 oktober 2020 Locatie: 1931 Congrescentrum s’ Hertogenbosch

Deelnameprijs: € 99,- voor abonnees € 150,- voor niet abonnees

Meer informatie? Kijk op www.safetyevent.nl

Sponsored by:

CST Advertenties.indd 2

10/09/2020 10:38

COLOFON Constructeur, september 2020 59-ste jaargang nr. 8/9 REDACTIE-ADRES Postbus 58, 7400 AB Deventer HOOFDREDACTEUR ing. R.Zander | t 06 22 20 80 34 r.zander@mybusinessmedia.nl

REDACTIE Maartje Henket | t (0570) 50 43 02 m.henket@mybusinessmedia.nl

UITGEVER Joachim Driessen

j.driessen@mybusinessmedia.nl

VASTE MEDEWERKERS

Martijn Drost, Hans van Eerden, Liam van Koert, Leo de Ridder, Henk Jan Pels, Ad Spijkers, Marjolein de Wit.

UITGAVE van MYbusinessmedia Holding bv Postbus 58 7400 AB Deventer | Mr. H.F. de Boerlaan 28 www.mybusinessmedia.nl ADVERTENTIE-AFDELING

D. Wielheesen | t (06) 53 69 24 61 d.wielheesen@mybusinessmedia.nl of verkoop binnendienst | t (0570) 50 43 45 | (0570) 50 43 43 orders.engineering@mybusinessmedia.nl

ADVERTENTIEPLAATSINGEN worden

uitgevoerd overeenkomstig de ‘Regelen voor het advertentiewezen 1990’.

ABONNEMENTEN

Voor vragen over abonnementen, bezorging en of adreswijzigingen kunt u bellen met (0570) 50 43 25, mailen naar klantenservice@constructeur.nl of schrijven naar MYbusinessmedia Holding bv | Constructeur | Postbus 58 | 7400 AB Deventer

ABONNEMENTSTARIEVEN

Jaarabonnement Nederland € 236,45* Jaarabonnement buitenland € 273,25* Studenten € 50,00 per jaar *Prijzen zijn excl. 6% BTW | Jaarabonnement geldt tot wederopzegging. Beëindiging van het abonnement kan schriftelijk , per e-mail of telefonisch geschieden, uiterlijk drie maanden voor het einde van de abonnementsperiode; nadien vindt automatisch verlenging plaats.

REPRODUCTIE

Overname van artikelen, tekeningen en foto’s uit Constructeur is slechts mogelijk na schriftelijke toestemming van de uitgever.

©MYBUSINESSMEDIA 2020

‘Het auteursrecht op de inhoud van dit tijdschrift wordt uitdrukkelijk voorbehouden’.

VOORWOORD

Gehoord “Geloof niets dat je hoort en de helft van hetgeen je ziet.” Het zou de uitspraak van een weifelende ‘viruswaarheid-aanhanger’ kunnen zijn.

Of een andere bewaker van de parlementaire democratie. Maar nee, het was de Amerikaanse schrijver Edgar Allen Poe. Niet in het Nederlands uiteraard. Ik heb trouwens nooit wat van hem gelezen, ik ken de quote als songtekst. Maar de naam van het liedje kwam niet naar boven in de zoekmachine die van de schrijver wel.

Dat het naar boven kwam had te maken met een foto die ik zag van het 2020 HOHA Electronic Music Festival. De naam zei mij niets, de foto des te meer. U heeft het vast ook gezien, maar dan het filmpje. Wuhan? Chinezen op een opblaasding in een zwembad? Boven op elkaar? Het muziekfestival dus. En het duurde twee weken, las ik.

U heeft het stuk van Bob van Huët als u een regionaal dagblad hebt, misschien ook wel gezien. Ik in elk geval. Dus ik kan er zeker de helft van geloven volgens Poe. Hoe China de klap weer te boven lijkt en de verwachting is dat de Chinese economie niet eens krimpt dit jaar.

Dat zal dan vast niet alleen komen door de mondkapjes die ze nu voor de hele wereld maken.

Hoe ze dat allemaal voor elkaar krijgen, kan iedereen bedenken.

Geen ‘viruswaarheid’ dus je gooit gewoon alles op slot en laat iedereen thuis blijven op straffe van. Een app op je mobieltje voor contactonderzoek? Geen probleem. Geen 1,5 miljard mensen die je in hun waarde moet laten. Want dan zing je een heel ander liedje.

Nu heb ik ook een hoop gehoord. Bijvoorbeeld dat we toch vooral moeten zorgen dat we niet zo afhankelijk moeten zijn van China of een andere verre toeleverancier. Voor de persoonlijke beschermingsmiddelen die overal ter wereld uit 3D-printers zijn gerold, zal dat wellicht niet zo’n probleem zijn. Maar een herwaardering voor de lokale of regionale maakindustrie – het zou eens tijd worden – vergt wel meer dan een leuk voornemen of 3D-printen.

Nu ben ik geen econoom maar een systeem dat gebaseerd is op inflatie, zodat alles steeds goedkoper wordt? Lijkt niet onaardig nu een stijging van de werkloosheid wordt voorspeld. Maar ja, niet de spullen worden goedkoper, geld wordt minder waard. En als minder mensen het kunnen betalen? Dan moet het goedkoper anders heb je helemaal geen maakindustrie nodig. Want willen we of kunnen we dan wel meer betalen voor ‘Nederlandsche of Europeesche’ waar?

Vraag het de agrarische sector. Maar goed, dat van die maakindustrie terughalen heb ik ook alleen maar gehoord.

VORMGEVING Bureau OMA, Doetinchem DRUK Drukkerij Roelofs, Enschede ISSN 0010-6658

ROBIN ZANDER hoofdredacteur constructeur

R.ZANDER@MYBUSINESSMEDIA.NL

c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Voorwoord_Colofon.indd 3

3

10/09/2020 08:58

INHOUD

september

24

INTERVIEW ‘Dingen oplossen juist als het lastig wordt’

In 2012 won Stefan Spanjer de Wim van der Hoek Award voor het ontwerp van een robothand en de aansturing van de vingers met behulp van kabeltjes. Uiteindelijk gevolg: een kabelrobot die over een kan kruipen om de ramen te wassen. Als ondernemer heeft hij nu bij Kite Robotics de touwtjes in handen.

Prod uct 5 19

JAA R

28

INDUSTRIEEL ONTWERP Product 1 S

AFEW DIT K Dit 2 Seditie Elke inYConstructeur:INProduct.

IGNA A ATER AL katern behandelt als op volger van het N POOmagazine Product de nieuwste ontwikkelinmini nu zorgt RT → scan COV Eers ner.

IDgen t wereld van de industriële product-19 vin de oor e hamster TEK en ruop hetdgebied ST W en w van technologie, BEE ontwikkeling a n op e wc LD P lter Wij -pap cont nhov orta al C ier, v aen heck en materialen, vomgeving ctloontwerp. ervo ze k STRE N jes e G AAN D n E

14

(NOT) SAFE FOR DESIGNERS? – VII Smart materials

Safe way

Het is na alle constructieve overwegingen in de reeks weer eens tijd voor de materialen – ‘slimme materialen’ welteverstaan. We doen dit door een aantal ‘kandidaten voor de materiaal IQ-test’ op een rijtje zetten. Vanwege “Wij m k enige wildgroei van de en weerenerinflatie open nu dat v ersc k u term, tevenstereen poging tot ugke nnen definitie. hillen re e

4

CST_Inhoud.indd 4

,

19

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN Pakken, precisie, power

Stefan Spanjer wint de Wim van der Hoek Award met zijn afstudeerwerk ‘Improved Grasp Robustness through Variable Transmission Ratios in Underactuated Fingers’.

Het VanderHoekse denken in termen van vrijheidsgraden helpt hem bij het ontwerp van de aansturing van de robotvinger.

G AN G 28

3 ÉÉ NP 4 FL ITTER OW

oort sthe lgens on rmo mete tstond e en rs en scan tekort a a ners , zoa n mo ls de Sa

m scan ininer

de b n na n da van P ar ed tb o dete rtaal Ch kantoor o edrijven rijfstakke eck, cties hu n f fab v y r erteg nem iek”, n person voorzich ente stemen. e tig verte eel d nwo “W nloca uit a ties k aar wij ordiger v lt Ferry v eels late nder ons o n e sec an A an o rijge nd aften n o toren moe , ond we de la rspronke er meer td atste koor lijk ric er m maa caonnosotkr unc t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0 t eer v STRE stijd ju htten r je k iet lo a NG A ist ve nuit op e a a H d A ve e n de unt socia s gezie e me e als e N DE nw poor taalin l aanvrag erste t meten ld POO t v e d c ontd an d cont RT n reëe istancing orden va ustrie e ro ek rt vrij n hyg .” gara ken voo le om me lichaams heid dan een nt rd te beet iëne-maa daar SPEC n a maa ie dat iem at ze and sen met mperatu c I h F ter.” je loslate tregelen ICAT r8 u z De e wat g , I n. St Aafte 7 procen and die v ren kunn iektevers r wordt in roter Safeway ES reng rij is chijn e g t van n: “D n e k e m z b a g et in va n wo es s e inz rden roepen e iscanne et va de coron n koorts metten. elen te e e r n g an na 10/09/2020 09:01 n tem H is e o epla bij pera gevallen ok vrij is et is gee is 1 t uwkeurig atst. He de (pers en popula tuurm n van c heeft onee ot 20 t app heid ir m o e w

08

MACHINEVEILIGHEID Safety Event 2020

29 oktober heeft het elfde Safety Event plaats in 1931 Congrescentrum in Den Bosch. De locatie is niet de enige verandering voor hét onafhankelijke evenement over machineveiligheid in Nederland. Voor het eerst is spake van een maximum aantal bezoekers en veilige ‘anderhalve-meter sessies’.

EN VERDER 06

KORT NIEUWS

34

12

PRODUCTIE PRINTEN

MACHINEONDERDELEN Hoe vlieg je veilig met een helikopter?

Luchtvracht veilig op de plaats van bestemming krijgen. Een delicate aangelegenheid op zich.

Maar wat als de vracht nu uit helikopters bestaat? Die bijvoorbeeld op de plaats van bestemming onmiddellijk de lucht in moeten kunnen om humanitaire hulp te verlenen?

Meer luchtvaart OEM-ers doen het

23

COLUMN DROST Blootstelling aan een gevaar

32

COLUMN PELS Van documenten naar data

37

PRODUCTNIEUWS

ADVERTEERDERSINDEX Dijkman Elektrotechniek Igus Groneman MYbusinessmedia Reden Ringspann Benelux

constructeur 08 / 09 - 2020

CST_Inhoud.indd 5

13 07 37 02, 40 39 38

Op de cover:

Onderhoud en veiligheid is samen met aansprakelijkheid een van de thema's op het Safety Event. Meer op pagina 8 en verder.

5

10/09/2020 09:01

KORT

Nieuws TOT 9 OKTOBER ‘MIDDEN IN DE MAAK’ Met Midden in de Maak lanceert Vraag&Aanbod de eerste virtuele beurs voor de Nederlandse maakindustrie. Van dinsdag 15 september tot en met vrijdag 9 oktober is de beurs ‘live’. De verwachting is dat ruim honderd maakbedrijven hun activiteiten en diensten gaan tonen.

Initiatiefnemer uitgeverij MYbusinessmedia – ook uitgever van Constructeur – mikt op een slordige 100 duizend bezoekers. Eind augustus hadden zich meer dan dertig exposanten aangemeld.

MYbusinessmedia-ceo Joachim Driessen: “Nu bij elkaar komen is in deze corona-tijd lastig. Met deze virtuele beurs willen we de Nederlandse maakindustrie bij elkaar brengen, verbindingen realiseren en bedrijven/bezoekers de gelegenheid bieden om innovaties te tonen en te ontdekken. Denk aan machineleveranciers die nieuwe ontwikkelingen willen laten zien of bedrijven die met de presentatie van het bedrijf laten zien wat ze allemaal in huis hebben. Het unieke virtuele platform is de ontmoetingsplaats voor de maakindustrie.”

Deelnemende bedrijven kunnen hun stand volledig in 3D inrichten inclusief machines. Bezoekers kunnen elke stand binnen, virtueel, 360 graden vergelijkbaar met Google Street View, en geven zelf aan of ze (live) contact willen.

WWW.MIDDENINDEMA AK.NL

SPS 2020 ALLEEN ‘VIRTUREEL’ "De SPS staat bekend om het faciliteren van diepgaande technische discussies en waardevolle gesprekken tussen haar bezoekers en exposanten", aldus Sylke Schulz-Metzner, vice president SPS. "Helaas zien we geen echte kans om dit ter plaatse te laten gebeuren, zoals we normaal gesproken op dit moment zouden doen.” Aan het begin van de zomer heette het dat de SPS – het besturings- en automatiseringsevent van het jaar – gewoon doorgang zou vinden. Maar inmiddels heeft de organisatie toch moeten besluiten het van 24 to 26 november een virtuele aangelegenheid wordt.

Het zal voor de organisatie niet helemaal als een verrassing zijn gekomen want onlangs werd al de SPS Connect aangekondigd, toen 6

CST_kortnieuws.indd 6

nog gepland als virtuele uitbreiding van de SPS. De SPS Connect volgt de onderwerpen die op de beurs in Neurenberg aan bod komen: trends en innovaties op het gebied van automatisering, met onder andere productpresentaties van exposanten, ‘keynotes’, expertgesprekken en podiumdiscussies met betrekking tot de politiek, het bedrijfsleven en de industrie. Deze zullen worden gevolgd door vraag-en-antwoord-sessies, zodat de ‘bezoeker’ deel kan nemen aan het gesprek en hun vragen

rechtstreeks aan de sprekers te stellen.

De SPS heeft volgend jaar plaats van 23 tot en met 25 november 2021.

SPS.MESAGO.COM

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:05

MEER ALUMINIUM DOPPEN, BLIKJES EN WRAKKEN Ook de term ‘wrak van de maand ’is aan herwaardering toe. Als het aan Jaguar Land Rover ligt. Binnen het ‘REALITY’-project (REcycled ALuminium through Iinnovative TechnologY) onderzoeken ze hoe ze meer gerecycled aluminium in hun luxe voertuigen kunnen hergebruiken. Ze zijn al geslaagd in het ontwikkelen van een aluminiumlegering van vergelijkbare kwaliteit als het aluminium dat nu in hun auto’s zit. De legering bestaat dus uit gerecycled aluminium uit blikjes, flessendoppen en autowrakken vermengd met een kleinere hoeveelheid primair aluminium.

De Jaguar XE was in 2014 volgens de autofabrikant de eerste auto in de wereld met carrosseriedelen bestaande uit de aluminiumlegering RC5754, die voor 75 procent uit gerecycled aluminium bestaat. De helft van de XE-carrosserie bestaat uit aluminiumlegeringen die voor een groot deel uit gerecycled aluminium bestaan.

Aluminium is een van de meest gerecyclede materialen ter wereld en kan herhaaldelijk worden omgesmolten en hervormd zonder aan kwaliteit in te boeten. Bijna 75% van al het aluminium dat in de Verenigde Staten en de Europese Unie is geproduceerd, wordt nog steeds gebruikt. Gerecycled aluminium wordt echter maar nauwelijks gebruikt voor hoogwaardige toepassingen in de automobielindustrie, terwijl bij de productie hiervan ongeveer 90% minder energie verbruikt wordt dan bij de productie van de grondstoffen voor nieuw aluminium, volgens the Aluminium Assocation.

Door meer hoogwaardig aluminium terug te winnen, daalt de behoefte aan nieuw aluminium bij de productie van voertuigen. Analyse van Jaguar Land Rover toont aan dat dankzij dit recyclingproces de CO2-uitstoot van de aluminiumproductie tot 26 procent kan worden gereduceerd. De verdere ontwikkeling van aluminiumrecycling maakt deel uit van het REALITY-project – een belangrijk onderdeel van de ‘Destination Zero’-missie van Jaguar Land Rover om CO2-emissies terug te dringen en op die manier de samenleving veiliger en schoner te maken.

WWW.JAGUARL ANDROVER.COM

AI EN ‘MACHINE LEARNING’ BEWAKEN KABELRUPS Fabrikanten van machines en systemen bieden steeds vaker oplossingen met hun eigen hulpmiddelen voor het bewaken van de conditie van machines. In de lineaire robots van Güdel kan Igus zijn kabelrupsen voorzien van sensoren, die de beweging en de slijtage van de vier kabelrupsen meten. De meetwaarden worden vervolgens via een datamodule naar de conditiebewakingscomputer van Güdel gestuurd. In de Igus-‘cloud’ wordt de data geëvalueerd met behulp van AI en ‘machine learning’. In een YouTube-video leggen Richard Habering, hoofd Smart Plastics bij Igus, en Daniel Bangerter, hoofd Klantenservice van Güdel, precies uit hoe voorspelbaar onderhoud werkt met ‘smart plastics’ en het conditiebewakingssysteem van Güdel.

YOUTU.BE/OYRLQR1NY5S

Zijn er kabelrupsen die ik kan openen zonder gereedschap?

Razendsnel te openen: E4Q

Alle technische voordelen voor een lange levensduur, hoge stabiliteit en de modulariteit van de E4.1-serie. De truc: de kabelrups kan zonder gereedschap geopend/gesloten worden.

40 % minder montagetijd. Ook met intelligente slijtagebewaking. igus.nl/E4Q Tel. 0346 353 932 info@igus.nl Bezoek ons: www.igus.nl/virtualexhibition NL-1266-EKS E4Q 185x60.indd 1

c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_kortnieuws.indd 7

motion plastics

®

25.08.20 09:43

7

10/09/2020 09:05

MACHINEVEILIGHEID

SAFETY EVENT 2020 MAXIMUM AANTAL BEZOEKERS EN ‘ANDERHALVE-METER SESSIES’ ‘Safety in tijden van verandering’, heette het vorig jaar tijdens de de jubileumeditie van het Safety Event. Dat (machine)veiligheid sterk van menselijk gedrag afhangt en vooral hoe onder druk de kortste (ontwerp)route al menigmaal een heilloze weg is gebleken. Vorig jaar mei geïllustreerd in een terugblik, maar nu als thema actueler dan ooit. Want ook in 2019 steeg het aantal arbeidsongevallen wist de Inspectie SZW recentelijk te melden.

Des te meer reden om 29 oktober 2020 het Safety Event te bezoeken. Ditmaal in 1931 Congrescentrum in Den Bosch. De locatie is niet de enige verandering voor hét onafhankelijke evenement over machineveiligheid in Nederland. Dat de gebruikelijke datum in mei omwille van ieders veiligheid is verschoven naar 29 oktober mag duidelijk zijn. De

SAFETY EVENT 2020 Waar?

Wanneer?

Toegang:

Bereikbaarheid: Aanmelden:

1931 Congrescentrum ‘s-Hertogenbosch 29 oktober 2020. De locatie is geopend vanaf 8.45 uur. Het programma begint om 9.30 uur en eindigt om 16.45 uur met een netwerkborrel..

De kosten voor deelname aan het Safety Event bedragen EUR 150,-. Abonnees op Constructeur of andere uitgaves van MYbusinessmedia inclusief Metaal & Techniek betalen EUR 99,-. Studenten en docenten betalen EUR 50,-.

1931 ligt nabij de snelwegen A2, A59 en A65, maar ligt ook op maar 10 minuten lopen van NS-station ‘s-Hertogenbosch. www.safetyevent.nl

Coronamaatregelen 1931 Congrescentrum volgt de Nederlandse richtlijnen van het RIVM voor een veilig congresbezoek. Meer informatie is te vinden op www.1931.nl.

8

CST_Art03.indd 8

pandemie heeft bovendien ook invloed op de verdere ‘vorm’ van het Safety Event dit jaar.

Gelimiteerd bezoekersaantal Vanwege de geldende coronarestricties is het totaal aantal bezoekers bijvoorbeeld gelimiteerd tot 175.

Ook de jaarlijks terugkerende sessies met de ‘Safety Doctors’ zijn in veilige ‘anderhalve metersessies’ verandert. In tegenstelling tot vorige jaren staan alle ‘tafels’ niet meer in elkaars onmiddellijke nabijheid opgesteld. Aan het einde van de ochtend na het plenaire programmadeel, heeft nu een eerste serie van drie strikt van elkaar gescheiden sessies plaats. Alles vanwege de nu (begin september – red.) geldende afstandsregels en daarom geldt ook voor deze sessies een maximum aantal ‘patiënten’.

Thema's Aan de sessies is bovendien, anders dan in vorige jaren, een thema toegekend: - onderhoud en safety; - valkuilen bij de risicobeoordeling; - CE-markering in tien stappen.

Dit wijkt af van voorgaande jaren. In eerdere edities draaide het om het bespreken van door de bezoekers vooraf ingezonden vragen. De ervaring heeft echter geleerd dat bezoekers met gelijksoortige problemen tijdens een sessie veelvuldig elkaar onderling de helpende hand wilden en konden bieden. constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:07

Met dat gegeven in het achterhoofd, worden nu de deelnemers met vragen rondom genoemde thema’s gevraagd – bij deze onder andere – uitgenodigd voor deelname. De safety doctor van dienst vervult de rol van moderator en vraagbaak.

Met verandering als enige constante, bestaat de mogelijkheid dat ook in de middag nog enkele safety doctors ‘spreekuur’ houden. Op de eventsite www.safetyevent.nl is steeds de actuele stand van het programma terug te vinden.

Verantwoordelijkheid Een andere locatie, datum en een maximum aantal bezoekers – maar aan de onafhankelijke inhoud van het programma wordt niet getornd. De dag gaat na ontvangst en registratie om 8.45 uur inhoudelijk van start om 9.40 uur. De drie plenaire ochtendsessies draaien om het thema verantwoordelijkheid en de consequenties voor degenen die denken dat dit vooral een zaak van anderen is.

Zo simpel als de Machinerichtlijn Dat is uiteraard zeker niet altijd doelbewust. Want was alles maar zo simpel als de Machinerichtlijn, die stelt: er is maar één fabrikant en die is verantwoordelijk voor conformiteit. Maar vanaf het begin loopt menig machinebouwer tegen het probleem aan wie waarvoor verantwoordelijk is, omdat er nu eenmaal meerdere partijen nodig zijn bij de bouw van een complexe machine. Helaas wordt nog regelmatig tijd en geld verspild aan discussies over de juiste mac o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art03.indd 9

Safety Event 2020: een nieuwe locatie, een maximum aantal bezoekers, ‘anderhalve-meter sessies’, maar de noodzaak blijft.

nier van het verdelen van de verantwoordelijkheden in het CE-markeringsproces, vooral omdat die discussie vaak te laat wordt gevoerd.

Aan de hand van een aantal voorbeelden zal spreker Jacques Montijn de volgende vragen behandelen: - Hoe ligt de CE-verantwoordelijkheid eigenlijk vast in wet- en regelgeving?

- Zijn er meerdere soorten CE-verantwoordelijkheden en wie kunnen deze het beste dragen?

- Hoe komt het dat bepaalde partijen niet of soms juist wel de CE-verantwoordelijkheid willen dragen?

- Hoe krijg je uiteindelijk één partij zo ver om eindverantwoordelijkheid voor de CE-markering te dragen en wat is daarvoor nodig?

- Wat zijn praktische oplossingen en ‘lessons learned’ uit de praktijk?

Wat dat laatste betreft – Montijn is begin februari dit jaar gestart als zelfstandig consultant (Montyn Technical Management & Consultancy) (MTMC) na een carrière van meer dan een kwart eeuw bij onder andere Hollandia, Movares en Iv-Consult in functies als constructeur, ontwerper, hoofd ontwerp en engineering, projectmanager en consultant.

‘Veiligheidsmisdrijven’ Na deze openingssessie is het de beurt aan respectievelijk Radboud van Wezel van de Inspectie SZW en Ingeborg Koopmans, officier van justitie in Den Bosch. De voordracht van inspecteur Van Wezel > 9

10/09/2020 09:07

(10.15 uur) heeft als titel ‘Praktische voorbeelden van handhaving bij eindgebruiker en (buitenlandse) machinebouwer’. Veel duidelijker kan je het toch echt niet krijgen.

De naam van de officier van justitie kan de reguliere bezoeker bekend voorkomen. Zelfs als hij of zij nooit iets heeft mispeuterd. In 2017 was Koopmans te gast op het Safety Event met de boodschap: arbeidsongevallen bestaan niet - ‘veiligheidsmisdrijven’ wel. En dat zij als het gaat om aansprakelijkheid ook in de hiërarchie van een bedrijf verder gaat dan de werkvloer: “We willen ook ‘de witte boorden’ kennis laten maken met de gastvrijheid van Justitie.”

Aansprakelijkheid Dit jaar gaat Koopmans in op de ‘Juridische consequenties van het niet toepassen van geharmoniseerde normen’ (11.20 uur). Die laatste hebben geen expliciet verplicht karakter. Maar wie ze gebruikt en zich hieraan houdt, mag er van uitgaan dat hij of zij op dat vlak het uiterste heeft gedaan een veilige machine op de markt te brengen. Wie denkt het beter te weten, mag het anders aanpakken. Maar bedenk dan wel dat dit behoorlijk consequenties kan hebben als je ‘voor het hekje’ uit mag komen leggen waarom je het dacht beter te weten.

Het thema van haar bijdrage is strafrechtelijke aansprakelijkheid als iets fout gaat en tot (dodelijke) slachtoffers leidt. Bij strafrechtelijke vervolging vormen in die gevallen artikelen uit het strafrecht en de arbeidsomstandighedenwet de basis. Nu mag daar niets instaan over de Machinerichtlijn, de Laagspanningsrichtlijn, de Richtlijn Liften, het WW Besluit elektrotechnische producten of ga nog maar even door, maar ze spelen wel degelijk een belangrijke rol bij de vaststelling dat iemand (lichte of aanmerkelijke) schuld heeft aan het overlijden van iemand of aan het toebrengen van zwaar lichamelijk letsel aan een of meer personen, aldus Koopmans, die in haar lezing in zal gaan op: • ( Strafrechtelijke) aansprakelijkheid voor ongeval10

CST_Art03.indd 10

Onderhoud en veiligheid staan centraal in een van sessies van de Safety Doctors en een van de verdiepende learnshops.

(Beeld Wilfried Pohnke)

len en incidenten; • de doorwerking van de regels neergelegd in onder meer de Machinerichtlijn, de Laagspanningsrichtlijn, de Richtlijn Liften en aanverwante richtlijnen en regels; • de verhouding tussen het strafrecht en de arbeidsomstandighedenwet; • de mate van schuld/opzet die vereist is en hoe je daaraan komt; • de rol van de voorzienbaarheid en het weten van het bestaan van onveilige situaties en apparatuur bij de vaststelling van aansprakelijkheid.

Hoe dat in de praktijk nu precies uitwerkt, zal aan de hand van een ‘case’, of als daar tijd voor is van meer vooorbeelden, uit de doeken worden gedaan.

Onderhoud en veiligheid In de middag start om het keuzeprogramma aan verdiepende ‘learn shops’. De eerste reeks van drie parallelsessie gaat van start 13.45 uur (einde 14.30 uur) met onderhoud en veiligheid, ‘safe drives’ & remmen en de risicobeoordeling van oudere (niet CE-gemarkeerde) machines.

Arend Bos (Maintenance and Monitoring Consult) heeft menig plek bezocht en de nodige onderhoudsprofessionals gesproken, maar een eenduidig beeld over veiligheid binnen het onderhoud is niet te geven. Want na de behandeling van verschillende praktijkvoorbeelden is de vraag wat als het misgaat nu de (hoofd)oorzaak is.

Door het delen van ervaringen wil Bos het gesprek aangaan – ook in de Safety Doctor-sessie over onderhoud in de ochtend – om samen te kijken hoe ongelukken bij het onderhoud te voorkomen zijn.

Veilige aandrijvingen Jan Veldheer en Otto Waagmeester, beiden van SEW-Eurodrive, behandelen in hun bijdrage het ’Toepassen van safe drives en veilige remmen in aandrijvingen’. Dankzij de veiligheidsfunctie ‘Safe Torque Off’ in een moderne regelaar kunnen losse modules voor de bewaking van een gecontroleerde vertraging, lage snelheid of positie met encodersignalen, achterwege blijven. De ‘drive’ kan zelfs de diagnose van de rem uitvoeren zodat een veilig remsysteem eenvoudiger te bouwen is.

Maar hoe werkt dat eigenlijk bij een machine waarbij een verticale beweging aanwezig is? Hoe veilig is het dan om een mechanische rem op de motor te benutten en hoe weet je of de tandwielkast en de constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:07

aandrijving geschikt zijn voor de veiligheidsketen?

Veldheer en Waagmeester zullen niet alleen die vragen beantwoorden en behandelen onder andere: • veilig bewegen en stoppen van een drive; • veilige remsystemen; • veiligheidsfactoren van reductoren; •b ijbehorende aansturing van motor en rem vanuit een regelaar met veiligheidsfuncties; • c ontrole van het mechanische remkoppel met behulp van de regelaar.

Door een integrale aanpak van de veiligheid – en dat houdt in dat zowel naar de mechanische, software als de elektrische aspecten wordt gekeken – zijn deze vragen beter te beantwoorden.

Oudere machines De derde parallellezing wordt gegeven door Henrie Verwey (Verwey Safety Services) met de ‘Risicobeoordeling van oudere (niet CE-gemarkeerde) machines’ als onderwerp. Aan de orde komen: • e en overzicht van wet- en regelgeving met betrekking tot machineveiligheid.

• de overeenkomsten en verschillen tussen de Machinerichtlijn en het Arbobesluit; • de aanpak en opzet van een verdiepende RI&E machineveiligheid voor oudere machines; • aandachtspunten bij het aanpassen van oudere machines.

Verwey presenteert tevens een checklist voor het aanpassen van de besturing van een oudere machine en geeft de praktische voorbeelden en tips.

Taal als veiligheidsrisico Na gelegenheid bij de verschillende sponsoren van het event een licht op te steken is het om 15.00 uur tijd voor de tweede en laatste reeks parallelsessies (einde 15.45 uur). Op dit moment bestaat de keuze uit de learnshop ‘Voorkomen van fouten in hardware/software ontwerp PL en SIL’ of deelname aan de learnshop ‘Het beheersen van taal als veiligheidsrisico’. Wat dat laatste betreft: miscommunicatie door taal wordt steeds meer erkend als een belangrijk veiligheidsrisico.

Uit onderzoek blijkt dat verkeerd omgaan met procedures en instructies de afgelopen jaren een van de oorzaken is van zware ongevallen. Erik van de Haar, beleidsmedewerker bij de Sociaal Economische Raad (SER) gaat onder andere in op het beheersen van taal als veiligheidsrisico en het opnemen van c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art03.indd 11

Aansprakelijkheid lijkt een overkoepelend thema tijdens de plenaire ochtendsessies.

(Beeld: Gerd Altmann)

taalgerelateerde veiligheidsrisico’s in de Risico-Inventarisatie en Evaluatie.

Hard- en software-ontwerp ‘Het voorkomen van fouten in hardware/software ontwerp PL en SIL’ wordt behandeld door Marco Snoek en Casper de Groot, beiden veiligheidsconsultant bij Fusacon. In alle ontwerpstappen van een machine kunnen fouten in besturingstechnische veiligheidsfuncties ontstaan.Welk proces moet je volgen om toch tot een veilig ontwerp te komen?

Welke valkuilen kom je tegen? Wie heeft welke rol en verantwoordelijkheid in dat creatieve proces? In de learnshop komen aan de orde: • De verschillende fasen tijdens het ontwerpen van veiligheidsfuncties.

• Hoe kom je van de risicobeoordeling naar de PLof SIL-weging?

• Welke EN-normen zijn van kracht en wat zijn hun eisen voor het ontwerpproces?

De do’s & don’ts van hard- en softwareontwerp komen aan de hand van een aantal voorbeelden van veel gemaakte fouten tijdens het ontwerp van veiligheidsfuncties aan bod. Hoe je het dan het beste aan kan pakken? Ook daar is aan gedacht en presenteren ze een praktisch stappenplan.

Blijf op de hoogte Het lezingenprogramma wordt 15.45 uur plenair afgesloten door dagvoorzitter Paul Hoogerkamp (MECID) met ‘Resultaten evaluatie Machinerichtlijn en verwachtingen voor de toekomst’. Hierna is vanaf 16.45 uur nog de ruimte om onderling te discussiëren en met sponsoren Bihl + Wiedemann, Fusacon, Pilz, Schneider Electric, Sick, Siemens, TR Electronic (stand eind augustus). Nogmaal – houd voor het actuele programma- en sponsorinformatie de website in de gaten. www.safetyevent.nl 11

10/09/2020 09:07

3D-PRINTEN

Productie printen VRAAG LUCHTVAART OEM-ERS GE3DPRINTE PRODUCTIEDELEN GROEIT

De aanschaf van vier grootformaat 3D-printers door 3D-printdienstverlener AM Craft is een van de grootste orders voor 3D-printerfabrikant Stratasys. Met de vier F900-productieprinters gaan het Litouwse bedrijf certificeerbare interieurdelen voor de vliegtuigindustrie maken. Denk aan panelen, stoelen en kanalen, die het bovendien eenvoudiger maken maatwerkcabines te creëren. Ook defensiegigant BAE Systems kocht recent een vierde F900.

“We zien dat de vraag van de grote vliegtuig OEM-ers naar ge3Dprinte productiedelen de laatste jaren groeit”, zegt Jānis Jātnieks, medeoprichter en ceo van AM Craft, die nu een opleving onder zijn klanten bespeurt na de klappen van de laatste maanden. Hij ziet passagiersvliegtuigen die worden aangepast voor het vervoer van luchtvracht, projecten om de veiligheid van de passagiers te vergroten en projecten die de ‘beleving’ voor de passagier moeten verbeteren. Denk aan oplaadpunten voor mobiele apparaten en wifi-infrastructuur. “Additive manufacturing is dan stukken sneller dan langzamere en duurdere traditionele technieken.”

Van business case naar praktijk Stratasys is volgens Jātnieks een belangrijke steunpilaar voor zijn bedrijf die de business case ook praktisch realiseerbaar maakt. Dankzij de FDM-pinttechnologie maar ook door materialen als Ultem 9085, dat voldoet aan de eisen van de luchtvaart- en ruimtevaart. “Cruciaal is dat dit ons de mogelijkheid geeft om aan de strenge regels en voorschriften rond certificering te voldoen. Het hoogste niveau van herhaalbaarheid en traceerbaarheid voor elk gefabriceerd onderdeel, is daarvoor noodzakelijk.”

Het vlamvertragende Ultem 9085 voldoet aan de strenge brand-, rook en gif12

CST_Art02.indd 12

tigheidscriteria die de lucht- en ruimtevaartindustrie stelt, inclusief traceerbaarheid. Airbus heeft het materiaal bijvoorbeeld gestandaardiseerd, en gecertificeerd volgens de vereiste materiaalspecificaties, voor de productie van duizenden vliegonderdelen voor de A350 XWB-vliegtuigen.

Toeleverketens AM Craft heeft al vier Stratasys Fortus F450mc 3D-printers staan. Met de vier nieuwe printers wil het bedrijf een nieuwe productielocatie in Riga opzetten die zich exclusief richt op de klantenkring van luchtvaarttoeleveranciers en -maatschappijen.

"Iedereen is door de Covid-19 pandemie gaan denken over toeleverketens, maar AM Craft was al een stap verder”, zegt Yann Rageul, directeur Manufacturing Solutions bij Stratasys. Hij meent dat de flexibiliteit van hun FDM-technologie het niet alleen mogelijk heeft gemaakt dat lucht- en ruimtevaartfabrikanten snel persoonlijke beschermingsmiddelen konden gaan produceren als antwoord op de wereldwijde tekorten.

Het kan dezelfde bedrijven ook helpen hun ‘cabine-custimization’ mogelijk te maken. Zowel het herstel van toeleverketens, als cabineaanpassingen vragen een herhaalbare, rendabele productie van lage volumes. “En dat is precies

waar AM Craft met Stratasys in heeft geïnvesteerd.”

Een van de grootste Door de investering van AM Craft ontstaat een van de grootste onafhankelijke, op lucht- en ruimtevaart gerichte aanbieders van 3D-printdiensten in EMEA (Europa, het Midden-Oosten en Afrika). Het bedrijf wordt een zusterbedrijf van Baltic3D. De laatste is een 3D-printdienstverlener die sinds 2017 nauw samenwerkt met bedrijven in de toeleveringsketen van de lucht- en ruimtevaartindustrie. Baltic3D heeft een doorlopend samenwerkingsverband met certificeerder Magnetic MRO, onder wiens ‘Production Organization Authorization’ het toestemming heeft om certificeerbare onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart te produceren.

Eind van dit jaar moet de fabriek in Riga volledig operationeel zijn.

Factory of the Future De Britse defensie-, veiligheids- en ruimtevaartgigant heeft recent de vierde Stratasys F900 aangeschaft voor de productielocatie in Samlesbury in het Engelse graafschap Lancashire. Samen met de al draaiende F900 3D-printers maakt de jongste aanwinst deel uit van BAE's ‘Factory of the Future’. In de ‘toekomstfabriek’ wil BAE de nieuwste constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:09

AM Craft medeoprichters Jānis Jātnieks (rechts) en Didzis Dejus voor de vier Stratasys F900 3D-productieprinters.

Greg Flanagan van BAE Systems Air,met een ge3Dprinter vloerbeschermer voor de cockpit van een Typhoon. (Foto: Business Wire)

ontwikkelingen op het gebied van technologie en productie samenbrengen, die naadloos samen moeten werken met de operators – volledig ‘connected’. Het bedrijf gebruikt de printers voor een breed scala aan toepassingen voor grondapparatuur voor vliegtuigen, zoals de productie van prototypes voor ontwerpverificatie, productiegereedschappen zoals opspanmiddelen, en productiedelen. BAE Systems stelt het voor het maken van productiegereedschappen, “aanzienlijke kosten- en doorlooptijdverkortingen” ten opzichte van traditionele productietechnieken ziet.

12CF voor lichte maar sterke reparatieen ontwikkelhulpmiddelen voor de productielijn. Greg Flanagan, ‘additive manufacturing operations lead’ bij BAE Systems Air: "Deze technologie stelt ons in staat om veel van onze traditionele productieprocessen te innoveren.

We kunnen snel eenmalige onderdelen voor nieuwe producten in 3D printen, gereedschappen gemakkelijker en goedkoper vervangen en de productieactiviteiten in stand houden wanneer de hardware vertraging oploopt. Als de toeleverketens worden verstoord, kunnen we met deze eigen productiecapaciteit ook wendbaarder zijn als bedrijf en de behoeften van onze klanten zo goed mogelijk blijven vervullen".

nele toepassingen die kunnen worden verbeterd, of in sommige gevallen vervangen door 3D-printmaterialen. Een voorbeeld is het gebruik van ABS- en ASA-materialen voor grondapparatuur voor vliegtuigen, zoals ‘covers’ voor de cockpitvloer van de Typhoongevechtsvliegtuigen.

Flanagan: "Met onze F900 kunnen de thermoplastische afdekkingen veel sneller worden gemaakt en zijn ze een stuk lichter en gemakkelijker te verplaatsen voor het grondpersoneel, Een extra bonus is dat ze in het rood kunnen worden ge3Dprint – dat is kleur van alle onderdelen die voor de vlucht moeten worden verwijderd."

Rood BAE Systems heeft ook veel succes geboekt bij het identificeren van traditio-

WWW.AM-CRAFT.COM WWW.BAESYSTEMS.COM WWW.STRATASYS.COM

Nieuwe materialen De nieuwste F900 vergoot niet alleen de capaciteit, maar zal ook dienen om nieuwe 3D-printmaterialen voor gereedschapstoepassingen te testen. Denk aan koolstofvezel-gevuld FDM Nylon

Een greep uit onze merken:

Importeur van

elektrotechnische componenten Kasten en Paneelbouw

Industriële elektrotechniek

c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art02.indd 13

T. 013 536 01 44

Kasten en Paneelbouw

Energiedistributie

•

E. verkoop@dijkman.com

Kasten en Paneelbouw

Marine & offshore

•

www.dijkman.com

Alles voor de installateur

Installatietechniek

Voor zonne-, Wind-, UPS- en EV

Energietransitie

13

10/09/2020 09:09

MATERIALEN

Slimme materialen: tien kandidaten (NOT) SAFE FOR DESIGNERS? – VII

Welkom terug, beste lezer. Na alle constructieve overwegingen uit de voorgaande bijdragen wordt het nu weer eens tijd voor de materialen – en wel voor smart materials, dat wil zeggen, ‘slimme materialen’.

Dit probleem speelt tegenwoordig ook bij termen als ‘smart industry’ en ‘smart cities’.

1

Maakt u zich maar op voor een verrassend en gevarieerd bereik van materiaalkundig vernuft.

E R I K T E MP E L M A N , A DV I E SB U R E A U E R I K T E MP E L M A N . C O M , UN I V E R S I TA I R H O O F DD O C E N T T U DE L F T – I N D U ST R I E E L ONTWERPEN

Afbeelding 1 Diverse toepassingen van piëzo-elektrische materialen.

(Pim Groen )

Een kanttekening vooraf: smart materials hebben niet de handigste naam gekregen. Immers, wie iets ‘slim’ noemt, impliceert dat al het overige ‘niet slim’ is – dom, dus. Maar domme materialen, die wil niemand verkopen, laat staan gebruiken. Sinds de invoering van de term is er dan ook enige wildgroei ontstaan in het gebruik ervan. Bij gevolg worden er nu allerlei materialen slim genoemd zonder dat daar goede redenen voor zijn1, tenzij u ‘marketing’ onder deze redenen wilt scharen. Wat nu precies een smart material is en wat niet, is door deze betekenis-inflatie onduidelijk geworden.

Het wegnemen van deze onduidelijkheid is het achterliggende doel van deze NSFD-bijdrage. We doen dit door een aantal ‘kandidaten voor de materiaal IQ-test’ op een rijtje zetten. Daarna zal blijken dat smart materials het beste kunnen worden gedefinieerd vanuit een ontwerpend perspectief.

1. Piëzo-elektrische materialen Deze nuttige en veelvuldig gebruikte materialen genereren een voltage wanneer ze onder mechanische belasting staan. Dit maakt ze geschikt voor toepassingen zoals druksensoren en tiptoetsen. Ze werken ook omgekeerd: dan vervormen ze onder invloed van een elektrische spanning, en dat maakt weer tal van toepassingen als actuatoren mogelijk. Afbeelding 1 zet enkele voorbeelden naast elkaar – er zijn er nog veel, veel meer! U ziet een parkeersensoren, een braille toetsenbord, een gasaansteker, en een ‘automotive HMI demonstrator’ van de Nederlands-Finse firma Aito-Touch.

Merkt u op dat het eigenlijke stukje piëzo-elektrisch materiaal – doorgaans een keramisch composiet, al zijn er ook kunststoffen beschikbaar, zoals PVDF – op zichzelf niet zoveel doet. Toepassing als

14

CST_Art_Tempelman.indd 14

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:21

Afbeelding 2 Twee gevallen van magnetostrictie – slim, of juist niet?

sensor of actuator vereist integratie van elektrodes tot een device, ook wel unit genoemd, plus additionele elementen voor gecontroleerde toevoer van energie en/of informatie. Dus, is het dan een materiaal, of een component? Dit vraagstuk speelt ook bij veel van de volgende kandidaten.

2. Magnetostrictieve materialen Deze materialen zijn vergelijkbaar met de vorige kandidaat, maar nu treedt de vervorming op onder invloed van een magnetisch veld. Het omgekeerde effect komt ook voor: dan leidt vervorming tot een magnetisch signaal (het zogenaamde Villari-effect).

De meest genoemde toepassing is die van transducers voor sonars, maar er zijn er nog veel meer. Interessant genoeg draagt magnetostrictie ook bij aan het hinderlijke brommen van transformatorkernen – in deze toepassing is het effect dus niet bepaald ‘slim’ te noemen.

3. Verkleurende materialen Er bestaat een rijk gamma aan materialen die, onder invloed van een of andere input, van kleur kunnen veranderen, of die hun mate van transparantie kunnen aanpassen. Bij de zgn. thermochrome materialen is de input temperatuur: u kent dit wellicht van bijvoorbeeld bepaalde typen aquariumthermometers of lepeltjes voor babyvoeding. Bij elektrochrome materialen is de input een voltage – handig (zij het prijzig) voor onder andere ramen die u op een elegante manier, zonder bewegende delen, wilt kunnen verduisteren. Bij zelfkleurende brillen is weer een ander principe aan het werk.

Doorgaans is het effect omkeerbaar, maar niet altijd: pH-papier (ook wel ‘halochroom materiaal’ genoemd) bijvoorbeeld staat slechts eenmalig gebruik toe. Is het dan nog wel ‘slim’ of mogen we verwachten dat de werking kan worden herhaald?

4. Lichtgevende materialen Ook onze vierde kandidaat omvat opnieuw een gevarieerde familie. We vinden hier onder andere fluorescerende en fosforescerende materialen, dat wil zeggen materialen die zichtbaar licht uitzenden wanneer ze met UV-straling worden beschenen; in het eerste geval is de emissie direct, in het tweede vertraagd – bekend van tal van glow-in-the-dark producten. Voorts komen we in deze familie ook de welbekende LED’s tegen: hierin is het lichtgevende materiaal een halfgeleider en is de benodigde input een voltage. Net als bij enkele eerdere kandidaten moet het materiaal dan wel in een geschikt device (in de de ‘D’ van LED: de diode) worden opgenomen. Bij de verwante OLED’s is sprake van een polymere halfgeleider (de ‘O’ staat voor ‘organic’) >

Afbeelding 3 Enkele kleurveranderende toepassingen.

c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art_Tempelman.indd 15

15

10/09/2020 09:21

len zeer zeldzame eigenschap maakt op zichzelf ook weer allerlei toepassingen mogelijk: wielen voor Marslanders bijvoorbeeld (tinyurl.com/y3oy8d6p).

en dat maakt weer nieuwe vormfactoren mogelijk: Afbeelding 4 laat goed zien waar dit toe kan leiden.

Overigens kunnen we een LED in principe ook ‘omdraaien’. We krijgen dan een zonnecel: licht erin, stroom eruit. En dan zijn er nog elektroluminescente materialen, die eveneens stroom in licht omzetten, maar met een geheel ander werkingsprincipe dan een (O)LED. Er zijn nog meer lichtgevende soorten materialen te vinden. Wat te denken van radiumhoudende verf?

Dat was begin vorige eeuw helemaal hip – maar helaas met tragische gevolgen voor de ‘radium girls’, de jongedames die door het verwerken van deze verf kanker kregen. Dit was dus niet bepaald een ‘slim’ materiaal om te gebruiken. Los daarvan is er nog de zwart-lichaam-straling (Engels: black body radiation), die we bij elk materiaal kunnen zien als je het maar warm genoeg maakt. Is dat dan wel ‘slim’, of niet – en waarom precies?

5. Geheugenmaterialen Het lijkt magisch: een stukje metaaldraad dat, onder invloed van temperatuurwisselingen, ineens van vorm verandert. Bij de shape memory alloys (SMA’s), dat wil zeggen geheugenmetalen, treedt dit bijzondere effect op. Sinds kort zijn er ook polymere materialen die hetzelfde trucje kunnen laten zien. Toepassingen zijn verrassend zeldzaam, vooral omdat het effect, zeker bij grotere vormveranderingen, niet al te vaak kan worden herhaald zonder dat er een soort van vermoeiing optreedt. Afbeelding 5 toont ons toch een voorbeeld: shape morphing omkappingsdelen voor de behuizing van een straalmotor.

Het gaat hier om de ‘zaagtanden’ die dankzij SMA-actuatoren van stand kunnen veranderen en zo het geluidsniveau van de straalmotor verminderen. Het is bij onderzoek gebleven, maar de resultaten hebben wel hun invloed gehad op de vormgeving van de omkappingsdelen.

De bekendste SMA is Nitinol, een nikkeltitaanlegering die ook voor de actuatoren in de straalmotoromkapping is gebruikt. Dit materiaal heeft niet alleen een ‘geheugen’ maar kan ook zeer grote elastische vervormingen weerstaan. Deze voor meta16

CST_Art_Tempelman.indd 16

Afbeelding 4 Een roll-to-roll geprinte OLED. (Foto: Lyteus)

6. Thermisch constante materialen Tot dusverre kenmerken de kandidaten zich door de aanwezigheid van een zeker ongebruikelijk gedrag onder invloed van een bepaalde input. Er bestaan echter ook allerlei materialen die zich typeren door het niet vertonen van iets dat andere materialen wel doen. De nikkel-ijzerlegering Invar bijvoorbeeld vertoont, anders dan andere metalen, nagenoeg geen thermische expansie (afbeelding 6).

Frappant genoeg is de precieze oorsprong van dit zeldzame gedrag nog niet helemaal duidelijk – het lijkt verband te houden met magnetisme.

Op vergelijkbare wijze vertonen de legeringen Constantaan en Manganine een nagenoeg constante elektrische weerstand als functie van temperatuur, anders dan de toenemende weerstand die ‘normale’ materialen laten zien. De legering Elinvar heeft ook iets aparts en wel een constante (in plaats van licht afnemende) stijfheid c.q. elasticiteitsmodulus bij temperatuurverhoging. We kunnen al deze legeringen aanduiden met de nieuwe term ‘thermisch constante materialen’. Toepassingen zien we vooral in meetapparatuur – maar is het ook ‘slim’ materiaalgedrag? U mag het zeggen.

7. Zelfhelende materialen Een relatief recente tak van de materialenboom betreft constructiematerialen die het vermogen bezitten om erin ontstane schade enigszins te kunnen repareren – helemaal zelfstandig, zonder tussenkomst van de onderhoudsploeg. Zelfhelend beton bijvoorbeeld, dat sinds 2017 in de praktijk wordt beproefd. Kan dit adaptieve gedrag wellicht ook reden zijn om deze materialen onder de smart materials te scharen? Dezelfde vraag kunnen we stellen bij de zogenaamde self-monitoring materials, die dankzij vernuftig geplaatste sensoren hun structurele integriteit kunnen bewaken. Handig, want dan hoeft de onderhoudsploeg alleen te komen als het echt nodig is. Ook dit is geen ‘science fiction’, maar ’engineering fact’ – zij het nog zeldzaam, want de kosten zijn vooralsnog hoog.

8. Slimme coatings Weer een andere tak van de boom brengt ons bij ‘smart coatings’. Wie hier eens inklimt, wacht opnieuw een rijk gevarieerd gebladerte. Extreem hydrofobe coatings bijvoorbeeld, geïnspireerd op de lotusplant – het inmiddels welbekende Lotusan. constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:21

Afbeelding 5 SMA’s toegepast in een straalmotorbehuizing. De SMAactuatoren kunnen de stand van de ‘zaagtanden’ veranderen en zo de geluidsproductie van de motor verminderen (Foto: NASA).

Met enige fantasie (rijkelijk voorhanden op uw marketingafdeling) is ook koperhoudende anti-foulingverf voor schepen als smart te beschouwen. Of zijn dit nu toch weer gevallen van betekenisinflatie? Typerend voor deze coatings is immers dat ze altijd ‘aan’ staan: het speciale effect is er ontegenzeggelijk, maar het kan niet aan- of uitgeschakeld worden. En dat lijkt toch een alleszins redelijke eis om echt van ‘slimme coatings’ te kunnen spreken.

9. Slimme vloeistoffen Nog weer een nieuwe groep – houdt de variëteit dan nooit op? Sinds 2002 kunt u in de Cadillac Seville als optie schokdempers krijgen met daarin een zogeheten magneto-rheologische vloeistof.

‘MagneRide’, heet dat, aldus de marketing. Deze dempers bevatten een vernuftige suspensie van ijzerdeeltjes, waarvan de schijnbare viscositeit (en daarmee de dempingskarakteristiek) met een extern aangebracht magnetisch veld kan worden beïnvloed. Voilà: een smart liquid! Onder deze zelfde term komt de geduldige zoeker al snel een heel oerwoud tegen van opties, elk met hun eigen toepassingen.

warmte. Bij het Peltier-effect gebeurt zo ongeveer het omgekeerde, en daar danken we dan weer kleine koelelementen aan, werkend op stroom – en opnieuw zonder bewegende delen. Kosten en efficiency zijn dusdanig dat we beide effecten alleen in nichetoepassingen terugzien, maar slim is het zonder meer. Toch?

Afbeelding 6 Thermische expansie van diverse materialen.

Slim of niet slim: een poging tot definitie Het toonaangevende wetenschappelijk Journal of Smart Materials and Structures definieert slimme materialen als “materialen die zodanig kunnen worden beïnvloed dat hun respons en eigenschappen kunnen veranderen onder een stimulus”. Volgens deze definitie zijn piëzo-elektrische en magnetostrictieve

10. Thermo-elektrische materialen We maken het tiental ‘kandidaten voor de materiaal IQ-test’ vol met opnieuw een vaste stof. Kent u het Seebeck-effect? Hierbij weet een bepaald materiaal een temperatuurgradiënt – dat wil zeggen warm aan de ene kant, koud aan de andere – om te zetten in een voltage. Dankzij dit effect bestaan er goed werkende thermokoppels en hebben satellieten zoals de ‘New Horizons’ Plutosondeook stroom, daar waar een zonnecel amper zou werken (afbeelding 7). Radioactiviteit zorgt hierbij voor de constructeur 08 / 09 - 2020

CST_Art_Tempelman.indd 17

17

10/09/2020 09:21

materialen beiden zeker ‘slim’, evenals verkleurende en lichtgevende materialen, geheugenmaterialen, en thermo-elektrische materialen. Ook de magnetorheologische vloeistoffen mogen bij de club, maar de anti-foulingverf en die Lotusan-coating niet: respons noch eigenschappen hiervan kan immers worden beïnvloed. Alle genoemde ‘thermisch constante materialen’ kunnen onder deze definitie ook niet als slim worden gekenmerkt, hoe handig ze soms ook zijn. De zelfhelende materialen zijn een grensgeval – we neigen naar “nee, helaas”.

Deze definitie lijkt werkbaar – maar dat is maar schijn. Want bij bijvoorbeeld de magnetostrictieve materialen zagen we al dat het ‘slimme’ effect ook storend kan werken: het brommen van transformatoren. En dat is nog maar het topje van een ijsberg aan onverwachte en vaak negatieve effecten. Zo zijn diverse piëzo-elektrische materialen ook pyroelektrisch, dat wil zeggen ze geven ook een voltage af als ze worden opgewarmd. Dit extra effect kan verrassend gevoelig zijn en verstoort dan maar al te makkelijk de bedoelde werking van een tiptoets of andere toepassing. Los daarvan is het nog zo dat een beoogde ‘slimme’ respons zoals vormverandering ook op andere manieren kan worden bereikt dan middels piëzo-elektriciteit of magnetostrictie: Afbeelding 8 toont er nog twee meer, en die kent u ongetwijfeld. Wat maakt nou eigenlijk dat bijvoorbeeld opwarming niet mag worden gezien als een stimulus, en elektrische of magnetische velden wel?

Dit speelde ook bij de lichtgevende materialen: als je iets maar warm genoeg stookt, gaat het op den duur vanzelf gloeien – mits het voor die tijd niet verbrandt, natuurlijk.

Wat beter werkt is een definitie vanuit de beoogde toepassing. Dan telt het namelijk mee of (1) het te bereiken effect wenselijk is en (2) dat op een prakti-

Afbeelding 7 De New Horizons Plutosonde. (Beeld: NASA)

Afbeelding 8 Eén respons, vier stimuli – welke zijn ‘slim’?

sche manier kan worden bereikt. Een voorzet: “slimme materialen zijn alle materialen die een zeker stimulus-respons gedrag vertonen dat hen geschikt maakt voor toepassing in sensoren en/of actuatoren op een wijze die met andere middelen niet praktisch of niet mogelijk is”.

Thermische expansie valt dan af omdat het geen praktische stimulus is (materialen zetten pas merkbaar uit bij relatief grote temperatuurveranderingen), en radio-luminescentie – de ‘radium girls’, weet u nog? – valt af omdat het gevaarlijke neveneffecten heeft.

Het zal niet het laatste woord zijn over dit onderwerp, maar wel van deze bijdrage. Hopelijk heeft het voorgaande u aan het denken gezet en de wereld van de slimme materialen tot leven gebracht.

Volgende keer in (Not) Safe For Designers(?): lichtgewicht construeren

18

CST_Art_Tempelman.indd 18

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:21

Product 5 19

JAARGANG 28, 2020

IN DIT KATERN

1 SAFEWAY 2 SIGNAAL

3 ÉÉNPITTER 4 FLOW

STRENG AAN DE POORT → Eerst hamsterden we wc-papier, vervolgens ontstond een tekort aan mondkapjes en nu zorgt COVID-19 voor een run op contactloze koortsthermometers en scanners, zoals de Safeway miniscanner.

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Portaal Check

Safeway

miniscanner

“Wij merken nu dat verschillende bedrijfstakken voorzichtig weer open kunnen en dat bedrijven hun personeel deels laten terugkeren naar kantoor of fabriek”, vertelt Ferry van Aaften van Portaal Check, vertegenwoordiger van onder meer koortsdetectiesystemen. “Waar wij ons oorspronkelijk richtten op evenementenlocaties krijgen we de laatste tijd juist veel aanvragen uit andere sectoren, onder meer vanuit de metaalindustrie.”

STRENG AAN DE POORT Het meten van de lichaamstemperatuur wordt ingezet als eerste controle om mensen met ziekteverschijnselen te ontdekken voordat ze anderen kunnen besmetten. Het is geen garantie dat iemand die vrij is van koorts ook vrij is van corona, maar 87 procent van de corona-gevallen heeft wel koorts. Van Aaften: “De inzet van temperatuurmeters en koortsscanners

Vaktijdschrift voor productontwikkelaars over product en service design. www.productmagazine.nl

CST_Art05.indd 19

EEN UITGAVE VAN MYbusinessmedia www.mybusinessmedia.nl UITGEVER Joachim Driessen

moet dan ook niet los gezien worden van hygiëne-maatregelen, maar je kunt social distancing dan een beetje loslaten. Streng aan de poort creëert vrijheid daarachter.”

SPECIFICATIES De Safeway miniscanner is een populair model dat bij wat grotere groepen en bij de (personeels)ingang van bedrijven kan worden geplaatst. Het apparaat scant in < 1 seconde met een nauwkeurigheid van 0,3 graden Celsius. De meetafstand is 1 tot 20 centimeter. De miniscanner heeft visueel en audio alarm en vals alarm detectie, werkt op netstroom en kan aangesloten worden op een tourniquet.

Info → www.portaalcheck.com

HOOFD- EN EINDREDACTIE Walter Wijnhoven, 06 -14753643 redactie.product@mybusinessmedia.nl

ONTWERP EN OPMAAK DRAWSWORDS Studio, Amsterdam www.drawswords.studio

10/09/2020 10:40

20

SIGNAAL Zwanenhals voor je pc

Vouwfles

ORIGAMI BOTTLE

De Origami Bottle is niet alleen ontworpen voor hergebruik, maar is bovendien opvouwbaar tot 20% van zijn oorspronkelijke grootte. De fles is gemaakt van een voedselveilige, niet-giftige TPE en heeft een netwerk van vouwen die de zijkanten bedekken en als vouwlijnen fungeren. Wanneer de fles volledig is uitgeklapt, blijft deze stijf en rechtop staan.

Voor inklappen hoef je alleen de dop los te schroeven en tegen de horizontale vouwlijnen aan te drukken. De fles heeft een inhoud van 750 ml en is voorzien van een lekvrije dop en een geïntegreerde draagriem. Perfect voor warme en koude dranken. De Origami Bottle is gemaakt van Arnitel Eco en de materialen kunnen 100% gerecycled worden in dezelfde kwaliteit. Ontwerper: DiFOLD.

FLEXCAM

Een standaard webcam kent slechts een beperkt aantal opties. De Kano webcam is een stuk veelzijdiger.

Dankzij de buigbare zwanenhals kun je hem in een hoek plaatsen voor leuke video-opnames, of switchen tussen een beeld van jezelf en bijvoorbeeld een whiteboard vol boeiende info. De Kano kan schakelen tussen de standaard cameramodus en een macro-cameramodus, perfect voor het maken van close-ups van objecten. Bovendien kan de slider halverwege worden gepositioneerd om het zicht van de camera volledig te vertroebelen als privacy gewenst is. De ingebouwde flitser zorgt voor betere gezichtsverlichting of goed verlichte macrofoto’s. De Kano is bij uitstek geschikt voor gebruik in interactieve klaslokalen.

Kleurenschuiver

COPIC MARKER 2.0

Hoeveel markers heeft een ontwerper nodig en waar laat je ze allemaal? Designer en product sketching specialist Berkay Gursoy bedacht een concept met de bekende Copic-marker als inspiratiebron. Het idee lijkt geïnspireerd op de Photoshop RGB-kleurenkiezer. De interface heeft een schuifregelaar voor de individuele kleuren rood, groen en blauw.

Alsof het Photoshop-penseel tot leven is gekomen en zich in deze marker manifesteert. Het concept roept ook vragen op.

Zoals hoe je de exacte niveaus van de gebruikte kleuren kunt controleren en hoe de penpunt de bestaande kleur verwisselt voor de volgende. Werk aan de winkel dus voor Berkay Gursoy of eigenlijk aan de tekentafel, waarbij hij voorlopig nog de hulp van conventionele markers nodig heeft.

Vlotte(r) muis

ZOMERSE MUIS

Deze conceptuele muis in de vorm van een zomerse vlotter, luisterend naar de naam Tube, brengt je steeds opnieuw in zomerse stemming. Door gebruik te maken van de touch scroll technologie is het volume van de body gereduceerd, zodat het meer lijkt op een trackpad-muis hybride in termen van vorm en functie. De muis kan in- en uitgeschakeld worden door op de bovenbuis te drukken. Hoewel de student die dit concept heeft bedacht nog wel wat moet sleutelen aan vorm en functie van de muis om ervoor te zorgen dat hij intuitief en comfortabel in gebruik is, is de kleur alvast een schot in de roos. De kleur geel wordt onder meer geassocieerd met plezier en geluk.

PRODUCT 5, 2020

CST_Art05.indd 20

10/09/2020 10:40

21

DE ÉÉNPITTER

DE ÉÉNPITTER: FONS BROESS → Nederland telt vele ontwerpbureaus, maar er zijn ook ontwerpers die ‘voor zichzelf’ werken. Zoals Fons Broess.

Schaalmodel Qibbel fietszitje

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Fons Broess

Serv

Ampullenbreker Eurotrol

ies ‘E

asy’,

Huts

chen

Reut

her

Zoektocht naar de essentie Welke opleiding heb je gedaan?

HTS Werktuigbouwkunde Constructietechniek en The Design Academy.

Wanneer ben je voor jezelf begonnen?

In 2000, daarvoor werkte ik een jaar voor ontwerpbureau FLEX/design.

Waar is je werkplek?

Ik woon in Arnhem aan de rand van het bos. In mijn huis heb ik twee ateliers, een teken-atelier en een uitgebreide modelbouw-werkplaats.

Wat doe je precies?

Ik ondersteun bedrijven met het innoveren en vormgeven van hun commercieel product. Daarbij combineer ik mijn technische innovatieve vaardigheden met een vriendelijke tactiele vormgeving. Ik houd van een pragmatische aanpak en maak vanaf de start ruimtelijke schetsen in het desbetreffende materiaal. Door deze 3d-schetsen krijg ik een dieper inzicht in de werking en betekenis van het product. Deze zoektocht naar de essentie resulteert in een tijdloos en duurzaam product. Met mijn signatuur van organisch / menselijke curves en details creeër ik een aaibaar design voor de gebruiker.

Je ontwerpt ook kunst?

Naast mijn werk als ontwerper creëer ik met kunstenares Barbara Recourt beelden voor in de openbare ruimte. Deze kunstprojecten zorgen voor verbinding tussen de beschouwers en verbreding van mijn creatieve horizon.

Op welk ontwerp ben je het meest trots?

Op het porseleinen servies ‘Easy’ voor Hutschen Reuther.

De plooien en deukjes in het servies refereren aan de menselijke huid en vormen samen een glooiend

landschap op tafel. Het ontwerp kreeg een Red Dot Design Award.

Het innovatieve kinderfietszitje ‘Air’ voor Qibbel is met een klein team ontworpen. Samen met een ervaren constructeur en een bevlogen directeur is dit zitje in korte tijd gerealiseerd. Het superlichte zitje heeft een comfortabel rugpand van textiel (nylon mesh) en is bekroond met een Baby Innovation Award.

Wat is je laatste gerealiseerde ontwerp?

Een ampullenbreker voor Eurotrol. Met dit product kan je op een veilige wijze ampullen breken.

Waar werk je momenteel aan?

Een hoogwaardig papieren composteerbaar bestek. In april 2021 wordt plastic wegwerpbestek verboden. Het bestek dient als milieuvriendelijk alternatief.

Wie is je favoriete designer/ontwerper?

Het Japanse ontwerpbureau Nendo.

Waarom is het ontwerpvak zo leuk?

De zoektocht naar meerwaarde en essentie in een product fascineert mij. Wat geeft dit product bestaansrecht? De variëteit in onderzoeksgebieden (productieproces, interactie, rituelen, materialen, kleur) biedt mij elke keer de kans het wiel opnieuw uit te vinden. Als ik mezelf en de klant hiermee uiteindelijk verras, weet ik dat het product geslaagd is.

Info → www.studiofons.nl

PRODUCT 5, 2020

CST_Art05.indd 21

10/09/2020 10:40

22

FLOW

CIRCULAIR VERBRUIK → Hoe krijgen we grip op de alsmaar groeiende stroom verpakkingen en verbruiksproducten? Dat is het centrale thema in ‘Products That Flow’. Het boek reikt inspirerende oplossingen aan voor zowel circulaire businessmodellen als ontwerpstrategieën en is nu beschikbaar in een Nederlandstalige uitgave.

Products That Flow

TEKST en BEELD BIS Publishers / Walter Wijnhoven

aankoop hun waarde. Om te zorgen dat ook zij in een circulaire economie gaan passen, is een andere strategie nodig”, aldus auteur Siem Haffmans. Products That Flow staat vol aansprekende voorbeelden hoe je dergelijke producten op een winstgevende manier circulair kunt maken. Het belangrijkste is om controle te krijgen over de stroom verpakkingen en producten.

Het boek geeft daarvoor een toolbox met mogelijkheden om uit te putten, want er is niet één oplossing.

Mensen produceren en consumeren zoveel ‘fast moving consumer goods’ dat de effecten daarvan onbeheersbaar worden.

Van verpakkingen, toiletartikelen en plastic bestek tot medische disposables, kleding en gadgets: na kort gebruik beschouwen we ze als afval. “Verbruiksproducten verliezen heel snel na

22

PRODUCT 5, 2020

CST_Art05.indd 22

CREATIEVE SAMENWERKING Products That Flow (Nederlandse editie) ontstond vanuit een creatieve samenwerking tussen industrieel ontwerper Siem Haffmans, onderzoeker Marjolein van Gelder, schrijver Ed van Hinte en grafisch vormgever Yvo Zijlstra en is uitgegeven door BIS Publishers. Ook in het boek komen creatieve samenwerkingen voor, zoals het composteerbaar servies voor het Rijnstate Ziekenhuis in Arnhem. Het servies is ontworpen door fooddesigner Katja Gruijters en productdesigner Fons Broess.

Lees meer over Fons in de rubriek ‘De éénpitter’ in deze editie van Product.

Info → www.bispublishers.com en www.partnersforinnovation.com

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 10:40

MACHINEVEILIGHEID

Blootstelling aan een gevaar Blootstelling aan een gevaar – de derde parameter uit het rijtje voor het inschatten van een risico. De frequentie van optreden en de daarmee samenhangende duur van die blootstelling, vormen een belangrijk onderdeel van de hoogte van het risico. Dit is ook vaak een moeilijke inschatting, want sommige werkzaamheden vinden bijvoorbeeld regelmatig plaats. Echter kan die regelmatigheid ook zitten in bijvoorbeeld ‘een keer per jaar’.

In de basis zijn er een tweetal soorten ernst van een gevaar.

Het lijkt raar om dat bij de blootstellingsduur en frequentie te bespreken, maar dit zal snel duidelijk worden. Er zijn gevolgen die ‘acuut’ optreden en er zijn er die een ‘chronisch’ proces doormaken (de ‘incubatietijd’). Denk hierbij bijvoorbeeld aan een snee in de vinger die direct voor letsel aan de vinger zorgt (van lichte snijwond tot het doorsnijden van een pees). En aan de andere kant een vorm van ernst die een lange incubatietijd kan hebben. Dit kunnen allerlei soorten gevolgen zijn, bijvoorbeeld het ontwikkelen van longkanker op latere leeftijd door het gebruik van asbest in de vroegere woningbouw. Groot verschil in beide vormen van gevolg is dat het ene gevolg direct merkbaar is en het andere vaak ook een ‘hogere frequentie’ en daarmee totale blootstellingsduur heeft.

In de machinebouw zijn we geneigd sneller naar het acute gevolg en de daarmee samenhangende blootstelling en frequentie te kijken. De chronische ontwikkeling is vaak moeilijker te voorspellen, maar mag zeker niet worden vergeten. Denk aan gevolgschade als doofheid door lawaai (gehoorverlies), klachten aan de rug of RSI door veelvuldige repeterende handelingen of schade aan luchtwegen bij gebruik van gevaarlijke stoffen. Vaak is de blootstellingsduur per ‘shift of dag’ beperkt, maar gezien over de langere termijn wel zeker van belang. Bij gebruik van gevaarlijke stoffen of veel lawaai is deskundig onderzoek nodig om te bepalen wat er aan maximale concentraties mag zijn.

In de ISO 12100 wordt alleen de ‘blootstelling van de persoon aan het gevaar’ aangeduid. De frequentie wordt niet direct benoemd, aar is natuurlijk wel een belangrijk onderdeel van die de totale blootstelling. Dat maakt de blootstelling tot een component bestaande uit de frequentie (hoe

constructeur 08 / 09 - 2020

CST_Column_Drost.indd 23

vaak is iemand ergens) en de blootstellingsduur (hoe lang is die persoon er dan aanwezig). Voor de beoordeling is het van belang om beide facetten te onderbouwen. Iemand kan ergens heel vaak naar toe moeten, maar relatief korte tijd ergens bij zijn. Wat overall gezien kan worden als een ‘lage’ frequentie. Andersom geld natuurlijk ook.

Wat van belang is om rekening mee te houden bij het bepalen van de blootstelling en frequentie: • Waarom moet een persoon bij het gevaar aanwezig zijn?

Dit kan bijvoorbeeld een productiehandeling zijn, wegnemen / plaatsen van een product, oplossen van een storing, omstellen van een gereedschap van een machine.

Dit resulteert vaak in een ‘frequentie’.

• Hoelang (de duur) moet een persoon dan bij een onderdeel zijn? Dit is uiteraard afhankelijk van het waarom (de aard van toegang); Dit bepaald de duur.

ISO/TR 14121-2 geeft een duidelijk verschil tussen een lage en hoge blootstelling aan bij het gebruik van de’6-punten’ risicograaf. Dit onderscheid wordt ook vaak toegepast: • een lage blootstelling: twee keer of minder per shift of minder dan 15 minuten cumulatief per shift; • een hoge blootstelling: meer dan twee keer shift of meer dan 15 minuten cumulatief per shift.

Wat hier gelijk opvalt is dat ‘meer dan twee keer’ naar voren komt. Dat is in de praktijk snel het geval, waardoor dit leidt tot een hogere blootstelling en daarmee groter risico.

Bij andere methoden worden vaak de frequenties en blootstellingen nog specifieker gemaakt. Dit maakt het ‘makkelijker’ om invulling hieraan te geven. Bij het omschrijven van de feiten zoals die optreden is het van belang om de frequentie en duur te omschrijven. Wanneer dat gebeurt maakt uiteindelijk de methodiek niet meer zoveel uit.

MARTIJN DROST onafhankelijk adviseur machineveiligheid M.DROST@D-SC.NL

23

10/09/2020 09:23

INTERVIEW

De touwtjes in handen WIM VAN DER HOEK AWARD â&#x20AC;&#x201C; V: STEFAN SPANJER

Stefan Spanjer won in 2012 de Wim van der Hoek Award; hier toont hij de bijbehorende trofee.

(Foto: Bart van Overbeeke)

24

CST_interview.indd 24

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:24

In 2012 won Stefan Spanjer de Wim van der Hoek Award voor het ontwerp van een robothand. Zijn afstudeerwerk aan de befaamde Yale University ging over de aansturing van de vingers met behulp van kabeltjes. Met het ingenieursdiploma in de hand ging hij werken aan een concept voor glasbewassing met een kabelgestuurde robot. Als ondernemer heeft hij nu bij Kite Robotics de touwtjes in handen.

T E KST : H A N S VA N E E R DE N

Stefan Spanjer (Hengelo (Ov), 1988) speelde als kind met technisch Lego en kwam op de boerderij van zijn ouders veel met techniek in aanraking. Op het vwo vond hij natuurkunde een leuk vak; vooral het spel met krachten boeide hem en ook het construeren trok. Bouwen moest het worden als studie.

De keuze tussen werktuigbouwkunde in Enschede en bouwkunde in Delft werd beslecht in het voordeel van eerstgenoemde studie. “Dat ging breder dan alleen krachten en statica. Er zat bijvoorbeeld ook stromingsleer en dynamica in. Dat sprak mij aan, net als de campus.” Dus viel de keuze op de Universiteit Twente (UT).

‘In de praktijk’ De studie vond Spanjer vrij abstract, hij waardeerde vooral het projectonderwijs en de stage. “Na alle theorie kon ik bij een bedrijf kijken of ik er in de praktijk wat van kon.” Die stage liep hij in Oostenrijk – “goed voor m’n Duits en het skiën”.

Bij Datacon mocht hij de ‘foutenboom’ voor een ‘pick&place’-machine opstellen. “Ik moest uitzoeken welke factoren zorgden voor de grootste onnauwkeurigheden, om het systeem nog preciezer te kunnen maken. Daar zaten mechanische oorzaken bij, maar ook elektronische, sensortechnische en regeltechnische factoren en zaken als kalibratie en fysische aspecten. Daarvoor moest ik bij verschillende mensen binnen het bedrijf de kennis halen. Vervolgens heb ik er experimenten gedaan om te onderzoeken of mijn hypothese klopte. Ze gaven me veel ruimte om dat te doen en er kwam een goed resultaat uit, waar Datacon vervolgens verder mee kon om hun machine te verbeteren.”

‘Een blijk van waardering’ De buitenlandse stage was dus goed bevallen, al was de voorkeursbestemming, Amerika, niet haalbaar gebleken. Voor het afstuderen kwam het er wel van. Spanjer wist met hulp van zijn UT-afstudeerprof, Just Herder, een tijdelijke onderzoekspositie aan de befaamde Yale University te bemachtigen. “Yale is een geweldige universiteit en de Verenigde Staten een geweldig land, de mensen zijn enthousiast, ze willen altijd helpen en denken proactief mee.” Daar deed hij onderzoek aan het ontwerp van een robothand waarvan de vingers met kabeltjes werden aangestuurd. Dat rondde hij uiteindelijk af in de UT-vakgroep Werktuigbouwkundige Automatisering en Mechatronica, met twee congrespublicaties. De jury voor de Wim van der Hoek Award was onder de indruk en ook Yale was blij met Spanjer’s werk en deed hem het aanbod om er c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_interview.indd 25

aansluitend te komen promoveren. “Dat was een blijk van waardering.”

‘Ik houd van uitdagingen’ In plaats daarvan besloot Spanjer echter om te onderzoeken of hij op basis van zijn werk aan de robothand een bedrijf kon beginnen. “Daar had ik in Amerika al naar gekeken en in Nederland heb ik dat samen met mijn afstudeerbegeleiders verder uitgewerkt. We hadden verschillende ideeën voor een robotgrijper, maar konden er op dat moment geen markt voor identificeren. Uit marktonderzoek dat ik nog wel heb gedaan, kwam ook geen groot probleem dat we ermee zouden oplossen.” Niet voor één gat te vangen verkende hij vervolgens de potentie van ander UT-onderzoek, aan grofstoffelijker kabelrobotica – geïnspireerd door het Amerikaanse avontuur. “In New York met zijn vele hoge gebouwen zag ik mensen abseilend of in een gondel handmatig de ramen wassen. Dat is repeterend en gevaarlijk werk. Zou het niet veiliger en economi-

'NA ALLE THEORIE ..

KIJKEN OF IK ER IN DE PRAKTIJK WAT VAN KON’ scher zijn om dat te automatiseren?” Spanjer onderzocht de technische mogelijkheden en de commerciële interesse. Dat deed hij uit met hulp van zijn afstudeerprof en Kennispark Twente (nu Novel-T), de organisatie die ondernemerschap vanuit de UT wil stimuleren. Zo schoof hij richting het ondernemerschap. “In mijn opleiding heb ik daar geen onderwijs in gehad; dat vond ik achteraf wel jammer. De minor business administration die ik volgde om ook iets niettechnisch te doen, heeft er wel aan bijgedragen. Ik heb niet bewust van jongs af aan ondernemer willen worden, maar ben er geleidelijk ingegroeid. Wel houd ik van uitdagingen, dingen oplossen juist als het lastig wordt.”

‘Alle seinen op groen’ Projectontwikkelaars, architecten en gebouweigenaren waren meteen enthousiast toen Spanjer hen benaderde. “Uit nader onderzoek bleek dat er veel ongelukken gebeurden met gondelsystemen.” Dus zette hij zich aan het ontwerp van een kabelrobot die over de gevel van een flat kan kruipen om de ramen te wassen. In 2014 richtte hij Kite Robotics op en schakelde afstudeerders van de UT en hogeschool Saxion in bij de ontwikkeling. “We zijn echt vanaf nul begonnen. Na enkele prototypes hadden we eind 2015 de eerste ‘fullscale’ robot op een gevel in actie.” Op de UT kon hij een beroep doen op de kennis en faciliteiten van Just Herder’s vakgroep.

En het Facilitair Bedrijf stelde een gebouw beschikbaar voor de eerste testen. “Veel gebouweigenaren zagen toch vooral een risico als we iets aan hun gevel gingen hangen, maar aan de UT stonden alle seinen meteen op groen.” > 25

10/09/2020 09:24

‘Alles moest lichtgewicht’ Met vier kabels is de bewassingsrobot – roterende borstel, toevoer van water met ‘sop’ en actuatoren die de kabels inhalen of juist laten vieren – ‘opgehangen’ aan de hoeken van de gevel. Met een slimme ‘setup’ van vier kabels kan de robot in één keer een hele gevel bestrijken. Een vijfde kabel zorgt voor water- en stroomtoevoer. Technische uitdagingen waren er volop in de ontwerpfase, te beginnen bij de besturing van de robot over een uitzonderlijk groot oppervlak, waarbij de zwaartekracht een grote rol speelt. “Alles moest lichtgewicht

‘HET BOEK VAN KOSTER HEBBEN WE HIER OP KANTOOR LIGGEN’ worden, anders zouden de actuatoren sterker moeten worden uitgevoerd, waarop het systeem zwaarder zou worden en alles weer sterker moest worden ontworpen, enzovoort.” De kabeldynamica was een thema op zich: de kabels kunnen gaan ‘zingen’ en rekken onder hun eigen gewicht. Het denken in vrijheidsgraden en het rekenen aan kracht- en positiesturing uit Spanjer’s afstudeeronderzoek kwamen hier weer volop van pas. “Het boek van Koster (Van der Hoek’s opvolger, die van 26

CST_interview.indd 26

de TU Eindhoven naar de UT verhuisde, red.) hebben we hier op kantoor liggen.” Omdat er geen mensen op de gevel werken, is het systeem in principe inherent veilig, maar alleen als het technisch veilig is uitgevoerd. “We hebben grote veiligheidsmarges op de materialen en componenten ingebouwd en met sensoren kunnen we alles continu monitoren, zodat we preventief onderhoud kunnen plannen. De kabels zijn robuust uitgevoerd, van extreem licht en sterk kunststof, en lopen netjes over katrollen.”

‘Veel rekenen en simuleren’ Inmiddels is de bewassingsrobot gecertificeerd voor gebruik in Europa. Via keuringsinstanties is onafhankelijk onderzoek uitgevoerd naar de reinigingsgraad, met nulmetingen en metingen na het wassen. Er draaien al enkele systemen, onder meer bij Centraal Station Utrecht, en Spanjer werkt aan diverse projecten in binnen- en buitenland, in landen als Duitsland, België en Engeland. Ook heeft hij contacten in Manhattan.

Het huidige systeem is geschikt voor inzet tot 100 meter hoogte, afhankelijk van hoe glad de gevel is. “We zijn nu bezig met de opschaling naar echte wolkenkrabbers, tot 300 meter hoogte. De wind wordt dan een nog grotere factor. De kabels kunnen dan meer gaan zwiepen, maar dat is ‘control’-technisch uitstekend op te lossen.”

‘Met architecten om tafel’ Het systeem komt in beeld voor bestaande gebouwen uit economische en/of veiligheidsmotieven of vanwege technische constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:24

Op Centraal Station Utrecht komt links een bewassingsrobot van Kite Robotics in actie. (Foto: Bart van Overbeeke)

WIM VAN DER HOEK AWARD

In 2004 werd de Wim van der Hoek Award ingesteld ter gelegenheid van de tachtigste verjaardag van de nestor in de constructieprincipes. Wim van der Hoek (1924-2019) werkte bij Philips CFT (Centrum voor Fabricage Technieken) en was buitengewoon hoogleraar Ontwerpen en Construeren in de afdeling Werktuigbouwkunde aan de Technische Hogeschool/Universiteit Eindhoven.

Voor de bedrijfsmechanisatie verdiepte hij zich in de nauwkeurigheid van bewegen en positioneren en de beheersing van de dynamiek in machines. Daarmee legde hij de basis voor de typisch Nederlandse invulling van de mechatronica.

De naar hem vernoemde, jaarlijkse constructeursprijs is bedoeld voor het beste afstudeerwerk aan de technische universiteiten en hogescholen in Nederland en België, in termen van ontwerpkwaliteit, onderbouwing, innovativiteit en geschiktheid voor onderwijsdoeleinden. Stefan Spanjer was in 2012 de zevende winnaar.

problemen met de huidige installatie. “Deze markt staat eigenlijk al 100 jaar stil. Als mensen gaan zoeken naar een oplossing, vinden ze ons via internet.” Voor nieuwbouw krijgt Spanjer al veel vragen van ontwikkelaars en architecten. “Het levert in de ontwerpfase veel voordeel op als ze rekening kunnen houden met ons systeem. Ik zit regelmatig met architecten om tafel om hen te adviseren.” Wat dat betreft vindt hij het “gaaf ” dat hij zijn tweede studiekeus, bouwkunde, bewust of onbewust toch in zijn werk heeft laten sluipen. In eigen land heeft Kite Robotics een prestigieus project gescoord voor de nieuwbouw van het RIVM in Utrecht, waar de start-up c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_interview.indd 27

twee systemen kan leveren, één voor de gevel en één voor het atrium. Kite werd onder meer uitverkoren vanwege de economische voordelen en de lage ‘footprint’ van zijn bewassingsrobots, die veiliger en energiezuiniger zijn dan de inzet van glazenwassers. Dat droeg eraan bij dat het gebouw gekwalificeerd is voor het hoogste niveau, BREEAM Outstanding, van het internationale BREEAM-meetinstrument voor de duurzaamheid van gebouwen.

‘Eerste project in Amerika’ Zo is Spanjer op hoofdlijnen nog wel betrokken bij het ontwerp van Kite-systemen, maar fungeert hij toch vooral als ondernemer en sparringpartner. “In die gesprekken met architecten bijvoorbeeld kan ik een goede inschatting maken of iets technisch mogelijk is of niet en zo niet, of wij iets kunnen aanpassen in ons systeem. Ik vind het geweldig om samen met het team een nieuw product te ontwikkelen en succesvol te introduceren in de markt. Mijn ambitie is om van Kite Robotics een groot bedrijf te maken. Daarvoor moeten we de komende jaren flinke vervolgstappen zetten, op commercieel en technisch-organisatorisch vlak. Door standaardisatie plus een modulaire opbouw van het ontwerp kunnen we makkelijker inspelen op klantwensen en daardoor meer projecten uitvoeren. Over twee tot drie jaar willen we het eerste project in Amerika doen.” Bij Stefan Spanjer is de ‘American Dream’ nog springlevend.

WWW.KITEROBOTICS.COM

27

10/09/2020 09:24

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN

Pakken met precisie en power HET BEKROONDE AFSTUDEERWERK VAN STEFAN SPANJER In 2012 gaat de Wim van der Hoek Award naar Stefan Spanjer voor zijn afstudeerwerk aan de Universiteit Twente en de Amerikaanse Yale University: “Improved Grasp Robustness through Variable Transmission Ratios in Underactuated Fingers”. Het VanderHoekse denken in termen van vrijheidsgraden helpt hem bij het ontwerp van een robuuste aansturing van de vinger van een robothand. Zo’n hand moet een object nauwkeurig en krachtig kunnen oppakken.

H A N S VA N E E R DE N

Van oudsher zijn industriële robots uitgerust met grijpers voor het oppakken van identieke voorwerpen met bekende afmetingen, gewicht en positie.

Dergelijke grijpers zijn eenvoudig te ontwerpen en te programmeren wat betreft klemkracht, oriëntatie en bewegingsverloop. Uitdagender wordt het als een robot onderling verschillende objecten, waarDe BarrettHand is een voorbeeld van een robothand met ondergeactueerde vingers. (Bron: robots.ros.org/ barrett-hand, support.barrett.com)

28

CST_Art01.indd 28

van vorm en samenstelling vooraf niet altijd bekend zijn, moet kunnen manipuleren. Dat is tegenwoordig aan de orde van de dag in de industrie en de logistiek – denk aan de verwerking van pakketjes in distributiecentra – en in de toekomst wellicht ook in het huishouden. Daarvoor zijn flexibele grijpers gevraagd.

Natuurlijke inspiratie Voor het ontwerp van een ‘intelligente’ manipulator grijpen constructeurs vaak terug op de natuur als bron van slim design. De grijper wordt dan een ‘hand’, uitgerust met twee of meer ‘vingers’, elk voorzien van twee of drie ‘kootjes’ die in ‘gewrichten’ met assen/scharnieren aan elkaar en aan de ‘handpalm’ zijn verbonden. Een cruciale ontwerpopgave betreft de besturing van die robothand. De natuurlijke reflex van de ontwerper is om alle kootjes, die in het eenvoudigste geval elk corresponderen met een vrijheidsgraad, afzonderlijk te gaan aansturen met een actuator. Dat geeft immers maximale bewegingsvrijheid en flexibiliteit. Het resultaat is een complex ontwerp dat vanwege het grote aantal actuatoren zwaar is en veel energie verbruikt. Een alternatief wordt weer aangedragen door de natuur. In de menselijke hand is voor elke vinger (exclusief de duim) de beweging van het distale kootje (aan het uiteinde) namelijk gekoppeld aan de beweging van het middelste kootje.

Voor de actuatie van twee vrijheidsgraden is dus slechts één pees als actuator nodig; er is dus sprake van onderactuatie. constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:26

Evenwichtspunt

Vast object Wrijvingskegel

Contactkracht object Trekkracht

Reactiekracht in distale gewricht

Kabel

Poelie in proximale gewricht

Eenvoudig modelsysteem: een vinger met twee kootjes, waarvan het distale (bovenste) kootje wordt aangedreven door een kabel. Er is sprake van evenwicht als de drie krachtvectoren elkaar snijden in een punt (het evenwichtspunt) dat binnen de wrijvingskegel ligt.

Verbetering van grijpgedrag Onderactuatie heeft als voordeel ten opzichte van volledige (statisch bepaalde) actuatie dat de uitvoering relatief simpel is. Ook is er minder sensoriek nodig om de bewegingen van de (kleinere hoeveelheid) motoren goed te kunnen aansturen. Keerzijde is dat de greep die de vinger of vingers uitoefenen in sommige gevallen minder stabiel is, afhankelijk van de specifieke situatie. Verbetering van het grijpgedrag is dan ook een van de grote uitdagingen voor constructeurs van robots. Bij kleine voorwerpen bijvoorbeeld zal in het algemeen sprake zijn van een zogeheten precisiegreep (‘precision grasp’ in het Engels). Daarbij heeft elke vinger slechts één contactpunt met het betreffende object. Onder invloed van externe verstoringen, zoals schokken, kunnen de vingers hun greep op het object verliezen. Stefan Spanjer onderzoekt in zijn afstudeerproject onder welke voorwaarden zo’n precisiegreep wel robuust is. Tevens bestudeert hij de overgang naar de stabielere situatie van de omhullende greep (‘power grasp’), waarbij een vinger twee of meer contactpunten heeft met het object.

Evenwichtspunt Om het probleem conceptueel en wiskundig goed in de greep te krijgen, definieert Spanjer een uiterst eenvoudig modelsysteem. Dat model bestaat uit een vinger met twee kootjes aangedreven door een kabel (bij wijze van ‘pees’). Het proximale kootje is scharnierend aan de vaste wereld verbonden. Het distale kootje maakt voor een precisiegreep contact c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art01.indd 29

Voor maximale stabiliteit wordt het evenwichtspunt verschoven naar het midden van de wrijvingskegel. Dat gebeurt door het veranderen (hier: het vergroten) van de diameter van de poelie waarover de kabel loopt die voor de trekkracht zorgt.

Experimentele opstelling voor het meten van de contactkracht tussen object en distale kootje.

met een voorwerp dat zelf ook weer aan de vaste wereld is verbonden. De kabelkracht vertaalt zich in een klemkracht. In de twee gewrichten (proximaal en distaal) zorgen torsieveren ervoor dat de vinger weer open gaat staan als de klemkracht afneemt. De hamvraag is nu: is het contact stabiel, is er sprake van evenwicht, – of gaat het kootje schuiven over het object? Voor het beantwoorden daarvan past Spanjer de theorie van het evenwichtspunt toe. Er is sprake van evenwicht als de krachtvectoren die op het distale kootje inwerken door één punt, het zogeheten evenwichtspunt, gaan (en als resultante nul hebben). Het gaat om drie > Rond object (aluminium)

Krachtopnemers

Contactoppervlak (acrylgecoat) Distale gewricht Kabel (pees)

Poelie met variabele diameter Trekkabel

29

10/09/2020 09:26

De poelie met asjes waarover de kabel loopt bestaat uit twee schijven met respectievelijk radiale en gekromde sleuven. Elk asje kan vrij bewegen in één radiale en één gekromde sleuf.

Verdraaiing van de twee schijven ten opzichte van elkaar zorgt voor een verandering van de diameter van de poelie.

Gekromde sleuf Radiale sleuf Beweegbaar asje

krachten: de trekkracht van de kabel, de reactiekracht in het distale gewricht (tussen de twee kootjes) en de contactkracht die het object op het kootje uitoefent. Deze contactkracht is een optelsom van de normaalkracht en de (variabele) tangentiële wrijvingskracht die het schuiven kan tegengaan. De wrijvingskracht varieert van nul (er is geen enkele aandrang tot schuiven, dus de tegenwerkende wrijving hoeft niet in actie komen) tot een maximumwaarde die gelijk is aan het bekende product van wrijvingscoëfficiënt en normaalkracht. Het resultaat is dat het evenwichtspunt moet liggen binnen een zogeheten wrijvingskegel; deze kegel representeert het bereik van de wrijvingskracht, die in twee richtingen kan werken. Om maximale stabiliteit te bereiken, moet het evenwichtspunt naar het midden van de wrijvingskegel worden gebracht. Spanjer realiseert dit door te spelen met de richting van de trekkracht die de kabel uitoefent.

Daartoe laat hij deze kabel in het proximale gewricht over een poelie lopen waarvan de diameter kan worden gevarieerd.

Ingenieuze meetopstelling Spanjer rekent de wiskunde van zijn modelsysteem compleet door en bouwt een opstelling om zijn theoretische benadering te testen. Voor de poelie met variabele diameter maakt hij een ingenieuze constructie, bestaande uit twee schijven met respectievelijk radiale en gekromde sleuven. De poelie bevat een aantal asjes waarover de kabel loopt. Elk asje kan vrij bewegen in één radiale en één gekromde sleuf. Verdraaiing van de twee schijven ten opzichte van elkaar laat elk asje in radiale richting verschuiven, waardoor de diameter van de poelie toe- of afneemt. Met twee 30

CST_Art01.indd 30

opnemers meet Spanjer de contactkracht (normaal+ wrijvingskracht) die het object uitoefent op het distale kootje. Dat kootje is voorzien van een acrylcoating om voldoende wrijving en dus goed meetbare signalen te genereren. Hiermee toont hij aan dat de wrijvingskracht inderdaad naar nul is terug te brengen door de diameter van de poelie zo te veranderen dat maximale stabiliteit van het contact (de precisiegreep) wordt bereikt.

Potentieel stabieler De evenwichtspositie voor de precisiegreep is echter, met enige speling dankzij de wrijving, metastabiel. Bij te grote verstoring gaat de vinger schuiven, omdat de (maximale) wrijvingskracht niet groot genoeg is om dat tegen te gaan. Het kan daarom nodig zijn van een precisiegreep over te gaan naar een omhullende greep, die wel intrinsiek stabiel is, zoals Spanjer met berekeningen aantoont.

Dat doet hij voor een modelsysteem met één vrijheidsgraad voor het object, namelijk een beweging in verticale (y-) richting. Daarvoor berekent hij vereenvoudigd de potentiële energie van de vinger.

Die bestaat uit de bijdragen van de twee torsieveren in de gewrichten en de arbeid die de trekkracht kan verrichten. De curve voor de energie als functie van de y-coördinaat vertoont een absoluut minimum (de omhullende greep) en een lokaal maximum (de precisiegreep). Voor de stabiliteit van de greep loont het dus om van precision naar power mode te gaan, door de diameter van de poelie te verkleinen. Met een experiment valideert Spanjer zijn model.

Binnen handbereik Zo heeft Spanjer twee recepten ontwikkeld voor constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:26

Object

-0.05

Potentiële energie Potential energy(J) (J)

-0.1

Evenwichtspunt

-0.15 -0.2 -0.25 -0.3 -0.35 -0.4 0.02

0.04

0.06 0.08 0.1 0.12 y-position object (m)

0.14

0.16

y-positie object (m)

Potentiële energie van een eenvoudig modelsysteem met één vrijheidsgraad voor het vast te pakken object. Bij het minimum rond y = 0,06 m voert de vinger een power grasp uit, bij het maximum rond y = 0,14 m een precisiegreep. Deze laatste toestand is dus metastabiel.

het vergroten van de stabiliteit van de greep van een robotvinger. De jury voor de Wim van der Hoek Award is vooral gecharmeerd van de eenvoud van zijn ontwerp en de uitstekende wiskundige uitwerking. “Verrassend zoals hij met vrijheidsgraden speelt en kracht- en positiesturing in een compacte hand heeft weten te combineren.” Zijn onderzoek heeft hij uitgevoerd aan de Universiteit Twente (UT) en in het Grab Lab aan de Amerikaanse Yale University. “De professor aan Yale geloofde niet in de theorie van het evenwichtspunt. Maar toen ik hem het experiment liet zien dat die theorie bevestigde, bood hij me gelijk aan dat ik kon blijven voor een promotieonderzoek.” Maar Spanjer slaat het aanbod af; nog vier jaar onderzoek doen past niet bij hem. Na een kort intermezzo aan de UT gaat hij als ondernemer aan de slag met een andere

Model Q, een resultaat van het Yale OpenHand Project, bevat twee onafhankelijk aangedreven, nauwkeurig grijpende vingers en een roterende set van twee krachtig grijpende vingers. In totaal telt Model Q slechts vier actuatoren. (Bron: www.eng.yale.edu/grablab/openhand)

c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art01.indd 31

In deze opstelling kan een object vrij in verticale richting bewegen. Hier wordt de overgang van precision naar power grasp in gang gezet door verkleining van de diameter van de poelie.

kabelgestuurde robottoepassing, voor de bewassing van hoge gebouwen. Het onderzoek aan robothanden gaat uiteraard wel door. In het Grab Lab loopt het Yale OpenHand Project, een initiatief om met open-source hardware het ontwerp en de toepassing van robothanden te bevorderen. Rapidprototyping-technieken moeten helpen de evolutie van die handen te versnellen. Aan de UT is de leerstoel Precision Engineering later gaan werken aan het ontwerp van prothetische vingers met elastische scharnieren. Een elastisch scharnier beweegt binnen de elastische grenzen van een materiaal, kent geen wrijving en speling en vertoont nauwelijks hysterese. Het voordeel daarvan is dat de aansturing heel voorspelbaar is. Bovendien is een vinger met elastische scharnieren als één onderdeel, monolithisch, met 3D-printen te fabriceren – relatief eenvoudig en goedkoop. Uiteindelijk brengt dat de introductie van een prothetische hand met meerdere van zulke vingers binnen handbereik.

Een prothetische vinger met elastische scharnieren, met 3D-printen vervaardigd uit één stuk.

(Bron: L. Garcia Rodriguez, PDEng thesis, Universiteit Twente, 2018)

31

10/09/2020 09:26

32

CST_Column.indd 32

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:26

PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT

Van documenten naar data Een van de belangrijke trends die de goeroes zien in PLM is de overgang van document- naar data-georiënteerd werken.

Het probleem met documenten is dat een nieuwe versie doorgaans maar in kleine details verschilt van de oude, zodat beide versies overwegend dezelfde gegevens bevatten en dus redundant zijn. Dat is slecht omdat redundantie altijd problemen veroorzaakt. Misschien hebt u zin om met mij eens te kijken in hoeverre data-georiënteerd werken iets verandert.

Oorspronkelijk, decennia geleden, werden producten en componenten gespecificeerd op tekeningen die werden opgeslagen in een grote brandkast en in kopieën gedistribueerd over alle partijen die informatie over het product nodig hadden. Dat betekende redundantie: hetzelfde gegeven vastgelegd op verschillende plaatsen. Als dat gegeven verandert, dan is het lastig zeker te stellen dat die wijziging tijdig op alle plaatsen wordt doorgevoerd. Dure fouten zijn het gevolg.

Ook zijn 2D-tekeningen aangewezen op drie aanzichten, zodat hetzelfde detail in meerdere aanzichten herhaald kan zijn. Weer redundantie met gevaar voor fouten.

Tegenwoordig zijn tekenplanken en brandkasten vervangen door 3DCAD- en PLM-systemen. Er zijn geen aanzichten en geen kopieën meer, dus probleem opgelost. Was het maar waar. Productgegeven worden gebruikt en gekopieerd in verschillende systemen zoals PLM, ERP, CNC, MES etc. dus de ‘product lifecycle’ zit nog boordevol redundantie. Hoewel er geen tekeningen meer zijn, bevat een 3DCAD-file nog steeds grote hoeveelheden gegevens en die files worden in versies gewijzigd en gekopieerd naar de verschillende lifecycle-partijen. De oude tekeningen zijn 1:1 vervangen door 3DCAD-files en elke partij heeft een subset uit die file nodig en voegt er andere informatie aan toe. Zo komt het probleem van de verschillende aanzichten weer terug, maar nu onder de titel ‘multi BOM’. Waar het organiseren van consistentie binnen een organisatie al lastig is, is het over een netwerk een ondoenlijke zaak. Vandaar de roep om documenten te vervangen door data. Iedere partij heeft zijn eigen details bij hetzelfde product en via links wordt voor elk gebruik het juiste ‘aanzicht’ gegenereerd. Maar hoe simpel zou dat zijn?

Wat zijn de elementaire data-elementen van een 3DCAD-model? Een product is een samenstelling van subsamenstellingen die uiteindelijk zijn opgebouwd uit mono’s.

De mono is dus de kleinste eenheid van geometrische specificaties. Elke mono krijgt daarom zijn eigen CAD-file. Elke (sub)samenstelling wordt gespecificeerd door zijn stuklijst.

Zo’n mono is opgebouwd uit features als balk, cilinder, bol, c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Column.indd 33

gat, afronding et cetera. Van elk feature worden de afmetingen, de positie en de oriëntatie bepaald door een aantal parameters. In data-termen kunnen we ons een feature voorstellen als een object met zijn parameters als attributen. Die feature-objecten zijn dan de kleinste data-elementen in het model. Elk object heeft een globaal unieke identifier.

Als je nu kopieloos wil werken, dan kopieer je niet het hele CAD-bestand van een mono of samenstelling, maar je geeft alleen de object-identifier. Daarmee kan het systeem feilloos de attribuutwaarden van het object vinden. Zo kun je, waar ook ter wereld, een compleet product, maar ook een enkel feature in beeld krijgen. Als het product gespecificeerd is met naast de e-BOM ook een p-BOM, dan zijn het e-item en het corresponderende p-item verschillende objecten, met elk hun specifieke BOM. Uiteraard heeft het p-item een link met het bijbehorende e-item en omgekeerd. Hetzelfde geldt voor de revisies van beide items en de exemplaren die van het p-item geproduceerd zijn. Elk productexemplaar heeft dan weer een BOM voor as-ordered, as-build, as- delivered, as-maintained.

Zijn er dan nog documenten nodig? Nee dus. CAD-files zijn niet meer nodig. In feite is een mono een stuklijst van features. Geef je viewer de link naar een product, component of zelfs een afzonderlijk feature, en hij genereert een 3D-beeld voor je in elk gewenst aanzicht.

Hoe moet dat met versies als op feature-niveau nieuwe versies kunnen worden gemaakt? Hier kan de vertrouwde fff-methode worden toegepast. Als de wijziging invloed heeft op de toepasbaarheid van een hogere samenstelling, dan krijgt die ook een nieuwe versie. Overigens verdwijnt met de documenten het onderscheid tussen versie en revisie.

Eigenlijk verandert er niets voor de gebruiker van de productgegevens. Er blijft gewoon gelden dat je voor het toepassen van een product de laatst vrijgegeven versie moet hebben. Het verschil is dat de object-identifier je feilloos leidt naar de juiste specificaties. Je hoeft niet te kiezen, dus je kunt ook geen fouten meer maken.

Als het zo eenvoudig is, waarom stappen we dan niet morgen al van de documenten af? Vraag dat maar eens aan uw PLM-leverancier.

HENK JAN PELS gepensioneerd universitair hoofddocent bedrijfskundige informatica (TU Eindhoven), is onafhankelijk consultant, gespecialiseerd in Product Data Management.

H.J.PELS@OUTLOOK.COM

33

10/09/2020 09:26

MACHINEONDERDELEN

Een helikopter als luchtvracht VEILIGHEIDSDEMPERS OP MAAT IN KLANTSPECIFIEK SJORSYSTEEM

Luchtvracht veilig op de plaats van bestemming krijgen. Een delicate aangelegenheid op zich. Maar wat als de vracht uit helikopters bestaat? Die bijvoorbeeld eenmaal op de plaats van bestemming onmiddellijk de lucht in moeten kunnen? Om in een crisissituatie humanitaire hulp te verlenen? Het Duitse SMJ Sondermachinen bouwt voor dergelijk speciaal transport zekeringsmiddelen op maat – met dempingselementen van ACE Stoßdämpfer.

"Het zekeren van lading is belangrijk.

Bij het luchttransport van helikopters groeien de eisen. Veiligheid heeft hierbij de hoogste prioriteit", vat Marcus Stadler, directeur van SMJ Sondermaschinenbau de kerntaak van veilig helikoptertransport duidelijk samen. Het bedrijf, dat hij en zijn zakenpartner Steffen Jahn leiden, ligt niet ver ten noorden van de luchthaven van München in Kirchdorf an der Amperr.

Het is een van de innovatieve gespecialiseerde ondernemingen die onder andere voor het veilige zekeren van luchtvracht in transportvliegtuigen, componenten en samenstellingen op maat ontwikkelen en maken.

Thuis in alle mogelijke industrieën wereldwijd, lost SMJ Sondermaschinenbau individuele vraagstukken op met maatwerk in in nauwe samenwerking met hun opdrachtgevers. Het werkterrein strekt zich uit van het ontwerp en de prototypebouw tot uiteindelijke serieproductie. "De intensieve samenwerking met onze klanten, vanaf het eerste idee tot en met de acceptatietest van het klantspecifieke eindproduct, is onze passie, trouw aan de bedrijfsslogan Solutions with passion", stelt Jahn.

Transport van helikopters Die werkwijze is ook van toepassing op 34

CST_Art06.indd 34

de vraag een effectieve en veilige zekering te bedenken voor het transport van helikopters met grote transportvliegtuigen. De binnenmaten van het laadruim zijn maar enkele centimeters groter dan de uitwendige afmetingen van het helikopterlichaam met een massa van bijna 3 t. Om nog maar te zwijgen van de rotorbladen en hun eigengewicht van enkele tonnen. Het laden als zodanig is al

INTENSIEF OPTREKKEN MET ONZE KLANTEN een lastige zaak, zelfs na het demonteren van de hoofdrotorbladen. Met behulp van een kabellier en ondersteund door een grote laadploeg wordt de helikopter over een hellingbaan naar binnen gebracht. Daarna wordt de helikopter aan de laadvloer vastgemaakt met sjorkettingen.

Speciaal sjorsysteem Aan SMJ de taak een sjorsysteem te ontwikkelen voor het bevestigen van de

transportkettingen aan de helikopter.

Het sjorsysteem moet tegelijkertijd voor transportveiligheid zorgen van de helikopter tijdens de luchtreis. Hier zijn speciale sjorvoorzieningen nodig die de optredende belastingen in de helikopterconstructie leiden. Uitgebreide eindige-elementenberekeningen en simulatie hebben SMJ geholpen in samenwerking met de vliegtuigfabrikant een dergelijk sjorsysteem te ontwikkelen. "Vooral de belastingintroductie in de afzonderlijke constructiepunten op de hoofdrotorkop en in de cabinevloer waren een grote uitdaging", aldus Stadler.

Meer dan 4,6g Behalve veilig zekeren moest ook het probleem van overbelasting van de constructie worden vermeden. Turbulentie door weersinvloeden, snelle richtingsveranderingen en de manoeuvres tijdens het opstijgen en landen leiden tot aanzienlijke krachtinwerking. Omdat verticale start- en landingsvliegtuigen massa-geoptimaliseerd ontworpen zijn en navenant fragiel, is het niet voldoende de helikopters met kettingen vast te zetten. De krachten die op de helikopter werken, een belastingveelvoud van meer dan 4,6g, meer dan viermaal het eigengewicht, kunnen structurele schade veroorzaken. constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:28

Het dempingssysteem van SMJ Sondermachinenbau zorgt voor een veilige zekering van het landingsgestel en het helikopterlichaam tijdens luchttransport.

Om dergelijke schade – die ook tijdens een inspectie na het luchttransport zeer moeilijk te detecteren is – te voorkomen, zijn oplossingen nodig die de constructie van de helikopter op betrouwbare wijze beschermen.

Hiervoor worden speciale dempingsystemen toegepast. In dit geval werkte SMJ Sondermaschinenbau GmbH daarbij samen met ACE Stoßdämpfer.

Laatstgenoemde heeft elementen in het portfolio, die zelfs bij harde landingen of noodlandingen over de dempingseigenschappen beschikken volgens de door de vliegtuigfabrikant gespecificeerde dempingscurve.

Meer dan schokdempers Net als SMJ staat ook ACE bekend om zijn op maatgemaakte oplossingen.

Diverse samenwerkingsverbanden hebben al geresulteerd in doorontwikkeling van bestaande en volledig nieuwe oplossingen, zoals structurele dempers voor persgereedschappen in de automobielsector.

Het portfolio van de fabrikant uit het Duitse Langenberg omvat meer dan alleen pure schokdempers. Op de vier terreinen dempingstechnologie, snelheidsregeling, trillingscontrole en veiligheidsproducten claimt het bedrijf een ‘ongeëvenaarde ervaring die in meest c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_Art06.indd 35

uiteenlopende gebieden van de industriële technologie zijn gelijke niet kent’.

‘Gemaakt’ Of het nu gaat om onderzoekstheorie of industriële praktijk, het bedrijf zet in de verschillende projecten in op nauwe samenwerking met de respectievelijke partners en wederzijdse kennisoverdracht. Dit is ook hier het geval, zegt Dieter Wohlschlegel, engineeringmanager bij ACE die de specifieke eisen en eerste kerngegevens als volgt toelicht: "Onze Tubus-productfamilie is ‘gemaakt’ voor deze toepassing van SMJ. Ze zijn gemaakt van een co-polyester elastomeer en worden gebruikt in de dempingstechnologie en als veiligheidsproduct. Ze zijn ook uitstekend geschikt voor het absorberen van traagheidskrachten onder extreme bedrijfsomstandigheden."

Terugkijkend beschrijft hij de samenwerking: "SMJ heeft als specialist voor luchttransportsystemen het totaalconcept voor de luchtvracht in opdracht van de klant behandeld. In de loop van de ontwikkeling werden we parallel door hen benaderd. ACE zou de demping voor zijn rekening nemen en SMJ het sjorsysteem en het totale dempingssysteem. Wij leveren de speciale Tubus aan hen en zij integreren onze compo-

nenten in hun totaalsysteem. Het voordeel is dat de klant minder aanspreekpunten heeft en dat de oplossing met gecombineerde competentie wordt ontwikkeld."

Harde landing Om het exacte type demper te bepalen is voor de maximale g-krachten (4,6g) bij een gewicht van iets minder dan 3 t van de helikopter, zonder rotoren, een energieabsorptie- respectievelijk kracht/ weg-karakteristiek gemaakt. Hierbij is rekening gehouden met het feit dat het landingsgestel van de helikopter een bepaalde mate van doorbuiging toestaat en dus een deel van de energie kan absorberen in het geval van een harde landing.

Wohlschlegel: "Maar die energieabsorptie is onvoldoende om schade aan de helikopter te voorkomen bij een ruwe landing of een turbulent transport. Als bijvoorbeeld een belasting van 10.000 N verticaal op de helikopter wordt uitgeoefend, vervormen de ‘skids’ met 0,03 m, dat wil zeggen 30 mm, en dat komt overeen met een bepaalde energieabsorptie van de skids. Hoe groter de belasting, hoe sterker de vervorming.

Op basis van deze waarden moesten de twee Tubus-veiligheidsdempers een speciale kracht/weg-karakteristiek > 35

10/09/2020 09:28

pingskarakteristieken. De modellen uit de TC-S-serie, die speciaal voor deze toepassing zijn aangepast, zijn oorspronkelijk ontwikkeld voor gebruik in kraaninstallaties. De dempers voldoen aan de internationale industrienormen van de Occupational Safety and Health Administration (OSHA) en de Crane Manufacturers Association of America, Inc. (CMAA).

Detail van het dempingsysteem met de op maat geproduceerde Tubusveiligheidsdempers.

hebben. Daarom moesten de dempers een specifieke vorm hebben, omdat ze ook in de constructie van het dempingssysteem van SMJ moesten passen.

“Volgens deze eisen hebben wij klantspecifieke speciale modellen gemaakt.

Omdat de afzonderlijke veiligheidsdempers vóór de levering moesten worden getest als bewijs van de karakteristieke curve, hebben we tijdens de ontwikkeling in tests met verschillende belastingen gewerkt. De Tubus die in speciaal voor deze toepassing zijn aangepast, maakt nu de extra benodigde energieabsorptie mogelijk en voorkomt zo schade aan de helikopterconstructie bij een extreme landing of door andere trillingen tijdens de vlucht".

Tot 1 miljoen belastingscycli De constructie- en veiligheidsdempers van de Tubus-productfamilies zijn als standaardproduct uit de catalogus binnen 24 uur in meer dan 140 verschillende uitvoeringen verkrijgbaar. Ze zijn volgens de makers een alternatief voor duurdere industriële schokdempers, als er geen precieze vertraging nodig is.

Deze toepassing bewijst dat ze ook in krappe ruimtes adequaat functioneren.

De dempers zijn uit één stuk vervaardigd. De grootste voordelen met de 36

CST_Art06.indd 36

dempers zijn te behalen in toepassingen die een constante energie-dissipatie vragen en waar andere materialen zoals polyurethaan of stalen veren het laten afweten. Of een vergelijkbare lange levensduur van tot 1 miljoen belastingscycli niet halen. Ze absorberen de optredende energie afhankelijk van het ontwerp volgens verschillende dem-

Voldoende reserve Het kenmerk van de TC-S-dempers is het tweeledige concept, dat twee dempingslichamen in één machineonderdeel samenbrengt. Hierdoor kan de vereiste veerconstante voor kraaninstallaties worden bereikt. ACE heeft de diameter speciaal voor de hier beschreven toepassing aangepast en elke op klantspecificatie geproduceerde Tubus voorzien van een extra lange slag van 146 mm. De twee voor SMJ Sondermaschinenbau GmbH ontworpen dempers zijn op de totale constructie in staat om de vereiste kracht van 124 kN op te nemen zonder permanente vervorming. Ze zorgen ook voor een voldoende reserve mochten de transportvliegtuigen een noodlanding moeten maken transportvliegtuigen.

WWW.ACE-ACE.NL WWW.SMJ-SONDERMASCHINENBAU.DE

De toegepaste Tubus TC-S-serie al standaard verkrijgbaar in verschillende maten voor een energieabsorptie tussen 450 en 12.725 Nm.

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:28

PRODUCT

Nieuws DESIGNSPARK MECHANICAL 5.0 De nieuwste versie van de gratis 3DCADsoftware DesignSpark Mechanical is uit. De nieuwe release, versie 5.0, valt samen met het tienjarig jubileum van DesignSpark. De software is ontwikkeld in samenwerking met Ansys en maakt gebruik van directe modelleringstechnologie in plaats van parametrische methodes.

De belangrijkste kenmerken van de jongste versie: • v ergelijkingsgereedschap – schets complexe curven; • constraint-based schetsen en speciale 3D-schetsmodus; • meettabblad met tools voor geometrieanalyse en kwaliteitscontrole; • aangepaste weergaven voor de opslag en snelle weergave van nieuwe perspectieven; • pas facetten per lichaam of per volledig ontwerp aan voor een betere oppervlakteafwerking en te optimalisatie voor betere hardwareprestaties; • aanpasbare snelkoppelingen – toegang tot elk hulpmiddel in DSM met één klik; • verbeterde schaduw - geef objecten weer met schaduw wanneer ze worden blootgesteld aan omgevingslicht zoals in het echt; • ‘flythrough’ cameramodus.

DesignSpark Mechanical heeft een ingebouwde helptekst en ‘Quick Guide tutorials’, voorbeeldontwerpen en toegang tot een 3D-catalogus met tienduizenden 3D-modellen van componenten die snel kunnen worden ingevoegd.

Voor toepassingen die aandrijvingen met een hoog koppel nodig hebben en een axiaal zo kort mogelijk moeten zijn vanwege beperkte inbouwruimte, heeft Faulhaber de BXT-serie platte motoren uitgebreid met op elkaar afgestemde tandwielkasten en geïntegreerde encoders en toerentalregelaars. De motoren zijn slechts 14, 16 en 21 mm lang, maar leveren een koppel van maximaal 134 mNm, binnen een diameter van respectievelijk 22 mm, 32 mm en 42 mm. Voor een nauwkeurige toerentalregeling of bij hoge eisen aan de positioneernauwkeurigheid, worden diameterconforme magnetische encoders of toerentalregelaars volledig geïntegreerd in de motorvarianten met behuizing, waarbij de aandrijving slechts 6,2 mm langer wordt. Ook de bijpassende metalen planetaire tandwielkasten van de GPT-serie hebben een korte bouwvorm, een hoog koppel en fijne verdelingen van de reductieverhoudingen.

WWW.DESIGNSPARK.COM/MECHANICAL

WWW.FAULHABER.COM

VOOR HEFSCHROEFSPINDELS GA JE NAAR GRONEMAN B E ZO E K O N S O P G R O N E M A N . N L

c o n s t r u c t e u r 0 8 / 0 9 - 2 0 2 0

CST_product.indd 37

COMPACTE AANDRIJVINGEN

Z-hefschroefspindel - Corrosiebestendig - Geïntegreerd zwenklager - Leverbaar in 2-3 weken

AANDRIJFTECHNIEK

37

10/09/2020 09:29

SAFETY-CONTROLLER Rockwell Automation heeft de lijn safety-controllers uitgebreid met de Compact GuardLogix 5380 SIL 3-controller. Dankzij de verbeterde processorkracht van de controller kunnen snellere reactietijden en kleinere veiligheidsmarges worden gerealiseerd. Met één controller voor zowel de standaard als veiligheidsbesturing, wordt volgens de makers de productiviteit verhoogd en de systeemkosten en de complexiteit en de afmetingen van paneelkasten verminderd. Bovendien kunnen standaard- en safety-I/O in dezelfde kast worden gecombineerd. De controller beschikt over Gigabit Ethernet-poorten voor data-intensieve toepassingen zonder dat ze extra hardware hoeven toe te voegen. Geïntegreerde ondersteuning voor gecertificeerde motion safety instructies kan het aantal hardwarecomponenten en de bekabeling in een machine verminderen en de installatie vereenvoudigen. Lokale safety I/O support kan bovendien een adapter overbodig maken en de prestaties van de machines verbeteren.

WWW.ROCKWELL AUTOMATION.COM

TORSIEKOPPELINGEN VOOR MOBIELE HYDRAULIEK De LK-torsiekoppelingen zijn bedoeld voor toepassing in mobiele hydraulische systemen, zoals diesel-, benzine- of aardgasmotoren die één of meerdere flensgemonteerde hydraulische pompen aandrijven.

De LK-torsiekoppeling is een stabiele, tweedelige koppeling, die uit één element of uit een vliegwieladapter en een asverbindingsnaaf bestaat. Het vermogensbereik loopt van 125 tot 6.000 Nm. Qua vorm en lengte kunnen de naven aangepast worden.

Bovendien zijn er verschillende flensposities mogelijk. Ook zijn diverse series voor genormeerde SAE-vliegwielen en ongenormeerde vliegwielen leverbaar.

WWW.WWW.RL-HYDRAULICS.COM

38

CST_product.indd 38

constructeur 08 / 09 - 2020

10/09/2020 09:29

We understand innovation

we could help you find solutions that others canâ&#x20AC;&#x2122;t?

check reden.nl

Experts in product development & virtual testing

Reden.indd 1 CST Advertenties.indd 39

28-05-20 11:50 10/09/2020 10:39

15 september 9 oktober 2020 POWERED BY VRAAG&AANBOD EN KONINKLIJKE METAALUNIE

www.middenindemaak.nl

Dé virtuele beurs voor de maakindustrie

BEZOEK GRATIS MYbusinessmedia organiseert als eerste dé virtuele beurs voor de maakindustrie: Midden in de Maak.

Tientallen bedrijven presenteren de laatste innovaties en ontwikkelingen uit de branche.

Deze unieke, virtuele beurs kunt u gratis en onbeperkt bezoeken van 15 september t/m 9 oktober 2020.

Registreer uw bezoek!

Ontdek deze bijzondere 360° ervaring en registreer u nu via www.middenindemaak.nl/inschrijven

Partners

CST Advertenties.indd 40

10/09/2020 10:39