Materialen zijn de bouwstenen van innovatie. Om tot innovaties te komen is kennis over welke nieuwe materialen en technologieën er bestaan een voorwaarde. Voor veel kleinere bedrijven is het lastig om alle nieuwe ontwikkelingen te volgen. Bovendien is alleen weten dat ze bestaan niet genoeg. De stap van weten naar daadwerkelijk toepassen blijkt voor veel ontwerpers en ontwikkelende mkb-bedrijven een lastige stap. Wanneer is een nieuw materiaal interessant? Dat heeft niet alleen te maken met feitelijke kennis over de eigenschappen van het materiaal, maar ook met creativiteit en voorstellingsvermogen: welke vernieuwende functies en mogelijkheden voor de klant kan ik er mee realiseren. Door middel van eerdere (RAAK)programma’s zoals Materialen in Ontwerp 1 en 2 was er binnen het Saxion Kenniscentrum Design en Technologie door het lectoraat Industrial Design in samenwerking met het lectoraat Smart Functional Materials ervaring opgedaan met het vergaren en ter beschikking stellen van materiaalkennis. Doel van het IMPT is niet alleen kennis over materialen ter beschikking van bedrijven te stellen, maar ook om de vertaalslag van ‘weten’ naar ‘toepassing’ te maken. De vragen die productontwikkelaars hadden bij nieuwe materialen en hun toepassingen hebben een belangrijke rol gespeeld bij het toegepaste onderzoek dat door Saxion in het kader van het IMPT is uitgevoerd. Door docent-onderzoekers, stagiair(e)s en afstudeerders zijn materialen in kaart gebracht, is aanvullend vraaggericht toegepast onderzoek gedaan en zijn de onderzoeksresultaten in datasheets beschikbaar gemaakt. Op deze manier komt waardevolle kennis van nieuwe materialen en technieken ook in het onderwijs terecht. Deze uitgave beschrijft het IMPT-project en de resultaten die het project heeft opgeleverd.
MULTIFILE
Een robot bouwen: hoe begin je daarmee? Bij U-Talent hebben we een module ontwikkeld waarin leerlingen leren werken met Arduino. We wilden de leerlingen enthousiasmeren voor de maakbaarheid van de technologie om ons heen en ze leren om hiermee zelfstandig aan de slag te gaan. In dit artikel doen we hiervan verslag in de hoop geïnspireerde collega’s handvatten te bieden om ook te gaan experimenteren.
Het doel van het project is om inzicht te krijgen in praktische en commerciële haalbaarheid rondom de Aquabooster van het bedrijf Wabbi dat eigendom is van studentondernemer Faik Durmus. Het onderzoek waaruit de Aquabooster is ontstaan is gedaan door studenten van de opleiding Biologie en Medisch Laboratoriumonderzoek aan de Saxion Hogeschool. Daarmee borduurt dit project voort op praktijkgericht onderzoek vanuit een kennisinstelling. De Aquabooster is het enige product van het bedrijf Wabbi. De Aquabooster reinigt herbruikbare flessen (zoals de Dopper®) van consumenten met als doel de levensduur te verlengen en de afvalberg te verlagen. Hiermee hoopt Wabbi bij te dragen aan SDG12: ‘Responsible consumption and production’. De belangrijkste projectactiviteiten om het doel te realiseren omvatten: a. Het bouwen van meerdere prototypes; b. Validatie van de prototypes in relevante fieldlabs teneinde feedback uit de markt te krijgen; c. Onderzoek naar Intellectueel Eigendom; d. Schrijven van een businessplan. Deze activiteiten moeten er toe leiden dat er een beeld ontstaat over de potentie van Wabbi met haar Aquabooster. Het project duurt 9 maanden en het budget bedraagt conform begroting €40.000. De projectpartners zijn: Wabbi, Het Saxion Centrum voor Ondernemerschap (penvoerder), de lectoraten Mechatronica en Industrial Design en een partner ten aanzien van het onderzoek naar Intellectueel Eigendom (wordt nog gezocht). Aanvullend worden studenten ingezet om feedback uit de markt te krijgen en deelsystemen te ontwikkelen.
Voor de fabricage en assemblage van elektronische onderdelen worden geavanceerde machines gebruikt die een hoge snelheid paren aan een hoge nauwkeurigheid. De hierbij optredende positioneerfouten worden mede veroorzaakt door trillingen. Demping is nodig om de gewenste nauwkeurigheid te halen. Veelgebruikte dempingsmethoden werken niet voor deze gevoelige assemblagesystemen: een viskeuze demper kan op gevoelige elektronica lekken en Coulombse wrijving vertoont onvoorspelbaar dynamisch gedrag. Een innovatieve oplossing lijkt gevonden in het slim toepassen van 3D metaalprinten: een technologie die in de Brainport regio sterk in opkomst is. Onderdelen uit trillingsgevoelige assemblagemachines zouden met 3D printen gemaakt en van “interne demping” voorzien kunnen worden. In het inwendige van het geprinte metalen onderdeel worden hierbij kleine structuren verwerkt die de trillingsenergie absorberen. Het Centre of Expertise HTSM van Fontys onderzoekt reeds enkele jaren 3D metaalprinten in nauwe samenwerking met machinebouwers. Interne demping wordt tot nu toe nog niet toegepast en kan een significant concurrentievoordeel voor de toeleverketens en OEMers in de regio bieden. Voor het succesvol ontwikkelen van deze nieuwe technologie is 3D printkennis, machinebouwkennis en expertise op gebied van machinedynamica noodzakelijk. In de Brainport regio en het consortium in het bijzonder is deze kennis verenigd. De belofte van hogere productiesnelheden maakt het bestaande netwerk van expertise en productieketens sterker en aantrekkelijker. De technische uitdaging schuilt in het samenspel van metaalpoeder en de laserstraal die dit poeder smelt. Kleine insluitsels van poeder of microscopische structuren moeten trillingen tegengaan zonder de andere gewenste eigenschappen van onderdelen te beïnvloeden. Dit project gaat gestructureerd te werk, van onderzoek naar metaalpoeders en mogelijke microstructuren naar proefopstellingen voor daadwerkelijke machineonderdelen. Eindresultaat is een nieuwe productiemethode vastgelegd in ontwerprichtlijnen waarmee o.a. halfgeleiderassemblage een significante prestatieverbetering kan gaan realiseren.
Bouwwerkzaamheden veroorzaken trillingen in de bodem. Niet zelden leiden die trillingen tot schade aan gebouwen in de buurt van de bouwplaats. Met de toenemende mechanisatie in de bouw, en het bouwen in dichtbebouwde gebieden, zijn trillingen een actueel onderwerp dat structureel aandacht krijgt bij de acquisitie van bouwprojecten; bouwondernemingen moeten aantonen dat de werkzaamheden niet tot onacceptabele overlast of schade leiden. Er is meer inzicht in trillingen nodig, hoe ze veroorzaakt worden, hoe ze doorgegeven worden, en in welke mate ze andere objecten bereiken. In dit projectvoorstel worden trillingen op een vernieuwende wijze gemeten en geanalyseerd. Dit gebeurt met relatief goedkope sensoren, waarin versnellingsopnemers uit smartphones toegepast worden. Hiermee wordt een fijnmazig netwerk van draadloos communicerende sensorssystemen gerealiseerd dat de trillingsbelasting op en rond bouwplaatsen in kaart brengt. In dit systeem worden trillingen met artificial intelligence geanalyseerd waardoor exact duidelijk wordt hoe verschillende trillingsbronnen doorwerken naar de verschillende gebouwen rond de bouwplaats. Dit is mogelijk omdat het systeem de “signatuur” van de trillingen herkent. Zo introduceert het heien van heipalen ander soort trillingen in de bodem dan het verdichten van grond met trilplaten, of vol beladen vrachtwagens die langs denderen. Het systeem is in staat om over een groot spectrum naar trillingen te “luisteren” en vervolgens uit al die trillingen te destilleren welke bronnen het meest bijgedragen hebben aan de trillingsbelasting van bestaande bouwwerken. De informatie die gemeten is wordt elk uur draadloos doorgestuurd naar een centrale meldkamer waar de veiligheid van bestaande gebouwen bewaakt wordt. Als de trillingen te sterk worden kan direct actie ondernomen worden om eventuele schade te beperken.
