The consistent demand for improving products working in a real-time environment is increasing, given the rise in system complexity and urge to constantly optimize the system. One such problem faced by the component supplier is to ensure their product viability under various conditions. Suppliers are at times dependent on the client’s hardware to perform full system level testing and verify own product behaviour under real circumstances. This slows down the development cycle due to dependency on client’s hardware, complexity and safety risks involved with real hardware. Moreover, in the expanding market serving multiple clients with different requirements can be challenging. This is also one of the challenges faced by HyMove, who are the manufacturer of Hydrogen fuel cells module (https://www.hymove.nl/). To match this expectation, it starts with understanding the component behaviour. Hardware in the loop (HIL) is a technique used in development and testing of the real-time systems across various engineering domain. It is a virtual simulation testing method, where a virtual simulation environment, that mimics real-world scenarios, around the physical hardware component is created, allowing for a detailed evaluation of the system’s behaviour. These methods play a vital role in assessing the functionality, robustness and reliability of systems before their deployment. Testing in a controlled environment helps understand system’s behaviour, identify potential issues, reduce risk, refine controls and accelerate the development cycle. The goal is to incorporate the fuel cell system in HIL environment to understand it’s potential in various real-time scenarios for hybrid drivelines and suggest secondary power source sizing, to consolidate appropriate hybridization ratio, along with optimizing the driveline controls. As this is a concept with wider application, this proposal is seen as the starting point for more follow-up research. To this end, a student project is already carried out on steering column as HIL
Nowadays, there is particular attention towards the additive manufacturing of medical devices and instruments. This is because of the unique capability of 3D printing technologies for designing and fabricating complex products like bone implants that can be highly customized for individual patients. NiTi shape memory alloys have gained significant attention in various medical applications due to their exceptional superelastic and shape memory properties, allowing them to recover their original shape after deformation. The integration of additive manufacturing technology has revolutionized the design possibilities for NiTi alloys, enabling the fabrication of intricately designed medical devices with precise geometries and tailored functionalities. The AM-SMART project is focused on exploring the suitability of NiTi architected structures for bone implants fabricated using laser powder bed fusion (LPBF) technology. This is because of the lower stiffness of NiTi alloys compared to Ti alloys, closely aligning with the stiffness of bone. Additionally, their unique functional performance enables them to dissipate energy and recover the original shape, presenting another advantage that makes them well-suited for bone implants. In this investigation, various NiTi-based architected structures will be developed, featuring diverse cellular designs, and their long-term thermo-mechanical performance will be thoroughly evaluated. The findings of this study underscore the significant potential of these structures for application as bone implants, showcasing their adaptability for use also beyond the medical sector.
Despite the recognized benefits of running for promoting overall health, its widespread adoption faces a significant challenge due to high injury rates. In 2022, runners reported 660,000 injuries, constituting 13% of the total 5.1 million sports-related injuries in the Netherlands. This translates to a disturbing average of 5.5 injuries per 1,000 hours of running, significantly higher than other sports such as fitness (1.5 injuries per 1,000 hours). Moreover, running serves as the foundation of locomotion in various sports. This emphasizes the need for targeted injury prevention strategies and rehabilitation measures. Recognizing this social issue, wearable technologies have the potential to improve motor learning, reduce injury risks, and optimize overall running performance. However, unlocking their full potential requires a nuanced understanding of the information conveyed to runners. To address this, a collaborative project merges Movella’s motion capture technology with Saxion’s expertise in e-textiles and user-centered design. The result is the development of a smart garment with accurate motion capture technology and personalized haptic feedback. By integrating both sensor and actuator technology, feedback can be provided to communicate effective risks and intuitive directional information from a user-centered perspective, leaving visual and auditory cues available for other tasks. This exploratory project aims to prioritize wearability by focusing on robust sensor and actuator fixation, a suitable vibration intensity and responsiveness of the system. The developed prototype is used to identify appropriate body locations for vibrotactile stimulation, refine running styles and to design effective vibration patterns with the overarching objective to promote motor learning and reduce the risk of injuries. Ultimately, this collaboration aims to drive innovation in sports and health technology across different athletic disciplines and rehabilitation settings.
Due to the exponential growth of ecommerce, the need for automated Inventory management is crucial to have, among others, up-to-date information. There have been recent developments in using drones equipped with RGB cameras for scanning and counting inventories in warehouse. Due to their unlimited reach, agility and speed, drones can speed up the inventory process and keep it actual. To benefit from this drone technology, warehouse owners and inventory service providers are actively exploring ways for maximizing the utilization of this technology through extending its capability in long-term autonomy, collaboration and operation in night and weekends. This feasibility study is aimed at investigating the possibility of developing a robust, reliable and resilient group of aerial robots with long-term autonomy as part of effectively automating warehouse inventory system to have competitive advantage in highly dynamic and competitive market. To that end, the main research question is, “Which technologies need to be further developed to enable collaborative drones with long-term autonomy to conduct warehouse inventory at night and in the weekends?” This research focusses on user requirement analysis, complete system architecting including functional decomposition, concept development, technology selection, proof-of-concept demonstrator development and compiling a follow-up projects.
Bouw, interieurarchitectuur en productontwerp herontdekken hout als duurzaam materiaal. De vraag naar hout neemt toe, prijzen exploderen, de beschikbaarheid neemt af. Een van de gevolgen is de toenemende aandacht voor hoogwaardig gebruik van inheems hout uit de bosbouw en stedelijke gebieden. Toch blijft bij het kappen van bomen slechts 40% van het hout – de stam – daadwerkelijk behouden. De rest van het hout wordt in het bos achtergelaten (om bodemuitputting te voorkomen) of geoogst als houtsnippers. Dit omvat boomtakken en vorken, onderdelen waarvan de vezels op natuurlijke wijze zijn gerangschikt om een hoge structurele sterkte te bereiken. Tegenwoordig kunnen geavanceerde technologieën zoals 3D-scannen, 6-assig frezen en andere productieprocessen met industriële robots nieuwe mogelijkheden bieden om takken en vorken in hun oorspronkelijke staat te gebruiken. Deze technieken kunnen helpen om de geometrische gegevens van deze boomdelen nauwkeurig vast te leggen, om hun structurele sterkte te berekenen en om het gebruik ervan in zo oorspronkelijk mogelijke staat mogelijk te maken. Bij het HvA Robotlab wordt al jaren onderzoek gedaan naar slim scannen en bewerken van hout met industriële robots. In BranchOut wordt deze kennis gebruikt voor het scannen en bewerken van twee grote boomvorken, geoogst door partner Staatsbosbeheer. Aanvullend onderzoek wordt gedaan naar logistiek (transport, handling, opslag voor droging) en bewerking door expert partners Fijnhout resp. Visser. Stichting Hout Research levert kennis aan hoe het draagvermogen van boomdelen te bepalen. De bevindingen worden gebruikt om hoogwaardige toepassingen te bedenken en de marktkansen van boomvorken en gesteltakken in te schatten. Indien veelbelovend, leidt BranchOut tot vervolgonderzoek, waaronder de ontwikkeling van specifieke digitale ontwerp- en verwerkingstools om het gebruik van niet-standaard vorken en takken te stroomlijnen en te optimaliseren, richting de constructie van een demonstratieproject.
MORE on Tires Voertuigen zijn een onmisbaar onderdeel van onze dagelijkse mobiliteit. Ze zorgen voor een aanzienlijke impact op het milieu, het economische systeem en de veiligheid. In het band-wegcontactvlak als enige contact tussen het voertuig en de weg moeten alle krachten en momenten uitgewisseld worden die noodzakelijk zijn voor voertuigbewegingen. Een onjuiste wielpositionering leidt tot onnodige extra krachten en momenten, wat extra bandslijtage en bijbehorende fijnstofemissies geeft. Daarnaast vergt dit meer aandrijfvermogen en kunnen banden minder goed functioneren. Dit leidt tot negatieve effecten qua milieu, kosten en veiligheid. Voor duurzame en veilige mobiliteit is het cruciaal om banden optimaal te laten functioneren. Een goede wielophanging zorgt hiervoor, waarbij voor een juist ontwerp en gebruik inzicht in de band-wegkrachten en momenten essentieel is. Het meten van banden op specialistische nauwkeurige faciliteiten is kostbaar. Het ontbreekt aan een laagdrempelige meting van de band-wegkrachten in een realistische setting van een rijdend voertuig. De HAN, VB Airsuspension en Pavonodum hebben voor dit KIEM-project de volgende onderzoeksvraag geformuleerd: Kan met een rijdend MORE voertuig een relatie worden gelegd tussen bandkrachten en -momenten en de aansturing (aandrijving, remmen, sturen) van het voertuig, op basis waarvan bovenmatig energiegebruik en indicatief emissies en bandslijtage kunnen worden vastgesteld? Voor het opleiden van ingenieurs is bij de Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) een “MOdular REsearch” voertuig MORE ontwikkeld in een hybride leeromgeving. Studenten, docent-onderzoekers en professionals uit het werkveld werken hier op basis van co-creatie samen. Dit KIEM project zal in deze leeromgeving MORE uitgevoerd worden. Het MORE voertuig wordt hierbij gebruikt als “proof of concept”. De resultaten worden gedeeld en open access gepubliceerd.
In the past decade, particularly smaller drones have started to claim their share of the sky due to their potential applications in the civil sector as flying-eyes, noses, and very recently as flying hands. Network partners from various application domains: safety, Agro, Energy & logistic are curious about the next leap in this field, namely, collaborative Sky-workers. Their main practical question is essentially: “Can multiple small drones transport a large object over a high altitude together in outdoor applications?” The industrial partners, together with Saxion and RUG, will conduct feasibility study to investigate if it is possible to develop these collaborative Sky-workers and to identify which possibilities this new technology will offer. Design science research methodology, which focuses on solution-oriented applied research involving multiple iterations with rigorous evaluations, will be used to research the feasibility of the main technological building blocks. They are: • Accurate localization based on onboard sensors. • Safe and optimal interaction controller for collaborative aerial transport Within this project, the first proof-of-concepts will be developed. The results of this project will be used to expand the existing network and formulate a bigger project to address additional critical aspects in order to develop a complete framework for collaborative drones.
Er is in groeiende mate interesse in automatiseringsoplossingen in de land- en tuinbouw. Het autonoom mechanisch wieden van onkruid is een handeling waar Saxion i.s.m. o.a. mkb praktijkpartners Odd.Bot en Pixelfarming al enkele jaren aan werkt. De traditionele landbouw is momenteel sterk afhankelijk van chemisch herbicidegebruik voor onkruidbestrijding gedurende het groeiseizoen. Dit zorgt voor nadelige effecten zoals bodem- en water verontreiniging door uitspoeling, afname van biodiversiteit of de gezondheidsrisico’s voor arbeiders die worden blootgesteld aan landbouwgif. Verder zorgt strengere wet- en regelgeving ervoor dat bepaalde herbiciden binnen afzienbare tijd niet meer mogen worden gebruikt. Mechanisch wieden is een goed alternatief, maar dit is erg arbeidsintensief en arbeid wordt in groeiende mate schaars binnen de landbouw. Uit voorgaande projecten is gebleken dat de prestaties van de robot systemen op een aantal punten moeten worden verbeterd voordat het commercieel gezien interessant wordt voor een boer om een dergelijk robotplatform aan te schaffen. De systemen en componenten waaruit de robots zijn opgebouwd zijn complex en onderling sterk afhankelijk van elkaar. Het verder brengen van de platforms is iets wat veel R&D tijd vergt. Eerst moeten de mogelijke oplossingsrichtingen voor platformverbeteringen worden opgesteld. Vervolgens moet er o.b.v. experimenten een selectie komen van definitieve oplossingsrichtingen waar dan de komende jaren aan kan worden gewerkt. Daarbij moet de mate van modulariteit bij elke oplossing goed worden omschreven. Dit is iets wat de mkb-partners graag willen onderzoeken, maar zelf onvoldoende tijd en middelen voor hebben. Dat is dan ook het doel van dit project. Een verkennende studie uitvoeren die moet uitwijzen hoe en waar deze prestaties (betrouwbaarheid, nauwkeurigheid en toepasbaarheid) van de robotplatforms kunnen worden verbeterd. Daarbij dient het eindresultaat van deze studie als startpunt voor een grotere vervolgstudie waar de voorgestelde verbeteringen en aanpassingen in kunnen worden ontwikkeld.
Schuimmaterialen spelen een essentiële rol in ons dagelijks leven en dragen bij aan meer veiligheid, comfort en gezondheid. Bij gebruik in medisch schoeisel kunnen polymeerschuimen pijn helpen verlichten, herstel bevorderen en blessures voorkomen. En met een snel vergrijzende bevolking in de EU en het toenemende aantal ziekten zoals diabetes en artritis, wordt verwacht dat een groot aantal patiënten tijdens hun leven last zal krijgen van voetgezondheidsproblemen. De huidige schuimtechnologieën zijn niet geschikt om dit dringende probleem aan te pakken, dat een grotere aanpassing van schuimen, lagere productiekosten en circulariteit vereist. Universiteit Twente heeft een baanbrekende technologie ontwikkeld voor het 3D-printen van schuimen met ongeëvenaarde resolutie en controle. Voor het eerst is een snelle productie van op maat gemaakte schuimmaterialen mogelijk tegen lage kosten. Deze geavanceerde technologie elimineert ook afval en het gebruik van broeikasgassen. In samenwerking met Saxion en PLT Products wordt een nieuw consortium gevormd dat zich bezighoudt met de ontwikkeling van nieuwe 3D-geprinte inlegzolen voor medische toepassingen. Eerst zullen nieuwe materialen worden onderzocht om schuimen met de vereiste eigenschappen te produceren. Vervolgens zullen nieuwe ontwerpen voor medische inlegzolen worden voorgesteld. Uiteindelijk zal het 3D-printen van medische zolen worden uitgevoerd en getest om de aanpak te valideren. Dit onderzoek zal de ontwikkeling mogelijk maken van de allernieuwste 3D-printtechnologie van schuim voor op maat gemaakte medische inlegzolen en de gezondheid van de patiënt helpen verbeteren. In de toekomst zou de toepassing van deze technologie kunnen worden uitgebreid naar professionele schoenen en consumentenschoenen.
Autonomous Guided Vehicles (AGV) worden hedendaags breed toegepast in verschillende sectoren als agri, logistiek en zorg. De taken die AGV’s verrichten zijn veelal gericht op het indoor transporteren van goederen en vereisen daarom een precieze en robuuste locatiebepaling. Indoor lokalisatie is een ‘key-technology’ daar het in allerlei toepassingsgebieden een fundamentele rol speelt. Tot op heden is er geen algemeen toepasbare techniek voorhanden en is het noodzakelijk om de omgeving uit te rusten met een op maat gemaakt lokalisatiesysteem wat duur, tijdrovend en inflexibel is. Een veelbelovende techniek is Magnetic-Simulataneous-Localisation-And-Mapping (MagSLAM). Deze techniek is berust op een verstoord aardmagnetisch veld door de aanwezigheid van vele ‘indoor’ ferromagnetische structuren. Deze verstoringen zijn specifiek voor de plek binnen het gebouw en zodoende als informatiebron gezien kunnen worden. Deze wijze biedt een aantal fundamentele voordelen ten opzichte van camera, radio of tag gebaseerde lokalisatiesystemen. Het doel van dit KIEM-project is een onderzoek naar de vraag in hoeverre we het magnetisch veld als informatieprovider kunnen gebruiken om het lokalisatievraagstuk voor AGV’s te kunnen helpen. De belangrijkste onderzoekvraag daarbij is “Hoe kunnen we de MagSLAM-technologie opwerken en inpassen in een AGV-systeem?” Daarbij rekening houdend met uitdagingen als kalibratie, fusie van sensordata (bijvoorbeeld odometrie) en het robuust zijn voor grote inductiestromen (bijvoorbeeld motoren en laadcircuits). Saxion en haar partners zetten zich de komende jaren in op de sleuteltechnologieën voor robotica als perception, navigation, cognition en artificial-intelligence welke allen integraal onderdeel vormen in dit KIEM project. Het project zal uit 4 fases bestaan: allereerst een inventarisatie van huidige MagSLAM-algoritmiek en AGVpositioneringssystemen (IST), een systeem- en gebruikerseisen onderzoek (SOLL) en tenslotte een analyse om de technologie op te werken en te passen (GAP).
