H É T V A K T I J D S C H R I F T V O O R W E R K T U I G B O U W K U N D I G E C O N S T R U C T E U R S E N O N T W E R P E R S

2020NOVEMBER

People Lifecycle Management?

Gihin Mok regelthet allemaal

Microns meten met een muis van een tientje

‘Power to the people’ of regeerthet product de mens?

Een positioneertafel of eengrote kraker

Dankz� regeltechniek en slimme optiek

De lichtheid van het ontwerp

Meer dan opteren voor aluminium en koolstofcomposieten

Schouders eronder

IOT EN SAAS MET ATLAS

CST_Cover.indd 1 22-10-20 13:10

VRIJLOOPKOPPELINGENTerugloopsperren • Inhaal en Indexering vrijloopkoppelingen2 - 1 230 000 Nm

www.ringspann.nl

• Deskundig selectie advies

• 3D CAD tekeningenbeschikbaar

De nieuwe generatie industrie-gasveren.Met een service die u volledig tevreden zal stellen.

Onze nieuwe gasveren familie NEWTONLINE staat voor langere levensduur, betere loop-eigenschappen en meer toepassings mogelijkheden - omdat de uitschuifkracht meteen ter beschikking staat. Dat hebben wij bereikt door het toepassen van nieuwe zuigertechnologie, nieuwe ventiel-techniek en - vooral - door het nieuwe rolgroef-design.

Meer weten? www.newtonline.ace-ace.com

Alles. Altijd. Top.Meer informatie? T +31 (0)165 - 714 455Vraag de gratis ACE catalogus aan!benelux@ace-int.euwww.ace-ace.nl elsto.euT +31(0)88 7865200

E info@elsto.eu

Power, Control & Green Solutions

Aandrijf &besturingsspecialist

Motoren (met rem/ATEX)

Motorreductoren

Planetaire reductoren

Frequentieregelaars & HMI

Lineaire aandrijvingen

Servoaandrijvingen

Koppelingen & componenten

Official partner Benelux

CST Advertenties.indd 2 22-10-20 13:12

C O L O F O N

V O O R W O O R D

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 3

Constructeur, november 202059-ste jaargang nr. 10/11

REDACTIE-ADRES Postbus 58, 7400 AB Deventer

HOOFDREDACTEUR Robin Zander | t 06 22 20 80 34r.zander@mybusinessmedia.nl

REDACTIE Maartje Henket | t 0570 50 43 02

m.henket@mybusinessmedia.nl Liam van Koert | t 06 17 58 82 65

l.vankoert@mybusinessmedia.nl

UITGEVER Joachim Driessen j.driessen@mybusinessmedia.nl

VASTE MEDEWERKERS Martijn Drost, Hans van Eerden,

Leo de Ridder, Henk Jan Pels,Ad Spijkers, Erik Tempelman, Marjolein de Wit - Blok

UITGAVE van MYbusinessmedia Holding bv

Postbus 58 7400 AB Deventer | Boreel 70www.mybusinessmedia.nl

ADVERTENTIE-AFDELING D. Wielheesen | t 06 53 69 24 61

d.wielheesen@mybusinessmedia.nlof 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 ofschrijven 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.

REPRODUCTIEOvername 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’.

VORMGEVING Bureau OMA, DoetinchemDRUK Drukkerij Roelofs, Enschede

ISSN 0010-6658

ROBIN ZANDERhoofdredacteur constructeurR.ZANDER@MYBUSINESSMEDIA.NL

Wat moet je als iedereen vanuit huis aan het werk is en je wil de moed er een beetje in houden ? Dan bedenk je een ‘Grand Challen-ge’. En ‘groot’ was de uitdaging zeker: twee kilometer lang en een ki-lometer in doorsnede. En wat was het dan? Een ruimtestation. Door 600 mensen in acht weken in de cloud ontworpen. Die opmerking ‘in de cloud’ verraadt uiteraard dat het ‘fake’ is, want zoiets stort van-uit de wolken onherroepelijk naar beneden.Het was dan ook een exercitie die engineers bij SolidWorks als uitda-gende testcase voor de kiezen hadden gekregen om de mogelijkheden van de nieuwe versie van het gelijknamige 3DCAD-pakket met aan de tand te voelen. En dat dan op het platform van grote ‘zus’ Dassault dat gebruikers nu ten volle kunnen benutten met allerhande ‘apps’ voor bijvoorbeeld simulatie en datamanagement, is de boodschap.SolidWoks-ceo Gian Paulo Bassi haalde het voorbeeld recent aan bij de online introductie van editie 2021 van het pakket. Het zag er in de ‘renders’ gelikt uit. Maar de opmerking dat het ruimtestation uit meer dan 10.000 componenten bestond, doet vermoeden dat enige details nog wel moeten worden uitgewerkt.Nu is er, laat ik het zo zeggen. al een tijdje een strijd gaande tussen de ‘rekkelijken en preciezen’ onder de gebruikers van het pakket. Het is de strijd tussen hen die vinden dat het pakket vooral een ontwerpge-reedschap is en de anderen die vinden dat het pakket vooral een ont-werpgereedschap is. Tuurlijk. Het verschil tussen beide kampen is dat een groep wil ‘tekenen’ en de andere club wil ‘ontwerpen’. En dat laatste dan binnen een grotere context dan het simpelweg vervullen van een functie, maar met aandacht voor allerhande andere en – doe eens gek – misschien ook wel maatschappelijke factoren. Dat is misschien wat kort door de bocht, maar dat is dan maar zo. De ‘preciezen’ hebben overigens niet te klagen. De pdf met verbete-ringen beslaat 163 pagina’s verdeeld over 24 hoofdstukken. Aan dege-nen die op zoek zijn naar de ‘authentieke ontwerpervaring’, zoals Bas-si het noemde, is ook echt wel gedacht. Nu komt die term rekkelijken en preciezen zoals inmiddels iedereen heeft opgezocht voort uit religieuze fanatisme van lang geleden. Een zeker fanatisme is ook de partijen in dit geval niet vreemd. Vandaar. Maar de verschillen zijn minder groot dan beide kampen denken. De een wil een gereedschap en ontwerpen zonder te denken over plat-form en cloud. Wil die andere partij dat ook niet? Bovendien schijnt achter de wolken – precies – áltijd het zonnetje.

Precies

CST_Voorwoord_Colofon.indd 3 22-10-20 13:17

4 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

INHOUD

Lorentz-actuatoren

Positioneer-tafel

Ferrofluïdische lagers

Robert Bronwasser

Product 61 ROBERT BRONWASSER

2 SIGNAAL

IN DIT KATERN

3 ÉÉNPITTER4 BOIJMANS

Vaktijdschrift voor productontwikkelaars over product en service design.

www.productmagazine.nl

EEN UITGAVE VAN MYbusinessmedia

www.mybusinessmedia.nl

UITGEVER Joachim Driessen

HOOFD- EN EINDREDACTIE Walter Wijnhoven, 06-14753643

redactie.product@mybusinessmedia.nl

ONTWERP EN OPMAAK DRAWSWORDS Studio, Amsterdam

www.drawswords.studio

TEKST Brands & Stories, Walter Wijnhoven BEELD Robert Bronwasser

De ontwerpen van Bronwasser zijn gebaseerd op zijn filosofie SMILE: Smart, Modest, Iconic, Logica and Enjoyable. Enkele bekende ontwerpen zijn het Grape wijnrek voor Goods (nog steeds in productie), de Heineken biertap (wereldwijd in dui-zenden kroegen), het servies voor Simon Levelt (het iconische koffiekopje in DWDD kwam uit dit servies) en de Ambi Pur Car luchtverfrisser (bestseller in de jaren ’90).  Omdat hij het motto Enjoy Everyday Design graag deelt met de wereld, wilde Robert deze visie vastleggen in een gelijk- namig boek, minder vluchtig dan een website of beurs. “Hiermee

wil ik mensen inspireren en laten zien dat design meer is dan vorm. En vooral het belang van design voor alledaagse produc-ten, want voor producten die je dagelijks gebruikt is het juist heel belangrijk dat deze goed zijn ontworpen”.

PRODUCTEN MET POSITIEVE IMPACT Het koffietafelboek Enjoy Everyday Design geeft een prachtig overzicht van zijn favoriete gerealiseerde ontwerpen, maar ook van nieuwe concepten. Robert: “Design geeft zelfs de meest gewone producten een betekenis. Ook als je een pro-duct niet gebruikt, heeft het een functie. Een product zonder functie, is slechts een object. Ik wil producten ontwerpen die een positieve impact hebben.”

  Info → www.enjoyeverydaydesign.com

25 JAAR PRODUCTONTWERP → Met zijn functionele producten en herkenbare esthetiek is Robert Bronwasser een representant van Dutch Design. Al sinds 1993 ontwikkelt hij producten voor merken als Heineken, Simon Levelt, Cascando, Goods en Unilever en daarbinnen ontwikkelde hij een geheel eigen richting, visie en signatuur. Een industrieel ontwerper pur sang, die producten maakt met de eind-gebruiker voor ogen, waarbij functie en vorm vloeiend samen komen.

JAARGANG 28, 202019

32

28 19INDUSTRIEEL ONTWERPProductElke editie in Constructeur: Product. Dit katern behandelt als op volger van het magazine Product de nieuwste ontwikkelin-gen in de wereld van de industriële product-ontwikkeling op het gebied van technologie, materialen, vomgeving en ontwerp.

ONTWERPENEN CONSTRUERENMicrons met een muisIn 2015 wint Gihin Mok de Wim van der Hoek Award voor zijn afstudeerwerk aan de TU Delft.Hij ontwerpt en bouwt een betaalbare precisie-positioneertafel voorzien van een goedkope optische muissensor. De beper-kingen van die sensor ondervangt hij met slimme optiek en regeltechniek.

(NOT) SAFE FORDESIGNERS(?) Lichtgewicht ontwerpenBij lichtgewicht ontwerpen komen al snel ‘the usual suspects’ in beeld: alu-minium en koolstofcomposieten. Kost wat, maar dan heb je ook wat – wat minder gewicht dus. Maar is dat wel het hele beeld? En kan het ook anders, dus lichter en goedkoper? We gaan het zien.

INTERVIEWNiet alleen een kwestie van ‘matrices vegen’In 2015 won Gihin Mok de Wim van der Hoek Award voor het ontwerp van een betaalbare precisie-positioneertafel op basis van een innovatief sensorcon-cept. Na zijn afstuderen in Delft werkt hij al ruim vijf jaar bij Shell Pernis, en optimaliseert nu immense raffinaderij- installaties.

24november

CST_Inhoud.indd 4 22-10-20 13:19

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 5

EN VERDER

5

06 ‘SLIM’ GESIMULEERDEen elektrische stadsbus ‘op dieet ’

08TETRAHEDRONHijsen met een tetraëder

23COLUMN DROST Effect of omvang?

36PRODUCTNIEUWS

ADVERTEERDERSINDEXACE Stoßdämpfer 02Elsto Drives & Controls 02Groneman 38MYbusinesmedia 9, 39 Ringspann Benelux 02Schmersal Nederland 37SigmaControl 40

Bijlage vanForTop Automation& Energy Control

14

Op de cover:Atlas dus, dat fundament onder het groei-ende IoT- en Saas-portfolio van PTC. Deze staat in Potsdam. Op pagina 10 begint het.

LIVEWORX 2020Atlas ‘as a Service’Concurrent engineering vanuit één ‘single source of truth’ is allang geen utopie meer, maar eerder een broodnodige vereiste in een steeds complexere wereld. Daarom heet het fundament onder Onshape nu Atlas: de sterke schouders waar het groeiendeIoT- en SaaS-portfolio van PTC op rust.

PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENTPeople Lifecycle Management?Het wordt na 20 jaar hoog tij d voor een nieuwe term. Waarom niet de aandacht verruimen naar de mensen die onze producten gebruiken: People Lifecycle Management? En wordt dat dan ‘power to the people’ of ‘het product regeert de mens’?

10

CST_Inhoud.indd 5 22-10-20 13:19

6 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

Tribus Specials heeft de wielophanging en het chassis voor de Movitas elektrische stadsbus geoptimaliseerd met eindige-elementen-analyses (FEM) in Altair SimSolid. Het resultaat is een gewichtsbesparing van maar liefst 1900 kg. De actieradius van de bus neemt dankzij het lagere

gewicht aanzienlij k toe. Tribus-engineers Rob Verbruggen en Bert van Oosten over hun ervaringen.

De Movitas elektrische stadsbus is een eigen ontwikkeling van de Tribus Group.

De Tribus Group in Utrecht is sinds 1998 gespecialiseerd in innovatieve mobiliteits-oplossingen. Het bedrijf ontwikkelt pro-ducten voor rolstoeltoegankelijk perso-nenvervoer en kan onder andere bijna alle merken eletrische minibussen en verlaag-de vloerbussen ombouwen. Een recente innovatie is de Movitas, een volledig in eigen beheer ontworpen en gebouwde elektrische stadsbus. OntwerpoptimalisatieHet eerste prototype van de Movitas, is

op basis van een traditioneel chassis en aandrijving ontwikkeld. Om het energie-verbruik te minimaliseren en het rijbereik te vergroten, zijn engineers Rob Verbrug-gen en Bert van Oosten van Tribus Speci-als gevraagd om de volledige bus te opti-maliseren binnen de bestaande vorm-geving en afmetingen.“Bij elk elektrisch voertuig is er een direc-te relatie tussen het gewicht en energiever-bruik”, begint van Oosten. “Omdat het eerste prototype ontworpen was op basis van bestaande buskennis en -technologie,

zag ik al snel een aantal mogelijke verbe-terpunten. Voor het constructief analyse-ren van de impact daarvan is het belang-rijk meerdere FEM-analyses uit te voeren. De 3Dontwerpsoftware waarmee het eer-ste Movitas-prototype is ontwikkeld heeft daarvoor een analyse- en simulatie-module. Wij hebben echter Altair SimSo-lid gebruikt, omdat dit programma voor conceptstudies zowel eenvoudiger toepas-baar als aanzienlijk sneller rekent. Natuur-lijk blijven FEM-validatieberekeningen doorslaggevend.”

‘Slim’ gesimuleerdELEKTRISCHE STADSBUS ‘VERMAGERT’ 1900 KG

S I M U L A T I E

CST_Art02.indd 6 22-10-20 13:22

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 7

waarde en UV-filter, stoelverwarming en USB-aansluitingen de reiservaring verbeteren.“Dit is een duurzame ‘mobility’-oplos-sing voor de toekomstige bedrijfsgroei”, vervolgt van Oosten. “Als wij straks de testresultaten van proefritten kunnen toevoegen aan onze FEM-analyses zijn er ongetwijfeld nog wel meer optimali-saties door te voeren. Daarbij gaan wij wellicht enkele specialistische FEM-ap-plicaties van Altair HyperWorks benut-ten. Extra gewichtsbesparingen maken de Movitas zowel energiezuiniger als comfortabeler, wat ‘bottom line’ de con-currentiepositie van onze elektrische bus versterkt.”

Ervaringen met FEM-analysesVan Oosten heeft de toepassingsmoge-lijkheden van SimSolid voor het eerst gezien tijdens een seminar in Eindho-ven, waar onder andere Vierhout Engi-neering de ervaringen presenteerde. “Wij hadden behoefte aan gespeciali-seerde software voor snelle ontwerpon-dersteunende FEM-analyses. Ontwer-pers en engineers willen namelijk zo snel mogelijk kunnen toetsen of een idee en

gevoel over mogelijke optimalisaties klopt. Verder is het belangrijk om een-voudig verschillende belastingscenario's en ontwerpalternatieven te kunnen ana-lyseren en vergelijken. Maar ook de im-pact van praktijksituaties, zoals tegen een stoeprand aanrijden.“Een belangrijk voordeel van Altair SimSolid is het feit dat je een 3D CAD-model niet meer vooraf hoeft te vereenvoudigen en te ‘meshen’. Verder rekent deze software analyses van grote samenstellingen ongekend snel door. Wij hebben statisch lineaire en statisch niet-lineaire analyses met verschillende verbindingstypen uitgevoerd op een model van 1,5 Gb. De FEM-modules van 3Dontwerpsoftware hebben daar-voor vele uren meer tijd nodig, of zelfs moeite om zo’n model door te rekenen. De analysesnelheid van Altair SimSolid verkort onze herontwerpfase en daarmee ook de ‘time-to-market’ van de Tribus Movitas.”

WWW.ALTAIR.COMWWW.MOVITAS.NLWWW.TRIBUS-GROUP.COM

EEN 3D CAD-MODEL NIET MEER VOORAF VEREENVOUDIGEN EN ‘MESHEN’

Gewichtsbesparingen realiserenDe eerste Movitas is gebaseerd op een traditioneel chassis en een wielophan-ging met hydraulische vering. Beide ontwerpkeuzes hebben een grote in-vloed op het totale gewicht.“Onze uitdaging was 1500 kilogram aan gewicht te besparen en het rijcomfort te verbeteren”, vertelt Verbruggen. “Voor een mkb-bedrijf als Tribus zijn de actie-radius en het comfort van elektrische voertuigen belangrijke onderscheidende factoren. Wij hebben eerst de wielop-hanging en het daaraan verbonden stuur- en veersysteem van ‘scratch’ af aan herontworpen. Daardoor heeft het tweede prototype nu luchtvering, terwijl de stuurbekrachtiging op de vooras elek-trisch in plaats van hydraulisch is. Deze beide aanpassingen hebben al zo’n 400 kilogram aan gewichtsbesparing en een comfortverbetering opgeleverd.“Verder is het chassis geoptimaliseerd door een beter accupakket in de vloer te verwerken en een deel van de rijbelastin-gen via de dakconstructie op te vangen. Beide verbeteringen hebben een ge-wichtsbesparing van zo’n 1900 kg opge-leverd. Als de stalen velgen en wielnaven worden vervangen door aluminium, is er nog 200 kilogram te besparen, maar in de praktijk blijken stalen velgen min-der schadegevoelig en goedkoper. Bin-nenkort gaan wij daarom eerst testrijden met het verbeterde prototype om real-time meetdata te verzamelen.”

Modulaire emissievrije stadsbusDe ontwikkeling van de Movitas is voor Tribus een duurzame innovatie voor het openbaar vervoer. Behalve de al ge-noemde elektrische aandrijving en te-vens een elektrische luchtbehandelings-installatie, is deze bus optioneel te voorzien van zonnepanelen op het dak om de energieconsumptie verder te ver-lagen. Dankzij een modulair ontwerp van het chassis en de batterijen, is de Movitas in drie lengtes en verschillende interieurs leverbaar. Verder maakt een verlaagde vloer de bus eenvoudig toe-gankelijk voor alle passagiers, terwijl panoramische ramen met hoge isolatie- Dankzij simulaties met Altair Simsolid wist Tribus de Movitas in totaal 1900 kg lichter te maken.

CST_Art02.indd 7 22-10-20 13:22

8 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

Tetrahedron uit Rotterdam heeft een nieuw kraanontwerp ontwikkeld voor de installatie van de volgende generatie offshore windturbines. De kraan is niet alleen bedoeld voor nieuwe ‘jackup’-installatieschepen en -platforms. Wilco Stavenuiter, oprichter en directeur van Tetrahedron: "Door zijn unieke ontwerp en gepatenteerde technologie hijst de Tetrahedronkraan gewoon 50 meter

hoger dan bestaande kranen, zonder toevoeging van gewicht of complexiteit."

naren van installatieschepen een uitdaging om de nieuwste turbines met een vermogen van 10 tot 14 MW te installeren. Maar als de hijshoogte van de bestaande installatie-jackups niet voldoende kan worden verhoogd, lopen ze het risico dat ze tegen 2023 onbruikbaar zijn.

TetraëderTetrahedron heeft het met hun innovatieve kraan-ontwerp daarom over een compleet andere boeg ge-gooid. Het kraanontwerp gaat uit van een funda-menteel ander bewegingsprincipe en een efficiënte overdacht van de belasting in de kraanconstructie. Dat laatste is te danken aan de van de tetraëder/te-trahedron afgeleide constructie, een piramide met een driehoekig grondvlak. Het resultaat is dat bij een gelijke ‘footprint’ de kraan hoger hijst dan alle huidige alternatieven, stellen de ontwerpers.

ConcurrerendMet de kraan kunnen bestaande installatieschepen voor offshore windturbines ook de komende jaren vooruit, zelfs voor toekomstige turbineontwikkelin-gen tot 20 MW. De innovatieve kraan kan eenvou-dig op bestaande jackups worden gemonteerd, die ze tot ver in het volgende decennium concurrerend maakt. Stavenuiter: "In de praktijk kunnen jackups die oorspronkelijk ontworpen zijn om 5 MW turbi-nes te installeren, zonder rompversterking worden opgewaardeerd, door het lage moment dat een Te-trahedron kraan op de jackup uitoefent, en zullen toekomstige windturbines zoals de SG 14-222 DD of de GE Haliade-X kunnen worden geïnstalleerd."

Hijsen met een tetraëder

NIEUWE KRAAN VOOR OFFSHORE WINDTURBINES

O N T W E R P E N E N C O N S T R U E R E N

Het kraanont-

werp van

Tetrahedron is

gebaseerd op de

tetraëder/

tetrahedron, een

piramide met

een driehoekig

grondvlak.

De toenemende grootte van windturbinegene-ratoren is een behoorlijke uitdaging voor de offshore-installateurs. Ze lopen het risico dat de bestaande jackup-schepen binnenkort niet meer voldoen omdat ze simpelweg niet hoog genoeg kunnen hijsen. Dat moment ligt niet zo ver in de toekomst. Nu al is het voor veel eige-

CST_Art05.indd 8 22-10-20 13:25

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 9

De Tetrahedron 45 kan bijvoorbeeld een Haliade-X gondel tillen op een straal van 40 m, 180 m boven de waterlijn met voldoende vrije ruimte om de wie-ken te installeren, terwijl hij toch met minimale aanpassingen op kleinere jackups kan worden gemonteerd.

2022Offshore installatiebedrijf Van Oord, de Technische Universiteit Delft en diverse industriële toeleveran-ciers hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van de kraan in verschillende samenwerkingsprojecten.

De projecten zijn medegefinancierd door de Rijks-dienst voor Ondernemend Nederland (RVO). Het conceptontwerp van de kraan is voltooid en geveri-fieerd door DNV GL. In 2022 wordt naar verwach-ting in Rotterdam de eerste kraan opgeleverd. Het engineeringteam wordt geleid door ‘engineering lead’ Alexander Ronse: ”Geïnteresseerden moeten ons volgen op LinkedIn, waar we regelmatig ont-wikkelingen bij zowel onze kranen als de realisatie van de eerste unit zullen plaatsen.”

WWW.TETRAHEDRON.TECH

De Tetrahedronkraan – hier een impressie met de gondel van een GE Haliade-X – kan

met een gelijke footprint veel hoger tillen dan vergelijkbare alternatieven.

Het innovatieve kraanconcept is

ook geschikt voor het opwaar-

deren van de kraancapaciteit

van bestaande jackups.

Hét online platform voor engineers!

Vind de juiste engineer voor uw vacature met Engineersonline.nl!

Dagelijks bezocht door duizenden engineering professionals.

vacatures.engineersonline.nl/mogelijkheden

CST_Art05.indd 9 22-10-20 13:25

1 0 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

In Boston dit jaar helaas geen LiveWorx. Maar met een online publiek van 15000 engineers mag je niet klagen. Ook dit jaar liep de ‘digitale draad’, een van ceo Jim Heppelmann’s speerpunten in 2019, dwars door alle lagen van de maakindustrie heen. Concurrent engineering vanuit één ‘single source of truth’ is allang geen utopie meer, maar eerder een broodnodige vereiste in een steeds complexere wereld. Daarom is het fundament onder Onshape omgedoopt tot Atlas en toont ‘spatial computing’

hoe complex ook eenvoudig kan met een realtime 3D-twin van de werkelijkheid.

L IA M VAN KOERT

daagd ziet door coronabeperkingen, klimaatveran-dering, economische zwaarden van Damocles en niet op de laatste plaats sociale spanning en raciale ongelijkheid. Heppelmann, die nooit bang is zich politiek uit te laten, is kritisch en steunt de ‘Black Lives Matter'-beweging. Ook in de strijd tegen het coronavirus wil hij een plek in de voorhoede. Bij de ontwikkeling van broodnodige medische appara-tuur bijvoorbeeld. Maar ook bij het grotendeels op afstand ‘up and running’ kunnen houden van de hele maakketen.

In de lucht bijven“Toen thuiswerken door Corona ineens de norm moest worden, hadden veel van onze klanten er een heel pakket aan nieuwe uitdagingen bij. Je werkplek mee naar huis nemen mag voor ERP- of CRM-ge-bruikers de normaalste zaak van de wereld zijn. Maar voor veruit de meeste arbeidsplekken is dat nog steeds onmogelijk; er is het fysieke werk dat echt op locatie moet plaatsvinden en er is werk waarvoor de thuiswerkinfrastructuur te kort schiet. Engineers bijvoorbeeld kunnen onmogelijk efficiënt werken als CAD via een ‘remote desktop’ moet. De CAD-software draait op het kantoor op krachtige werkstations die je niet zomaar even thuis neerzet. Het is nauw verweven met bijvoorbeeld de PLM-systemen die alle data ondubbelzinnig up-to-date houden. Veel van onze inspanningen van de

Atlas‘at your Service’

‘SPATIAL COMPUTING’ DIGITALISEERT DE 3D WERKELIJKHEID VOOR AR

L I V E W O R X 2 0 2 0

Het cloudfundament onder Onshape draagt straks het complete cloud- en SaaS-

aanbod van PTC. En dan noem je dat Atlas.

Een president die de natie toe spreekt waardig, zit een zelfverzekerde Jim Heppelmann achter zijn bu-reau. Predikend rondstruinen op een groot podium kan hij prima. Dus deze voordracht is een thuiswed-strijd. En eentje waar hij ook nog eens zelf de con-trole heeft over zijn Powerpoint-slides. Tijd voor een lesje ‘toekomst maken’. Een toekomst die zich uitge-

CST_Art03.indd 10 22-10-20 13:27

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 1 1

afgelopen maanden waren er dan ook op gericht om de werkplekken van klanten te ‘mobiliseren’ en tegelijkertijd in de lucht te blijven”, vat Heppelman de laatste maanden samen.

Dubbel geluk Volgens Heppelman had PTC dubbel geluk. Ener-zijds draait hun PLM-systeem Windchill, de digita-le dradenwever tussen engineeringdisciplines, al sinds jaar en dag in de cloud. Anderzijds adresseer-de een recentelijke aankoop van PTC – met 470 miljoen de grootste in hun geschiedenis – precies dat probleem. Onshape is een native-cloud CAD-platform uit de koker van onder andere Jon Hirschtick en John McEleney, inderdaad oprichters van SolidWorks. Brachten zij eerst CAD naar Win-dows, nu gokken ze wederom op een nieuw ‘type OS’: de cloud. Het feit dat PTC hier een serieus bedrag voor neerlegt doet vermoeden dat het niet zomaar een platform is. Sterker nog: het wordt het fundament onder een uit de bouwen cloudbasis die luistert naar de naam Atlas. En het is Hirstick die als vice president van PTC leiding mag gaan geven aan het sterk groeiende ‘Software as a Service (Saas)’-aanbod van PTC. Realtime schaalbaarheidVolgens Hirschtick is het niet zo vreemd dat recente rapporten van Deloitte aangeven dat maar liefst 93 procent van de cio’s aangeeft zich middels SaaS rich-ting de cloud te bewegen. Het leeuwendeel van hen – 86 procent – gaat hierbij voor de alomvattende variant. Zij zien voordelen in kortere leercurves en een snellere adaptatie bij werknemers, niet in de minste plaats dankzij schaalbaarheidsvoordelen doordat geen extra installaties nodig zijn.“Flexibiliteit en implementatiesnelheid worden door velen als het voornaamste argument genoemd om voor een volledige cloudoplossing te gaan. Raar is dat niet. Stel je maar eens voor wat voor directe en

verborgen kosten er allemaal komen kijken bij het inrichten van een werkplek. Afhankelijk van de functie van de werknemer is er specifi eke hardware nodig en moet er een veelvoud aan softwarepakket-ten worden geïnstalleerd. Die installatie – waarbij compatibiliteit en het onderhouden van updates een constante zorg is – brengt niet alleen hardware-, li-centie- en beheerkosten met zich mee. Het gaat vaak ook ten koste van de productiviteit omdat er in de praktijk bijna altijd ‘inregelhobbels’ zijn, >

‘FACTORY INSIGHTS AS A SERVICE’De wereld van 3D-CAD integreren met die van de PLC is al vele jaren een heilige graal die als sluitstuk van de digitale transfor-matie gezien kan worden. Het maak rechtstreeks aansturen van productie via CAD-modellen mogelij k. Maar ook het in real-time optimaliseren van de fysieke wereld op basis van de digi-tale tweeling. Het was een van de redenen waarom Siemens al in 2007 UGS (en daarmee SolidEdge, NX en Teamcerter) inlij fde en PTC in 2016 Kepware kocht. Kepware, dat inmiddels onderdeel is van het Thingworkx IoT-aanbod van PTC, is een soort uitgebreide bibliotheek met alle gangbare PLC-talen, zodat elke besturing eenvoudig in hun IoT-platform kan worden geïntegreerd. De Allen Bradly PLC's van Rockwell Automation nemen hierbij een bij zondere plek in. Sinds 2018 gingen beide bedrij ven namelij k een strategisch partnerschap aan om de wereld van CAD en PLM met die van SCADA en PLC’s te verbinden. Hiertoe kocht Rockwell in 2019 emulate 3D, dat anno 2020 als onderdeel van FactoryTalk Inno-vation Suite wordt aangeboden als Factory Insights as a Service. Ook Microsoft speelt met Azure een belangrij ke rol in dit geheel. Door de krachten te bundelen kunnen productiebedrij -ven tij d en geld besparen door de complexiteit van een IIoT-implementatie weg te nemen. “Factory Insights as a Service is een perfect startpunt voor fabrikanten die geïnte-resseerd zij n in het verbeteren van hun activiteiten door het leveren van waardevolle informatie en inzichten over operatio-nele prestaties, het gebruik van activa en de effi ciëntie van het personeelsbestand”, laat Jim Heppelmann in een persbe-richt weten.

PTC-ceo Jim Heppelman: “Er is het fysieke werk dat echt op locatie moet plaatsvinden

en er is werk waarvoor de thuiswerkinfrastructuur te kort schiet.”

CST_Art03.indd 11 22-10-20 13:27

1 2 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

waardoor de werknemer niet vanaf het eerste mo-ment op volle toeren aan de slag kan. Dergelijke vertragingen hebben vervolgens ook invloed op de productiviteit van de rest van het team. Met na-tive-cloud software heb je dit soort vertragingen niet. Er wordt een account met bijpassend profiel aange-maakt en alle benodigde tools zijn na login direct beschikbaar.” Bestandloos samenwerkenEen tweede argument om voor ‘full cloud’ te kiezen, Heppelman noemde eerder de digitale draad al even, is het veel beter geografisch onafhankelijk in real time kunnen samenwerken in de keten. Hirsch-tick: “Het delen en beheren van data is in traditio-nele CAD-omgevingen een terugkerend probleem. Alle informatie wordt namelijk in afzonderlijke be-standen opgeslagen, wat per gebruiker zomaar tien-duizenden bestanden kan opleveren. Nu kunnen hedendaagse computers daar nog wel mee overweg, maar de problemen beginnen wanneer er een kopie van een bestand wordt gemaakt. Wat is dan leidend? PDM-systemen hebben middels vaults en check-out-procedures wel deels ondervangen dat bestan-den niet zomaar worden overschreven en versiebe-heer is geborgd, maar het is en blijft een omslachtige en tijdrovende manier van werken. Native-cloud software ondervangt dit door een niet file-gebaseer-de architectuur. Hierdoor kan iedereen overal gelijk-tijdig aan eenzelfde onderdeel werken, zonder bang te hoeven zijn dat er een versieconflict is of data per ongeluk overschreven wordt.”Hirschtick geeft toe dat lokale software momenteel ook nog zijn sterktes heeft. Er is niet overal internet en het aanbod in specialistische tools overstijgt nog steeds dat van native-cloud oplossingen. Daarom zien we ook een opmars in gedeeltelijke cloudoplos-singen, waarbij bestanden vanuit dergelijke applica-ties via de cloud voor de keten worden ontsloten. Maar, zo benadrukt Hirschtick, dit lost de proble-men niet echt op. Het verplaatst ze alleen maar. Bij echte cloudCAD wordt er niets gekopieerd en kan iedereen altijd overal aan de slag, ongeacht of er met

een Windows PC, Mac, Linux-machine of mobiel Android-apparaat wordt gewerkt. Minder servers, meer rekenkrachtEen veel geuite zorg wanneer het om de cloud gaat is veiligheid. Niet alleen voor wat betreft de implica-ties voor het machinepark dat al het moois moet gaan maken, maar zeker ook voor wat betreft intel-lectueel eigendom. Alle digitaal in modellen vastge-legde kennis overhevelen naar een virtuele locatie buiten de eigen bedrijfsmuren? Dan wil je wel wat garanties. En eerlijk is eerlijk, natuurlijk is ooknative-cloud software niet immuun voor kwaadwil-lende hackers en ander digitaal gespuis.Daarom wordt ook Altas continue gemonitord en geüpdatet om zonder beveiligings- en datazorgen zijn gebruikers te kunnen bedienen. En doordat deze inspanningen nu centraal binnen Atlas gebun-deld zijn, treedt ook hier een schaalvoordeel op: ge-bruikers hoeven niet zelf meer alle security expertise van een steeds complexer wordend IT-landschap binnen eigen gelederen te hebben, maar liften mee op het werk van vele specialisten die hier dagelijks mee bezig zijn. Op een vergelijkbare manier wordt er volgens Hirschtick – helemaal wanneer je het cu-mulatief beschouwd – flink aan servercapaciteit en dus ook energiekosten bespaard. Dit terwijl de ge-bruiker ter beschikking staande rekenkracht juist fors toeneemt. Voor rekenintensief toepassingen kunnen er tijdelijk namelijk veel meer servers aan het werk worden gezet, dan die er normaliter in de lokale serverruimte beschikbaar zou zijn. Al deze voordelen zouden natuurlijk minder tot de verbeelding spreken als het financiële plaatje een te-gengestelde trend liet zien. Maar ook hier ziet PTC zich gesteund door recente onderzoeksgetallen. Vol-gens een rapport van IDG ervaart zo’n 84 procent

De logica achter SaaS

en cloud: iedereen op

elk ‘device’ met altijd

dezelfde laatste

versie van de beno-

digde software. Soft-

ware die je maar op

één locatie hoeft te

onderhouden.

John Hirschtick, nu

‘SaaS-baas’ bij PTC:

“Met native-cloud

software .. wordt

een account met

bijpassend profiel

aangemaakt en alle

benodigde tools zijn

na login direct

beschikbaar.”

CST_Art03.indd 12 22-10-20 13:27

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 1 3

Met de nieuwe Vuforia Spatial Toolbox teken je bijvoorbeeld een traject op je iPad en

de robot volgt het aangegeven pad.

'Enter the god mode’: hier een stapje meer naar links, daar je rug iets

rechter.

van de door hen ondervraagde cio’s zowel significan-te kostenbesparingen als een hogere productiviteit. “De getallen zijn pre-COVID, dus het zou me niets verbazen als de percentages momenteel nog hoger liggen”, aldus Hirschtick. Menselijk IoT-nodeTerug naar Heppelman, die naast politiekgevoelige, ook geen woorden schuwt die een distopisch gevoel opwekken. Vorig jaar deed met name de ‘degradatie’ van de mens tot IoT-apparaat al de nodige wenk-brauwen fronsen. Hij beargumenteerde dat we mid-dels augmented reality in staat zijn om alle proces-stappen die een operator moet uitvoeren begrijpelijk naar hem of haar te communiceren. Hij krijgt in-zichtelijk wat de eerstvolgende stap is en hoe hij deze het beste kan uitvoeren. Ook is het met de brilcamera mogelijk om te borgen dat de taak tijdig en correct wordt uitgevoerd, zodat een bovenlig-gend ‘supervisory systeem’ met grote zekerheid de optimale werkinstructies kan verdelen. De grens tussen starre automatisering en de flexibele mens vervaagt hierdoor. Het systeem biedt werknemers de ruimte zich te ontwikkelen richting hun sterkten. Zo ontstaat er volgens Heppelman een stroom van kennis en kunde richting werknemers. Laagge-schoold personeel kan hoogwaardiger werk doen. Helemaal wanneer deze ook nog eens ‘augmented’ worden door een krachtig exoskelet. Het zou in sommige productieprocessen zelfs tot een verschui-ving kunnen leiden in welke taken economischer door mensen en welke door robots kunnen worden gedaan. Of de menselijke IoT-node ook altijd ge-lukkiger wordt van zijn superslimme digibaas?

'Enter the god mode’Dit jaar had hij wederom een tot denken aanzetten-de uitspraak in petto. Vier woorden die hij zich tus-sen neus en lippen liet ontvallen: ‘enter the god mode’. Want door 3D-vision middels de Vuforia Spatial Toolbox aan het AR-spectrum toe te voegen en deze te koppelen aan een andere noviteit die sa-men met Rockwell werd ontwikkeld – Factory In-

sight as a Service – ontvouwde zich een enigszins controversieel scenario. De nieuwe toolbox? Die meet middels spatial computation de omgeving in 3D in. Die omgeving wordt vervolgens gekoppeld aan andere informatie die over die omgeving be-schikbaar is, wat bijvoorbeeld nieuwe vormen van robotprogrammeren mogelijk maakt. Ter demon-stratie toont Heppelmann een filmpje waarbij een door een robot af te leggen pad met de blote vinger op een iPad wordt getekend. Dankzij de opgehan-gen camera’s en de nieuwe gereedschapkist voor ‘ruimte-rekenen’ in de nieuwe versie van Vuforia, weet de robot precies waar obstakels staan en hoe die het best te ontwijken. En het pak suiker dat hij aan het eind van het parcours moet oppakken? Geen probleem. Die kubusvorm, dat is een vol sui-kerpak. Dat herkent hij door het logo en de barco-de, die desgewenst gewoon van internet gehaald worden. Ook het soortelijk gewicht van suiker is niet zo moeilijk online te vinden, dus het benodigde zwaartepunt voor het bepalen van de beste grijppo-sitie en klemkracht is eenvoudig te berekenen.

Reis Nu kan men zich afvragen wat hier zo goddelijk aan is. Dat werd duidelijk in een volgend filmpje. Hier is onze menselijke IoT-node druk in de weer aan een productielijn. En waar hij vroeger alleen de op-timale handelingsvolgorde voorgeschoteld kreeg, geldt dat nu ook voor de optimale stapjes tussen die handelingen in. Hier een stapje meer naar links, daar je rug iets rechter, volledig automatisch worden alle optima in proceswatervallen gegoten en als opti-male voorstellen voorgeschoteld. Theoretisch doel hierbij is een nagenoeg wrijvingsloze productie waar mens en machine wel bij varen. Het doel bepalen? Dat is aan mens. De beste route? Steeds vaker het domein van een goddelijke ruimterekenkamer. Op zich geen probleem, zolang de mens zich ook in god mode maar voldoende blijft realiseren dat de reis vaak net zo belangrijk is als de bestemming. WWW.PTC.COM

CST_Art03.indd 13 22-10-20 13:27

1 4 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

Dit is mijn 100ste column in de Constructeur: een goede reden om eens na te gaan waarom PLM tot nu toe zo leuk was en of het dat in de toekomst ook zal blijven. Proeft u in de titel

ook enige zorg dienaangaande?

HENK JAN PELS , GEPENS IONEERD HOOFDDOCENT BEDR IJFSKUNDIGE INFORM AT ICA ( TU E INDHOVEN ) ,

I S ONAFHANKEL IJK CONSULTANT, GESPEC IAL ISEERD IN PRODUCT DATA M ANAGEMENT

Oorspronkelijk ging het om enginee-ring data: EDM. Toen werd het product data: PDM. Prima idee: er zijn meer productgegevens dan alleen gemaakt en gebruikt door engineers. Met de eeuw-wisseling verruimde de aandacht zich tot de hele product lifecycle: PLM. Het wordt na 20 jaar hoog tijd voor een nieuwe term. Waarom niet de aandacht verruimen naar de mensen die onze pro-ducten gebruiken: People Lifecycle Management?Dat kun je interpreteren als ‘power to the people’, maar ook als ‘het product regeert de mens’ en die kant dreigt het op te gaan. De snelst ontwikkelende trend op dit moment is Internet of Things (IoT). In steeds meer producten, van auto’s tot sportschoenen, worden chips ingebouwd die het gebruik van dat product via internet rapporteren aan de producent. Die gegevens kunnen worden gebruikt voor verbetering van het product, maar ook voor het beïn-vloeden van de klant. 5G wordt met voortvarendheid uitgerold, vooral om IoT mogelijk te maken. Moeten we vre-zen voor onze privacy?

‘MRP is never going to work’Behalve privacyzorgen is er een security-probleem. Alles wat aan internet hangt kan worden gehackt en gehackte gege-vens kunnen worden gebruikt voor roof

en chantage. Bekend is het voorbeeld van hackers die de controle over een zelfsturende auto overnemen. Wie regelt het password voor de chip in uw sport-schoenen? Kunt u het zelf, of regelt al-leen de fabrikant dat?Ondanks de zorgen, ben ik gefascineerd door de mogelijkheden van de informa-tietechnologie. Het begon ooit tijdens mijn studie met een opdracht om het elektrische veld rond een hoogspanning-

sisolator te berekenen. Een studievriend had iets dergelijks gedaan en op een nacht zaten we bij elkaar met een goede fles whisky en bespraken de beloftes van de computer. We waren het erover eens dat we na ons afstuderen in ongeveer drie maanden tijd de hele wereld zou-den kunnen optimaliseren.Eenmaal in de praktijk viel dat toch wel tegen. Later ontmoette ik, op een confe-rentie in 1984 prof. John L. Burbidge, een grootheid in ‘production control’, die kernachtig stelde dat ‘MRP is never

going to work because it is not given to man to foretell the future’. Hij had ge-lijk. Want MRP, voorganger van ERP, baseert zijn productieplan op een sales-plan en dat is een voorspelling die zel-den klopt. Mijn les was dat je met com-puters alles kunt berekenen, als er maar geen menselijke keuzes in meespelen. Daarom lukt het voorspellen van het weer wel, maar van de economie niet. Drie technologieënDe ontwikkeling van de informatietech-nologie blijkt te worden bepaald door drie verschillende technologieën: proces-sor, geheugen en communicatie. De processor manipuleert de gegevens, het geheugen bewaart ze en een communi-catiesysteem kopieert ze naar andere computers. Hoewel het geheel verschil-lende technologieën zijn: transistoren, magneetveldjes en elektromagnetische golven, volgens ze alle drie de wet van Moore: de prestaties verdubbelen elke twee jaar. Aangezien ik één jaar ouder ben dan de transistor, en in de elektro-techniek ben afgestudeerd, heb ik de kans gehad die ontwikkeling van het be-gin af mee te maken. De transistor als schakelaar heeft ons bevrijd van de be-perkingen van de mechanica. Een tran-sistor kun je maken door het opdampen van laagjes materie op een siliciumplaat-je. De vormen van die laagjes teken je

People Lifecycle Management?

P R O D U C T L I F E C Y C L E M A N A G E M E N T

ALS MENSELIJKE KEUZES MAAR GEEN ROL SPELEN

CST_Art04.indd 14 22-10-20 13:28

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 1 5

Een replica van de eerste transistor die op 23 december 1947 werd gedemonstreerd bij Bell Laboratories

(Foto: Bell Labs)

die met mechanische systemen niet te bereiken is: je laadt een nieuw program-ma en je hebt een machine met een to-taal andere functie. Al in 1821 ontwierp Charles Babbage zijn Differential Engi-ne die wiskundige tabellen kon genere-ren. De machine was volledig mecha-nisch en zou, als hij was afgebouwd, 15 ton gewogen hebben. De eerste echt werkende computer was in 1944 de Harvard Mark I van IBM, die elektrische relais gebruikte als scha-kelelement. Hij mat 15 bij 4 meter en woog 5 ton. Een van de programmeurs was een vrouw: Grace Hopper. Zij in-troduceerde de zo bekende term ‘debug-gen’. Als een programma niet werkte kwam dat meestal doordat een motje (bug) met zijn vleugeltjes tussen de con-tactpunten van een relais was gekomen,

zodat je met een stofkwast het relais moest ‘debuggen’. Ongeveer tegelijker-tijd pakten te Engelsen het slimmer aan, door in plaats van een relais elektronen-buizen te gebruiken. Die waren veel sneller en minder storingsgevoelig. Ze wonnen er de oorlog mee omdat de ma-chine heel veel Duitse berichten in korte tijd kon decoderen. Nadeel was dat al die 2500 buizen ontzettend veel hitte produceerden. Een oplossing voor dat probleem kwam in 1947 met de uitvin-ding van de transistor.

SiliciumHet duurde tot 1958 tot iemand op het idee kwam om geen losse transistoren aan elkaar te solderen, maar op eenplaatje silicium een complete (geïnte-greerde) schakeling met meerdere com-ponenten te etsen. Vanaf dat moment gold de wet van Moore: het aantal com-ponenten op een chip verdubbelt elke twee jaar. Inmiddels zijn we 60 jaar ver-der en proppen 100 miljoen transistoren op een vierkante millimeter. Dat zit in uw smartphone en gebruikt niet meer dan 200 mW. Overigens loopt de wet van Moore op zijn eind. Het oplossend vermogen ligt nu op 7 nm en dat is on-geveer 70 koperatomen. Als dat aantal onder de 10 komt zal vast de wet van Ohm niet meer gelden en zijn totaal an-dere technieken nodig.

ComputertaalOm een processor iets nuttigs te laten doen heb je een programma nodig dat de computer stap voor stap vertelt wat hij moet doen. Het Word-programma beslaat 60 Mb in mijn werkgeheugen. Bij een instructielengte van 32 bit zijn dit 15 miljoen instructies. Een getrainde programmeur levert gemiddeld twee correcte instructies/uur. In het begin schreef je letterlijk binaire instructies. Dat heet machinetaal en wordt ook wel de eerste generatie taal (1GL) genoemd. Assembler is 2GL en daarin schrijf je dezelfde instructies als logische namen. Moderne talen als Java en C++ zijn 3GL: herkenbare namen voor (samen-gestelde) operaties. Stel dat een 3GL sta-tement gemiddeld 20 instructies ople-vert, dan zitten in Word dus 3 miljoen manuur! Er is nu 40 jaar aan gewerkt, dat betekent gemiddeld 50 man full-

met licht. Je hoeft geen stukjes massa meer te vervormen en te assembleren. Bij schijfgeheugens krijgt de magneet-kop een steeds kleinere spleet en komt dichter boven het schijfoppervlak te hangen. Bij communicatielijnen worden steeds hogere frequenties gebruikt. Bij alle drie draait het om miniaturisering; Componenten worden kleiner, schake-len sneller en gebruiken minder energie.

ProcessorDe processor is de eigenlijke rekenma-chine. Daarvoor heeft hij een rekenor-gaan nodig, een werkgeheugen en in- en uitvoerpoorten. Het geniale van een computer is dat je in het werkgeheugen ook het programma kunt opslaan. Dat programma kun je heel snel wisselen en dat geeft de computer een flexibiliteit >

CST_Art04.indd 15 22-10-20 13:28

1 6 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

De Harvard Mark I van IBM was in 1944 de eerste echt werkende computer – van 15 bij 4 m en een gewicht van 5 t.

(Foto: Harvard University)

time en dat lijkt mij een optimistische schatting. Ergo: programmeren is duur en, gezien de ervaringen met ‘Mi-cro-software’, foutgevoelig.

Kunstmatige intelligentieIn een 4GL beschrijf je niet wat er ge-daan moet worden, maar wat je wilt hebben. Dat gaat veel sneller, maar 4GL’s zijn specifiek voor databasetoepas-singen. Tenslotte zijn er 5GL’s, waarin je logische predicaten opschrijft en de computer de waarden zoekt waarvoor die waar zijn. Dat noemen ze dan kunstmatige intelligentie. In 1983 werd op de TU/e een symposi-um gehouden met Jozeph Weizenbaum, de Amerikaanse professor die het eerste als kunstmatig intelligent betitelde pro-gramma schreef. Met dit programma kon je een chat voeren als met een em-pathische psycholoog. De meeste ge-bruikers geloofden dat ze met een mens spraken. De wereld interpreteerde dat als demonstratie van de intelligentie van computers, maar volgens Weizenbaum zelf toonde het eerder de domheid van de mens: “There is no such thing as arti-ficial intelligence, there only is an artifi-cial intelligentia.”

Op zoek naar problemenHij stelde ook dat er weinig maatschap-pelijk relevante problemen zijn die be-hoefte hebben aan een computer als op-lossing, maar dat de computer eerder een oplossing is op zoek naar proble-men. Als voorbeeld noemde hij het probleem ‘computer illiteracy’: je kind zou mislukken in de maatschappij als het niet met een computer overweg kon. Het probleem was bedacht door IBM voor de oplossing: koop een PC voor je kind. In het expertpanel van het symposium zat ook professor Edsger Dijkstra, die geldt al als een van ’s werelds meest vooraanstaande informatici. Hij was de uitvinder van gestructureerd program-meren: een programma moet zo ge-schreven zijn dat het bewijsbaar correct is. In de discussie wierp iemand op dat de tekstverwerker, toch wel een nuttige toepassing was omdat je teksten makke-lijk kon verbeteren. Het antwoord van Dijkstra was: “Verbeteren? Je moet eerst goed nadenken want als je het de eerste keer niet goed opschrijft wordt het nooit meer wat.” Maar was er dan niets, kwam de volgende vraag, waar hij zelf in zijn schooltijd plezier van gehad zou

hebben? Weer dacht Dijkstra diep na en kwam toen met: “I would have liked to have Homer on a floppy”. Er viel een verbaasde stilte, waarna hij uitlegde dat Grieks vertalen vaak betekende dat je op zoek moest naar plaatsen in de tekst waar hetzelfde woord gebruikt werd. Dat zou met een computer veel sneller gaan. Opmerkelijk is dat, met de komst van computers in het onderwijs, Grieks als schoolvak nagenoeg verdwenen is. De conclusie voor PLM is dat moderne processoren in redelijke tijd alles kun-nen berekenen wat je aan een ontwerp berekend zou willen hebben. Maar ter-wijl de processor vrijwel niets meer kost, betaal je je blauw aan de software en moet je maar hopen dat het werkt.

GeheugenOmdat het menselijk geheugen zo zijn grenzen heeft, schrijven we dingen op. Alleen is het vaak lastig om die aanteke-ningen later weer terug te vinden. De mogelijkheden van computers schilde-ren het ideaal van een onbegrensd ge-heugen waarin we feiten maar één keer hoeven op te schrijven om ze altijd weer met een paar muisklikken te kunnen oproepen. Mensen hebben millennia lang papier gebruikt als medium en dat is typisch sequentieel, net als ponskaarten en mag-

neetbanden. De harde schijf was een historische revolutie, omdat hij met random access het sequentiële paradig-ma doorbrak. Met een hard disk kun je niet alleen snel kriskras springen en zo bijvoorbeeld stuklijsten laten explode-ren, je kunt ook meerdere gebruikers parallel dezelfde gegevens laten gebrui-ken. Je hoeft dus niet langer een kopie te sturen aan je collega’s, je kunt hen real time laten meekijken in je data. Dat maakt in een bedrijf veel snellere proces-sen mogelijk.De eerste harde schijfunit (van IBM) bestond in 1956 uit 50 gestapelde schij-

ONTWERPPRET WORDT ALLEEN MAAR GROTER

CST_Art04.indd 16 22-10-20 13:28

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 1 7

De IBM Power10 is volgens de makers de eerste commercieel beschikbare 7 nm processor. (Foto: IBM)

ven met een diameter van 60 centime-ter. Met een dichtheid van 3 bit/mm2 had de unit een capaciteit 5 MB. Dat is één foto van uw smartphone! Nu, 65 jaar later, koop je voor 100 euro een dis-kdrive van 5 TB. Op vier van die units kun je alle 40 miljoen boeken van de ‘Library of Congres kwijt! Die 3 bit/mm2 is gegroeid tot een onvoorstelbare 8 GB/mm2. Intussen wordt de harde schijf snel ingehaald door de veel snelle-re ‘solid state drive’ (SSD), die je nu van 1 TB kunt kopen voor 130 euro. Nog even en de harde schijf is antiek.

Geniaal voorstelOpslaan van gegevens gaat geweldig, maar hoe zit het met het terugvinden. Als je heel veel gegevens hebt die je met anderen wilt delen, zonder dat dat ieder-een alles kan lezen, dan wordt het best ingewikkeld. Een DataBase Manage-ment Systeem (DBMS) is nodig om dat allemaal voor iedereen te regelen met als eerste taak om de gegevens te structure-ren. Zonder structuur is het lastig zoe-ken. Het begon met een hiërarchische structuur, maar stuklijsten laten zich daar niet in proppen. Toen kwam het netwerkmodel dat records in kettingen tot een netwerk aan elkaar rijgt. Er kan heel veel mee, maar dat gedoe met die kettingen maakt het programmeren lastig. In 1969 publiceerde Edgar Codd zijn geniale voorstel voor ‘A Relational Mo-del for Large Shared Data Banks’. Hij definieerde een tabel mathematisch als subset van het product van verzamelin-gen. Verzamelingen hebben geen inhe-rente volgorde, dus van dat probleem ben je verlost. Omdat die tabellen ma-thematisch objecten zijn, kun je ook een mathematisch gefundeerde querietaal maken: SQL. Omdat volgorde inherent geen rol speelt, formuleer je vragen niet in termen van stappen, zoals program-meurs gewend zijn, maar in termen van het gewenste resultaat. SQL maakte de stap naar 4GL mogelijk. Deze aanpak werd zo’n succes dat in de recordtijd van 15 jaar, rond 1985, het relationele mo-del de facto de wereldstandaard was en dat nu nog steeds is. Is het toeval dat midden jaren 80 ook de eerste EDM-systemen in gebruik werden genomen?

MaandsalarisEen zoekopdracht of query wordt in SQL geformuleerd als ‘SELECT attribu-tes FROM tables WHERE condition’. Dat lijkt simpel, maar is het niet. Dat toonde mijn collega Frans Remmen, do-cent databasesystemen bij TU/e-Informatica. Hij had een metho-de ontwikkeld om queries bewijsbaar correct te formuleren. In zijn college ge-bruikte hij een voorbeelddatabase met een 15-tal vragen in opklimmende graad van moeilijkheid. Hij hield in die tijd ook regelmatig lezingen voor profes-sionals en loofde daarbij steeds een maandsalaris uit voor de professional die de correcte SQL expressie voor vraag 10 zou leveren. Hij is zijn salaris nooit kwijtgeraakt! Dat toont wel dat het spe-cificeren van WAT je wilt zien uit een database, nog een hele uitdaging kan zijn. Vertrouw er dus nooit zomaar op dat de tabellen die uw PLM/ERP-sys-teem genereert werkelijk laten zien wat u verwacht.

Schijnbare eenvoudDe schijnbare eenvoud van SQL heeft hinderlijke gevolgen. De 4GL talen maakten het mogelijk om heel snel ap-plicaties bij een database te maken. Daardoor konden met name ERP en

PLM snel uitgroeien tot heel veelzijdige systemen. De beperking van 4GL is dat je telkens maar één tabel per scherm krijgt en ik hoef niet uit te leggen hoe lastig dat kan zijn. Een ander probleem is dat de database-ontwerpers, niet ge-hinderd door kennis van het bedrijfs-proces, vaak eigen namen voor tabellen gekozen. Daarom is het voor de gebrui-ker ondoenlijk om zelf in die database te gaan SQL-en. De applicaties zijn zo een ondoordringbare muur geworden die de eigenlijke database verbergt voor de ge-bruikers. En zo ontstaan de beruchte datasilo’s. PLM is typisch een databasetoepassing. Intussen verspreiden de gebruikers en leveranciers van die gegevens zich niet alleen over het bedrijf en de ‘supply chain’, maar ook over alle geleverde pro-ducten die gebruiksgegevens blijven le-veren. PLM vraagt dus om één wereld-wijde virtuele database voor alle productgerelateerde data. Helaas zie ik dat nog niet zo snel gebeuren, ondanks de ongelimiteerde communicatiemoge-lijkheden van deze tijd.

CommunicatieDatacommunicatie is praten tussen com-puters, waar de computergebruiker niets van merkt. Je gebruikt via de apps op >

CST_Art04.indd 17 22-10-20 13:28

1 8 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

je computer de gegevens, zowel van jezelf als van anderen, die je nodig hebt en je maakt je geen zorgen over waar de harde schijf staat. Ook voor communicatie is een managementsysteem nodig. Het probleem is dat beide computers hetzelf-de managementsysteem moeten hebben. Communicatie is heel afhankelijk van standaardisatie. Daardoor komt nieuwe technologie niet geleidelijk, maar met sprongen beschikbaar. Een leerzaam voorbeeld van onvoorspel-baarheid van standaardisatie is MAP (Manufacturing Automation Protocol), een standaard die eind jaren 70 geïniti-eerd werd door General Motors om communicatie tussen computers in hun productielijnen te vergemakkelijken. GM betrok zoveel mogelijk bedrijven in de ontwikkeling, maar daardoor groei-den ook de functionele eisen, zodat de prijs van de besturingskaarten boven de 1000 dollar bleef hangen. Intussen ver-plichtte Microsoft alle PC-fabrikanten om een PCP-IP-internetkaart te installe-ren. Door de grote aantallen werden die zo goedkoop (een paar tientjes) dat be-drijven ervoor kozen om hun pro-cescontrollers er ook mee uit te rusten. Daarmee was MAP rechts ingehaald en de ontwikkeling werd gestopt. GM had er tot dat moment een bedrag in geïn-vesteerd, waarvoor ze achteraf gezien

Toyota hadden kunnen kopen. De ont-wikkeling van standaards is duur en niet altijd succesvol.

Netflix in UltraHDDe snelheid van communicatie wordt gemeten in bit/s. Toen communicatie begon gebruikte men telefoonlijnen met een bandbreedte van 3KHz. Dat komt overeen met 3 Kbit/s. Nu ligt er een uit-gebreid glasfibernet over de wereld en zijn er per glasfiber snelheden van 10Gbit/s mogelijk. De theoretische grens van een glasvezel ligt in de orde van 1Pbit/s.Er is dus nog een factor 100.000 ruimte voor groei. Niemand heeft nog een idee over hoe je dat vol krijgt. Als Netflix zijn hele aanbod tegelijk verstuurt in ul-traHD-kwaliteit, dan is die fiber pas voor 1/1000ste gevuld. De vrijwel ongelimiteerde communica-tiecapaciteit maakt van de wereld een ‘global village’. Je zet je data gewoon in de cloud en iedereen, waar ook ter we-reld, kan erbij.Die eenvoud is ook meteen het pro-bleem, want je moet moeilijk doen om te zorgen dat alleen bevoegden erbij kunnen. Daarbij komt dat de cloud het koppelen van systemen niet makkelijker maakt. Als jij en je ontwerp-partner alle-bei je PLM-systeem in de cloud zetten,

dan blijven het toch twee gescheiden si-lo’s die geen data kunnen uitwisselen. Net zoals de uitvinding van de database het ideaal opriep van alle gegevens van het hele bedrijf in één database, zo roept het grenzeloze internet het ideaalbeeld op van alle gegevens van de hele wereld in één database. Helaas blijven de soft-wareboeren onze applicaties gevangen houden in hun silo’s. Aangezien die silo’s een gevolg zijn van het relationele mo-del, zal het probleem pas kunnen wor-den opgelost door ‘disrupting innnovati-on’ in de vorm van een ‘global data model’ dat als een soort standaardlaag tussen alle verschillende databases en de gebruikersapps ligt. Van de huidige soft-wareleveranciers hoeven we deze disrup-tie zeker niet te verwachten.

OntwerppretDe leidende softwareleverancier werken er hard aan. Siemens mikt op integratie van PLM met productie en 3D-prin-ting, PTC mikt op IoT en Dassault gaat voor visualisatie en ‘digital twins’. De droom gaat waarheid worden. Krachtige computers die complexe 3D/4D-CAD-modellen doorrekenen. Databases die alle versies van alle modellen en hun analyses moeiteloos opbergen en even moeite- en foutloos in vloeiende anima-ties weer op mijn scherm toveren, waar ze ook opgeslagen mogen zijn. Een in-ternet waardoor uit alle databases in de wereld precies mijn database wordt ge-filterd, die ik door een intuïtieve, spreadsheet-achtig user interface zelf kan manipuleren, zonder afhankelijk te zijn van dure software. Zij zorgen gewoon voor krachtige software waarmee ont-werpen een puur genoegen wordt.Niet alleen kunnen innovatieve ideeën moeiteloos worden uitgedrukt in 3D modellen, ook kunnen simulaties ge-maakt worden van hoe het gemaakt en gebruikt zal worden. Van gelanceerde producten kan ik het werkelijke gebruik vergelijken met de simulaties en aan de hand daarvan de modellen verbeteren. Dat is echter slechts extrapolatie van lo-pende ontwikkelingen. Innovatie is men-senwerk en dus is het ons niet gegeven ‘to foretell this future’. Maar de ontwerp-pret zal alleen maar groter worden. H.J.PELS@OUTLOOK.COM

De eerste harde schijfunit van IBM uit 1956. 50 gestapelde schijven met een diameter van 60 centimeter en een

capaciteit van 5 MB. (Foto: Arnold Del Carlo Photograph Collection/Sourisseau Academy for State and Local History)

CST_Art04.indd 18 22-10-20 13:28

Robert Bronwasser

Product 61 ROBERT BRONWASSER

2 SIGNAAL

IN DIT KATERN

3 ÉÉNPITTER4 BOIJMANS

Vaktijdschrift voor productontwikkelaars over product en service design.

www.productmagazine.nl

EEN UITGAVE VAN MYbusinessmedia

www.mybusinessmedia.nl

UITGEVER Joachim Driessen

HOOFD- EN EINDREDACTIE Walter Wijnhoven, 06-14753643

redactie.product@mybusinessmedia.nl

ONTWERP EN OPMAAK DRAWSWORDS Studio, Amsterdam

www.drawswords.studio

TEKST Brands & Stories, Walter Wijnhoven BEELD Robert Bronwasser

De ontwerpen van Bronwasser zijn gebaseerd op zijn filosofie SMILE: Smart, Modest, Iconic, Logica and Enjoyable. Enkele bekende ontwerpen zijn het Grape wijnrek voor Goods (nog steeds in productie), de Heineken biertap (wereldwijd in dui-zenden kroegen), het servies voor Simon Levelt (het iconische koffiekopje in DWDD kwam uit dit servies) en de Ambi Pur Car luchtverfrisser (bestseller in de jaren ’90).  Omdat hij het motto Enjoy Everyday Design graag deelt met de wereld, wilde Robert deze visie vastleggen in een gelijk- namig boek, minder vluchtig dan een website of beurs. “Hiermee

wil ik mensen inspireren en laten zien dat design meer is dan vorm. En vooral het belang van design voor alledaagse produc-ten, want voor producten die je dagelijks gebruikt is het juist heel belangrijk dat deze goed zijn ontworpen”.

PRODUCTEN MET POSITIEVE IMPACT Het koffietafelboek Enjoy Everyday Design geeft een prachtig overzicht van zijn favoriete gerealiseerde ontwerpen, maar ook van nieuwe concepten. Robert: “Design geeft zelfs de meest gewone producten een betekenis. Ook als je een pro-duct niet gebruikt, heeft het een functie. Een product zonder functie, is slechts een object. Ik wil producten ontwerpen die een positieve impact hebben.”

  Info → www.enjoyeverydaydesign.com

25 JAAR PRODUCTONTWERP → Met zijn functionele producten en herkenbare esthetiek is Robert Bronwasser een representant van Dutch Design. Al sinds 1993 ontwikkelt hij producten voor merken als Heineken, Simon Levelt, Cascando, Goods en Unilever en daarbinnen ontwikkelde hij een geheel eigen richting, visie en signatuur. Een industrieel ontwerper pur sang, die producten maakt met de eind-gebruiker voor ogen, waarbij functie en vorm vloeiend samen komen.

JAARGANG 28, 202019

CST_Art06.indd 19 22-10-20 13:32

Welke opleiding(en) heb je gedaan? In 2012 heb ik het Nimeto in Utrecht afgerond in de rich-

ting grafisch ontwerp en in 2016 ben ik afgestudeerd aan de kunstacademie St. Joost in Den Bosch. Ik ben afgestudeerd als grafisch ontwerper maar wist al snel dat ik me meer wilde focussen op packaging design.

Wat doe je precies? Als brand- & packaging designer ondersteun ik duur-

zame merken met het ontwerp van hun verpakking en huisstijl. Ik sta achter de missie van mijn klant en op deze manier wil ik samen met mijn klant de consument eerlijke en duurzame producten bieden die bijdragen aan een betere wereld.

Wat is het ontwerp waar je het meest trots op bent? Ik heb niet één favoriet ontwerp. Het maakt me trots

wanneer ik de merken waarvoor ik werk zie groeien en ze overal tegenkom. Zo ondersteun ik bijvoorbeeld Cho-kay met hun verpakkingen voor chocolade zonder sui-ker. Door de jaren heen hebben ze nieuwe biologische producten ontwikkeld en hun verpakkingen verduur-zaamd en is het merk al te koop in meer dan tien landen.

Wat is je laatste gerealiseerde ontwerp? De pothoezen voor de kruiden van Plant Paradise, een

merk van Plantlab. Verse kruiden en sla worden direct vanuit Plant Paradise verzonden naar de consument en deze korte keten staat centraal in het ontwerp. Ook kijken we samen naar de materialen die we gebruiken en informeren we de consument hoe ze deze kunnen recyclen.

Waar werk je op dit moment aan? Aan de restyling van een heel mooi merk met natuur-

lijke verzorgingsproducten, aan de verpakkingen van een nieuw plantaardig merk en aan een nieuw circulair theemerk.

Waarom is jouw vak zo leuk? Ik vind het een uitdaging om, binnen de kaders van een

verpakking, het juiste verhaal te vertellen van een merk. Je moet het merk echt begrijpen en met zoveel details rekening houden. Waar wordt het product verkocht? Wie zijn de concurrenten? Op welke behoefte van de doelgroep speel je in? Wat is de hiërarchie van de com-municatie op de verpakking? Het is een puzzel en alle onderdelen van een verpakking moeten kloppen met elkaar. Wat ik zo leuk vind aan een verpakking is dat het een tastbaar product wordt, je kunt spelen met alle zintuigen. Daarnaast is het natuurlijk leuk dat je deze ontwerpen tegenkomt in de winkel. En al helemaal wan-neer er iemand voor je staat bij de kassa en het product koopt. Dan heeft het ontwerp zijn werk goed gedaan.

Su

iker

vri

je c

hoc

olad

e

Plantaardige worsten

Lau

ra V

oet

DE ÉÉNPITTER: LAURA VOET → Nederland telt vele ontwerpbureaus, maar er zijn ook ontwerpers die ‘voor zichzelf’ werken. Zoals Laura Voet.

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Laura Voet

de merken

van morgen

Werken aan

Waar ben je online te vinden? Web → www.lauravoet.com Instagram → @lauravoet

PRODUCT 6, 2020

21 DE ÉÉNPITTER

STRAP-ON SENSOR Jaarlijks sterven wereldwijd ongeveer 2,5 miljoen baby’s in de eerste maand van hun leven, vooral in Afrika en Zuid-Azië. Om dit probleem aan te pakken ontwierp Chris Barnes, samen met zijn collega’s van Cambridge Consultants UK, een draagbare gezondheidsmonitor voor pasgeborenen in gebieden waar de huidige oplossingen niet gemakkelijk beschik-baar zijn. Een apparaat dat in alle omstandigheden werkt zonder toegang tot elektriciteit, voor de volledige neonatale periode van 28 dagen. ‘Little I’, in de vorm van een strap-on schoen, wordt geleverd met een siliconenband en een ABS-behuizing voor de elektronica. De on/off-schakelaar wordt geactiveerd zodra de schoen wordt gedragen. Ingebouwd zijn temperatuursensoren en SPO2-sensoren. ‘Little I’ beschikt over een eenvoudige gebruikersinterface met onder meer pictogrammen en geluiden.

LEGO-SNEAKERS

Het nieuwste model in de iconische A-ZX-reeks van Adidas Originals is een eerbetoon aan een andere klassieker: de LEGO ® bouwsteen. Dankzij een spannende samenwer-king met Adidas Originals brengt de LEGO Groep de direct herkenbare stijl naar de ZX 8000. Een bovenwerk met LEGO® noppen op de hiel en tonglusjes en inlegzolen met logo’s maken de look compleet. De veters zijn verkrijgbaar in zes opvallende kleuren en dragen bij aan het speelse retro-sil-houet. De sneakers zijn voorzien van noppen aan de voor- en achterkant en een doordacht detail is het groene LEGO-blokje dat de veters op hun plaats houdt. Het bovenwerk is van mesh en synthetisch suède en de schoen heeft een felrode rubberen loopzool, waarmee ook Louboutins er een concur-rent bij hebben gekregen.

Op goede voet

MONDKAPJESREINIGER MET UV-LICHT Jungkwang Hwang ontwierp voor Samsung een flat-bed UV-C sanitizer die gebruik maakt van een combinatie van ultraviolet licht en droge lucht om je mondkapje te reinigen en te föhnen. De ‘0° Clean’ heeft een afneembare cilindrische batterij-unit, met ingebouwd display, die je op het reinigings-bed kunt klikken om op te laden. Er is ruimte voor bijna elk plat chirurgisch of stoffen gezichtsmasker. Plaats het masker in het apparaat, sluit het deksel en activeer de knop aan de zijkant. UV-C lampen neutraliseren micro-organismen, terwijl hete lucht vanuit de bodem en de zijkanten (transpiratie)vocht droogt. De cirkelvormige display berekent hoeveel stof- en microdeeltjes er op het masker zitten zodat je weet wanneer het tijd is om het weg te gooien of, bij een stoffen masker, in de was te doen.

Besch

erm je m

ond

besch

ermin

g

SLIMME CONTACTLOZE THERMOMETER De ThermBot is kleiner, eenvoudiger, slimmer en sneller dan het contactloze thermometerpistool waarmee we tegen-woordig ‘onder schot’ worden gehouden. Met slechts 22 gram en afmetingen van 57 × 32 mm is hij gemakkelijk mee te nemen. Eenmaal aangesloten op een smartphone of powerbank via de pop-out poort werkt de ThermBot als contactloze thermometer. Het digitale wit-op-zwart backlit LCD-scherm toont nauwkeurige temperatuurmeting in minder dan een seconde. Na aansluiting op je smartphone kun je de meetgegevens naar je fitnessap-plicaties sturen want het apparaat integreert automatisch met apps als Google Fit en Apple Fitness. Een batterij is niet nodig, de stroom komt direct uit je smartphone, powerbank of tablet. De ThermBot, een ontwerp van Eli Ostreicher, wordt geleverd met een standaard USB-C-poort en een lightning power adapter voor iPhone gebruikers.

De

juis

te t

emp

erat

uu

r

Op noppen lopen

PRODUCT 6, 2020

20 SIGNAAL

CST_Art06.indd 20 22-10-20 13:32

Welke opleiding(en) heb je gedaan? In 2012 heb ik het Nimeto in Utrecht afgerond in de rich-

ting grafisch ontwerp en in 2016 ben ik afgestudeerd aan de kunstacademie St. Joost in Den Bosch. Ik ben afgestudeerd als grafisch ontwerper maar wist al snel dat ik me meer wilde focussen op packaging design.

Wat doe je precies? Als brand- & packaging designer ondersteun ik duur-

zame merken met het ontwerp van hun verpakking en huisstijl. Ik sta achter de missie van mijn klant en op deze manier wil ik samen met mijn klant de consument eerlijke en duurzame producten bieden die bijdragen aan een betere wereld.

Wat is het ontwerp waar je het meest trots op bent? Ik heb niet één favoriet ontwerp. Het maakt me trots

wanneer ik de merken waarvoor ik werk zie groeien en ze overal tegenkom. Zo ondersteun ik bijvoorbeeld Cho-kay met hun verpakkingen voor chocolade zonder sui-ker. Door de jaren heen hebben ze nieuwe biologische producten ontwikkeld en hun verpakkingen verduur-zaamd en is het merk al te koop in meer dan tien landen.

Wat is je laatste gerealiseerde ontwerp? De pothoezen voor de kruiden van Plant Paradise, een

merk van Plantlab. Verse kruiden en sla worden direct vanuit Plant Paradise verzonden naar de consument en deze korte keten staat centraal in het ontwerp. Ook kijken we samen naar de materialen die we gebruiken en informeren we de consument hoe ze deze kunnen recyclen.

Waar werk je op dit moment aan? Aan de restyling van een heel mooi merk met natuur-

lijke verzorgingsproducten, aan de verpakkingen van een nieuw plantaardig merk en aan een nieuw circulair theemerk.

Waarom is jouw vak zo leuk? Ik vind het een uitdaging om, binnen de kaders van een

verpakking, het juiste verhaal te vertellen van een merk. Je moet het merk echt begrijpen en met zoveel details rekening houden. Waar wordt het product verkocht? Wie zijn de concurrenten? Op welke behoefte van de doelgroep speel je in? Wat is de hiërarchie van de com-municatie op de verpakking? Het is een puzzel en alle onderdelen van een verpakking moeten kloppen met elkaar. Wat ik zo leuk vind aan een verpakking is dat het een tastbaar product wordt, je kunt spelen met alle zintuigen. Daarnaast is het natuurlijk leuk dat je deze ontwerpen tegenkomt in de winkel. En al helemaal wan-neer er iemand voor je staat bij de kassa en het product koopt. Dan heeft het ontwerp zijn werk goed gedaan.

Su

iker

vri

je c

hoc

olad

e

Plantaardige worsten

Lau

ra V

oet

DE ÉÉNPITTER: LAURA VOET → Nederland telt vele ontwerpbureaus, maar er zijn ook ontwerpers die ‘voor zichzelf’ werken. Zoals Laura Voet.

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Laura Voet

de merken

van morgen

Werken aan

Waar ben je online te vinden? Web → www.lauravoet.com Instagram → @lauravoet

PRODUCT 6, 2020

21 DE ÉÉNPITTER

STRAP-ON SENSOR Jaarlijks sterven wereldwijd ongeveer 2,5 miljoen baby’s in de eerste maand van hun leven, vooral in Afrika en Zuid-Azië. Om dit probleem aan te pakken ontwierp Chris Barnes, samen met zijn collega’s van Cambridge Consultants UK, een draagbare gezondheidsmonitor voor pasgeborenen in gebieden waar de huidige oplossingen niet gemakkelijk beschik-baar zijn. Een apparaat dat in alle omstandigheden werkt zonder toegang tot elektriciteit, voor de volledige neonatale periode van 28 dagen. ‘Little I’, in de vorm van een strap-on schoen, wordt geleverd met een siliconenband en een ABS-behuizing voor de elektronica. De on/off-schakelaar wordt geactiveerd zodra de schoen wordt gedragen. Ingebouwd zijn temperatuursensoren en SPO2-sensoren. ‘Little I’ beschikt over een eenvoudige gebruikersinterface met onder meer pictogrammen en geluiden.

LEGO-SNEAKERS

Het nieuwste model in de iconische A-ZX-reeks van Adidas Originals is een eerbetoon aan een andere klassieker: de LEGO ® bouwsteen. Dankzij een spannende samenwer-king met Adidas Originals brengt de LEGO Groep de direct herkenbare stijl naar de ZX 8000. Een bovenwerk met LEGO® noppen op de hiel en tonglusjes en inlegzolen met logo’s maken de look compleet. De veters zijn verkrijgbaar in zes opvallende kleuren en dragen bij aan het speelse retro-sil-houet. De sneakers zijn voorzien van noppen aan de voor- en achterkant en een doordacht detail is het groene LEGO-blokje dat de veters op hun plaats houdt. Het bovenwerk is van mesh en synthetisch suède en de schoen heeft een felrode rubberen loopzool, waarmee ook Louboutins er een concur-rent bij hebben gekregen.

Op goede voet

MONDKAPJESREINIGER MET UV-LICHT Jungkwang Hwang ontwierp voor Samsung een flat-bed UV-C sanitizer die gebruik maakt van een combinatie van ultraviolet licht en droge lucht om je mondkapje te reinigen en te föhnen. De ‘0° Clean’ heeft een afneembare cilindrische batterij-unit, met ingebouwd display, die je op het reinigings-bed kunt klikken om op te laden. Er is ruimte voor bijna elk plat chirurgisch of stoffen gezichtsmasker. Plaats het masker in het apparaat, sluit het deksel en activeer de knop aan de zijkant. UV-C lampen neutraliseren micro-organismen, terwijl hete lucht vanuit de bodem en de zijkanten (transpiratie)vocht droogt. De cirkelvormige display berekent hoeveel stof- en microdeeltjes er op het masker zitten zodat je weet wanneer het tijd is om het weg te gooien of, bij een stoffen masker, in de was te doen.

Besch

erm je m

ond

besch

ermin

g

SLIMME CONTACTLOZE THERMOMETER De ThermBot is kleiner, eenvoudiger, slimmer en sneller dan het contactloze thermometerpistool waarmee we tegen-woordig ‘onder schot’ worden gehouden. Met slechts 22 gram en afmetingen van 57 × 32 mm is hij gemakkelijk mee te nemen. Eenmaal aangesloten op een smartphone of powerbank via de pop-out poort werkt de ThermBot als contactloze thermometer. Het digitale wit-op-zwart backlit LCD-scherm toont nauwkeurige temperatuurmeting in minder dan een seconde. Na aansluiting op je smartphone kun je de meetgegevens naar je fitnessap-plicaties sturen want het apparaat integreert automatisch met apps als Google Fit en Apple Fitness. Een batterij is niet nodig, de stroom komt direct uit je smartphone, powerbank of tablet. De ThermBot, een ontwerp van Eli Ostreicher, wordt geleverd met een standaard USB-C-poort en een lightning power adapter voor iPhone gebruikers.

De

juis

te t

emp

erat

uu

r

Op noppen lopen

PRODUCT 6, 2020

20 SIGNAAL

CST_Art06.indd 21 22-10-20 13:32

Depot

Boijmans Van Beuningen

Na de succesvolle publieksdoop is het de komende maanden tijd voor afbouwen, inbouwen, inrichten en opstellen. In die periode wordt de kunst ondergebracht in vijf klimaatzones, passend bij verschillende materialen zoals metaal, plastic, papier, zwartwit- en kleurenfotografie. In het nieuwe depot komt de complete collectie — meer dan 151.000 kunstwerken met een gezamenlijke waarde van bijna 8 miljard euro — onder één dak. Op dat dak komt een restaurant, dat samen met het dakbos van 75 berken een ‘nieuwe huiskamer’ voor de stad moet worden als ‘roof with a view’. Het spiegelende icoon is ontworpen door Winy Maas van architectenbureau MVRDV, ook verantwoordelijk voor de Rotterdamse Markthal.

ADOPTEER EEN SPIEGEL Het 39,5 meter hoge depot in het Rotterdamse Museumpark wordt op fraaie wijze geïntegreerd in de omge-ving dankzij de gevel met 6.609 m² dubbelgekromde spiegels. In het spiegelende oppervlak komt in 360° de gehele skyline van Rotterdam voorbij. Tip: adopteer een van de 1.664 spiegel- panelen en bouw mee aan het nieuwe icoon van Rotterdam. Een bijnaam is er trouwens al: De Pot. Info → www.boijmans.nl

SPIEGELTJE SPIEGELTJE AAN DE WAND … → Het eerste publiek toegankelijke kunstdepot ter wereld heeft zijn technische voltooiing bereikt. Tijdens de Zilveren Opening gingen de deuren van Depot Boijmans Van Beuningen in Rotterdam eind september drie dagen lang al even open voor 7.500 bezoekers. Zij konden alleen het interieur bewonderen, de collectie volgt in het najaar van 2021.

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Ossip van Duivenbode,

Aad Hoogendoorn

PRODUCT 6, 2020

22 BOIJMANS

CST_Art06.indd 22 22-10-20 13:32

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 2 3

MARTIJN DROST onafhankelijk adviseur machineveiligheidM.DROST@D-SC.NL

Effect of omvang?

E� ect of ernst, uiteindelijk draait het om de omvang van de schade. Wat kan er in een worst-case situatie gebeuren met een persoon die wordt blootgesteld aan het gevaar? Wat voor het ene gevaar heel duidelijk kan zijn is voor een ander gevaar veel lastiger in te schatten en te bepalen. Het inschatten van de ernst van het gevaar bepaalt voor een groot gedeelte de omvang van het risico, dat immers volgt uit kans x ‘e� ect’. Hieruit volgt logischerwijs ook de redenatie: hoe groter de ernst, des te groter het risico en hoe kleiner, hoe lager het totale risico uiteindelijk wordt. Denk aan de gevolgen bij een mogelijke dodelijk ongeval ten opzichte van een blauwe plek. Uiteindelijk zou elke verwonding kunnen leiden tot een dodelijk ongeval. Een snijwond kan leiden tot infectie die kan resulteren in dodelijke a� oop. Zover kijken we niet bij de ernst. Er wordt uitgegaan van het e� ect wat op dat mo-ment opgelopen wordt. Ofwel: bij een snijgevaar door bij-voorbeeld een stanleymes, hoort een snijwond – overigens een serieuze verwonding – en bij je been stoten bijvoor-beeld een blauwe plek. Maar komt je hoofd vast te zitten, dan kan dat resulteren in een dodelijke verwonding. Een ‘gevaarlijk voorbeeld’ daarvan is met het hoofd in een me-taalpers moeten reiken voor het plaatsen van onderdelen.

Bij het bepalen van de mate van omvang, is het van belang om uit te gaan van de meest ernstige verwonding. Dit be-tekent echter wel dat er een afweging plaats moet vinden of dat dan ook het hoogste risico oplevert binnen die situa-tie. Want misschien is er vanuit een ander scenario een groter risico aanwezig? Dit maakt dat het inschatten van de ernst lastig is en ervaring vraagt.Over het algemeen kan worden aangenomen hoe meer energie in een situatie aanwezig is, des te groter het letsel zal zijn. Een robot met een last van 200 gr in de grijper geeft bij een stoot op de arm een ander e� ect dan een last van 20 kg. Vanuit tabel A.2 vanuit de ISO 15066 is overi-gens de maximale kracht op een bovenarm gelimiteerd op 150 N. Daarna kan er dus zwaar letsel optreden. De ener-gieoverdracht laten we hierbij even buiten beschouwing. De ISO 12100 maakt onderscheid tussen drie soorten ver-wondingen: licht, zwaar en dodelijk. Afhankelijk van de

methodiek die wordt gekozen voor de beoordeling, kan dit verder worden ver� jnd of juist in een tweetal categorieën worden ingedeeld. Heel bekend is de 14-punten risico-graaf (in de TR/ISO 14121-2 staat een vergelijkbare 6-punten risicograaf ), die gebruik maakt van een tweetal categorieën: licht en zwaar. Vaak wordt hier de lichte verwonding vergeleken met risi-co’s waarbij geen verzuim optreedt; blauwe plekken, snij-wond(je). Ook wordt hier vaak gesproken over ‘herstel-baar’ letsel. Daarbij moet niet de vergelijking worden getrokken met een breuk, die ook heelbaar is na een aantal weken. Het gaat om het directe verzuim wat mogelijk op kan treden. De zware categorie bevat dan de overige geval-len van breuken tot dodelijk.

Behalve naar de omvang kan ook worden gekeken naar het aantal personen dat betrokken is bij een situatie. Daarbij kan onderscheid worden gemaakt in de omvang. Dit is in de machinebouw echter niet vaak het geval. In de proces-industrie of wanneer we te maken hebben met explosieve atmosferen kan dit wel degelijk een factor zijn om reke-ning mee te houden.

Samenvattend vormt de omvang van de schade de start van de inschatting van het risico. Van belang – zoals bij alle parameters – is het om zo feitelijk mogelijk te om-schrijven wat het mogelijke letsel kan zijn. Daarbij moet worden uitgegaan van de worst-case schades wanneer de verwonding in eerste instantie optreedt – en niet van de gevolgschade daarna.

Een lastig voorbeeld in deze huidige tijd is Corona. Daar-bij is momenteel niet duidelijk te zeggen wat het voor schade bij iemand veroorzaakt. Bij de een leidt dit tot mi-nimaal letsel en bij een ander tot IC-opname. Uiteraard speelt gezondheid daarbij een rol. Maar het is moeilijk om hier een bepaalde mate van verwonding aan te koppelen. Licht, zwaar of dodelijk?

M A C H I N E V E I L I G H E I D

CST_Column_Drost.indd 23 22-10-20 13:33

2 4 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

Alles onder controleW I M V A N D E R H O E K A W A R D – V I : G I H I N M O K

I N T E R V I E W

Gihin Mok won in 2015 de Wim van

der Hoek Award voor zijn ontwerp

van een betaalbare precisie-

positioneertafel op basis van een

goedkope muissensor.

(Foto: Ernst Bode/Shell)

CST_interview.indd 24 22-10-20 13:34

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 2 5

Gihin Mok (Breda, 1989) was een enthousiast Lego-speler en koos op het vwo in Rotterdam als vanzelf een Natuur & Tech-niek-profiel. Hij was echter geen ambitieuze leerling, “blij met een zesje”. Druk maakte hij zich vooral met het bijbaantje in het Indonesisch restaurant van zijn ouders, feesten en andere ‘jongensdingen’. Architect worden leek hem wel wat, maar bij een open dag bleek dat vooral ‘huizen tekenen’ te zijn. Hij zocht een echt technische studie en koos daarom Werktuig-bouwkunde. “Ik wilde opties openhouden en dat was een vrij brede studie. Daar heb ik nog geen seconde spijt van gehad.” Delft werd het niet alleen om geografische redenen. “Ik heb ook wel elders gekeken, maar Delft was het meest gezellig en stond internationaal het best aangeschreven.” Ook toen liep Mok nog niet over van ambities: “Ik was een luie student.” Zo worstelde hij zich door de bachelor. “Het waren losse vakken, theoretisch vooral, en de vraag was wanneer we die in de prak-tijk konden toepassen. De projecten en ook de ontwerpwed-strijd in het eerste jaar waren wel fantastisch. We moesten een machine bouwen die over glas naar boven kon klimmen als Spiderman. Het was heel leuk om daar met een grote groep studenten aan te werken.” Na tweeënhalf jaar aanmodderen wist Mok uiteindelijk de knop om te zetten en de laatste twee studiejaren in één jaar af te ronden. ‘Verliefd op de werktuigbouwkunde’Na het behalen van zijn bachelordiploma was hij toe aan een tussenjaar. Dat vulde hij in 2011-’12 in bij het TU Delft For-mula Student Racing Team. Daar gaf hij als chief Powertrain leiding aan een team van acht medestudenten die samen de elektrische aandrijflijn bouwden. Met succes, want vervolgens werden ze wereldkampioen en behaalden ze met de raceauto een Guinness wereldrecord acceleratie voor elektrische auto’s, van 0 tot 100 km/u in 2,13 seconden. “Het ontwerpen van die elektrische raceauto was de eerste keer dat alle vakken bij elkaar kwamen. Toen realiseerde ik me pas hoeveel ik van dit vakgebied hou en werd ik verliefd op de werktuigbouwkunde.” ‘Niet alleen matrices vegen’Bij het werken aan de auto werd Mok vooral gegrepen door het systeemdenken. “Uiteindelijk moeten alle componenten van verschillende disciplines perfect samenwerken.” Het be-paalde zijn keuze voor de afstudeerrichting in de master. Na-

dat hij eerder Offshore Engineering had overwogen, viel de keuze op Mechatronic System Design. “Ik wilde richting hardcore werktuigbouwkunde. Die mechatronica zat ook al in de raceauto. Het was mooi om te zien hoe krachtig het werkt als je de elektronica, de regeltechniek en de mechanica goed voor elkaar krijgt.” Een inspiratiebron was prof. Rob Munnig Schmidt. “Hij bracht het vak anders dan in die eerdere, theo-retische vakken, op een manier dat het echt bleef hangen. Door zijn connectie met de praktijk – Munnig Schmidt werk-te lang voor Philips en ASML – kon hij je al tijdens het colle-ge laten snappen hoe het ‘echt’ werkt. Dat sprak mij meer aan dan een academische benadering. Control is niet alleen een kwestie van ‘matrices vegen’.” ‘Trucjes met regeltechniek’Wat betreft die besturings-/regeltechniek kon hij z’n hart op-halen in de afstudeeropdracht, het ontwerp van een goedkope en toch nauwkeurige positioneertafel voor toepassing in mi-croscopen. “Ik wilde een totaalopdracht met het ontwerp van een compleet systeem. In de groep van Munnig Schmidt wa-ren ze al langer bezig met het ontwerpen van betaalbare po-sitioneertafels. Het idee was om de heel dure interferometers voor positiemeting te vervangen door iets veel goedkopers. Dus toen ben ik met computermuizen gaan spelen, vooral met de goedkope optische sensor die daar inzit, om die te ge-bruiken als positiemeter. Daar heb ik een compleet positio-neersysteem omheen gebouwd. De grootste uitdaging was om die sensor uit een muis van een tientje iets te laten doen waar die niet voor was ontworpen. Ik heb trucjes in de regeling be-dacht om ’m nauwkeurig te maken, door de controller te laten compenseren voor de problemen die in de goedkope elektro-nica van die sensor zaten.” De jury voor de Wim van der

Hoek Award 2015 was onder de indruk van de breedte van Mok’s werk, dat onder meer optica, regeltechniek, versterker- en actuatorontwerp en speciale lagers bestreek. “We hebben als jury weer veel geleerd. Hij heeft een systematische, multi-disciplinaire aanpak gevolgd, van specificatie naar concept naar uitwerking naar test. We zouden hem willen aannemen in ons bedrijf!” ‘Interessant bijbaantje’Overstappen naar een bedrijf is inderdaad wat Mok na z’n af-studeren deed en dat kwam niet uit de lucht vallen. Tijdens zijn studie had hij al een minor gevolgd in die richting: Busi-ness administration in a high tech environment. “Dat was om te toetsen of ik de bedrijfskundige kant op wilde. Ik vond het interessant om te snappen hoe het werkt, maar voor mij was het geen core. Ik zou niet voor 100% in die richting willen >

In 2015 won Gihin Mok de Wim van der Hoek Award voor het ontwerp van een betaalbare precisie-positioneertafel op basis van een innovatief sensorconcept. Met slimme regeltechniek haalde hij micrometernauwkeurigheid uit de sensor van een goedkope computermuis. Na zijn afstuderen in Delft werkt hij al ruim vijf jaar bij Shell Pernis, waar hij nu als advanced process control specialist gigantische raffinaderij-installaties optimaal laat draaien.

TEKST : H A N S VAN E E RDEN

‘HIJ BRACHT HET VAK .. OP EEN MANIER DAT HET ECHT BLEEF HANGEN’

CST_interview.indd 25 22-10-20 13:35

2 6 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

werken. Wel is het belangrijk om het mee te nemen, want je komt toch vaak tot de beste oplossing door technische en be-drijfskundige aspecten met elkaar te verbinden.” Ervaring met managen deed hij ook al op in het Delftse raceteam, waar hij nog jaren aan verbonden bleef als coach voor nieuwe teamle-den. “Zowel in technisch als procesmatig opzicht. Hoe start je het nieuwe ontwerpjaar, hoe kom je tot een ontwerp en hoe stuur je teamleden aan?” Verder was er nog het familierestau-rant, waar Mok ooit was begonnen in de bediening maar ge-

leidelijk z’n ouders ging ondersteunen bij hun ondernemer-schap. Dat liep van marketing en het opzetten van nieuwe vestigingen tot het ontwikkelen van concepten voor catering en bezorging. “Zo werd het toch een interessant bijbaantje.” ‘Snel resultaat’Zijn hoofdbaan vond Mok bij Shell in Pernis, waar hij als

process control technoloog aan de slag kon. “Hoe langer ik met control bezig was, hoe meer ik het ging waarderen. Op de universiteit werd ik afgeschrokken door dat droge matrix vegen. Maar in het raceteam en mijn afstudeerwerk was het leuk om te ervaren hoe je het in de praktijk kon gebruiken. Je had al snel resultaat: in de data zie je iets wat beter kan, je bedenkt een oplossing, je past het aan en je ziet meteen het effect ervan. De regeling van de positioneertafel bijvoorbeeld had eerst slechts een bandbreedte van 1 Hz. Toen ik in de control de vertraging die in de sensor zat kon voorspellen en compenseren, schoot dat naar 10 Hz, waardoor de positio-neertafel veel sneller en nauwkeuriger werd. Met de raceau-to hebben we dagenlang op de landingsbaan van Valken-burg (het voormalige vliegveld bij Leiden, red.) getest om de laatste duizendste van een seconde te pakken. Het was zo mooi om te zien dat de auto na elke controller update weer sneller werd. Dat is wat ik nu bij Shell ook doe: het beste uit het systeem halen.”

‘Echt complex’Bij Shell is dat systeem een gigantische installatie, zoals een hydrocracker. Die kraakt zware olieresiduen tot schone brandstoffen. Dat gebeurt met waterstof bij 430 graden Cel-sius, onder 180 bar druk, in een sterk exotherme reactie (waar veel energie bij vrijkomt). Dergelijke omstandigheden

‘UITEINDELIJK MOET ER WEL IETS UITKOMEN DAT GAAT WERKEN’

CST_interview.indd 26 22-10-20 13:35

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 2 7

vragen om een betrouwbare en slimme procesregeling. Daar ligt de uitdaging voor Mok: slim aan de ‘knoppen’ draaien. Hoe warm stook je het proces, hoe snel laat je alles door de reactor stromen, hoe regel je de druk precies, hoe puur is je waterstof? “Op basis van een model van de fabriek bouw ik een regelaar die werkt met wel 100 inputparameters en 150 graden van vrijheid (stuurvariabelen, die niet allemaal ont-koppeld zijn, red.). Daar zitten ook economische parameters bij. Wat is bijvoorbeeld vandaag meer waard, diesel of kerosi-ne, en welk kraakproces wil je dan laten verlopen? Zo kom je voor de control uit op een systeemmatrix van 100 bij 150; dat kan echt complex worden. Het zijn gigantische fabrieken, dus je krijgt ook gigantisch grote regelingen.” ‘Balans tussen overzicht en diepgang’Als Mok eenmaal werkt aan een model voor het te regelen systeem, maakt het qua control in principe niet uit of dat een positioneertafel is of een grote kraker. “Verschil is wel dat ik nu minder kan uitproberen; vanwege de veiligheid moet het

in een keer goed zijn. Een bijkomende moeilijkheid is dat de fabrieken niet uitgaan, de controllers moeten in een live fa-briek worden geladen; dat maakt het extra spannend. Maar als de nieuwe controller er eenmaal inzit, zie je direct ver-schil, een optimalisatie van een paar procent kan al vaak be-sparingen van enkele megawatts energieverbruik opleveren. De impact is door de schaal enorm en dat maakt het zo leuk. De kunst is om een balans te vinden tussen overzicht en diepgang, want net als bij mijn afstuderen heb ik hier te ma-ken met heel veel onderwerpen. Hoe diep duik ik in iets en in hoeveel detail werk ik dat uit? Uiteindelijk moet er wel iets uitkomen dat gaat werken.” ‘Nog niet klaar’Sinds twee jaar bekleedt Gihin Mok bij Shell Pernis de func-tie van advanced process control specialist. “Daarmee is de focus verschoven naar de gehele raffinaderij en ben ik actief aan het zoeken naar optimalisatiemogelijkheden. Het totaalplaat-je van hoe dat proces technisch verloopt en hoe de economie eruitziet, moet ik vertalen naar wat de regelaar kan uitvoe-ren.” Dat wil hij nog wel een tijd blijven doen, tot hij iets anders tegenkomt dat hem ook aanspreekt. “Ik wil voorlopig nog technisch actief blijven, op het gebied van de control en optimalisatie ben ik nog niet klaar.” Er valt altijd nog wat te regelen.

WIM VAN DER HOEK AWARDIn 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 construc-teursprijs is bedoeld voor het beste afstudeerwerk aan de technische universiteiten en hogescholen in Nederland en België, in termen van ontwerpkwaliteit, onderbouwing, inno-vativiteit en geschiktheid voor onderwijsdoeleinden. Gihin Mok was in 2015 de tiende winnaar.

Bij Shell Pernis legt Gihin Mok

zich, net als voor z’n micrometer-

nauwkeurige positioneertafel, toe op

advanced control. Alleen is de schaal iets

anders. (Foto: Ernst Bode/Shell)

CST_interview.indd 27 22-10-20 13:35

2 8 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

In 2015 wint Gihin Mok de Wim van der Hoek Award voor zijn afstudeerwerk aan de TU Delft: ‘The design of a cost-effective planar precision stage using an innovative sensor concept’. Hij ontwerpt en bouwt een betaalbare precisie-positioneertafel voorzien van een optische muissensor. De beperkingen van die goedkope sensor weet hij te ondervangen met slimme optiek en regeltechniek.

HANS VAN EERDEN

Positioneertafels voor productietechnische en analyti-sche toepassingen zijn vaak voorzien van dure laserin-terferometers. Die kunnen nauwkeurig de verplaat-sing, en dus de (relatieve) positie, bepalen. Dat is essentieel als patronen met afmetingen in het micro- of nanometerbereik moeten worden gemaakt (litho-grafie) of afgebeeld (microscopie). Kan dat niet be-taalbaarder, vroegen ze zich af in de vakgroep Mechatronic System Design van de afdeling Precisi-on and Microsystems Engineering aan de TU Delft. Bijvoorbeeld door goedkope sensoren toe te passen, zoals die onder meer in computermuizen zitten. Met dat idee gaat Gihin Mok in 2014 aan de slag in zijn afstudeeropdracht voor de master Mechanical Engineering. Compleet positioneersysteemEen mogelijk toepassing ligt in de microscopie, waar een positioneertafel telkens andere delen van het te onderzoeken sample onder het objectief moet pre-senteren. De nauwkeurigheid van positioneren zou 10 micrometer (μm) moeten zijn. Mok ontwikkelt er een compleet positioneersysteem voor, inclusief tafel, lagers, actuatoren, versterkers, elektronica, be-sturing, sensoren en optica. Hij maakt een ontwerp en bouwt een prototype. Voor de aandrijving ont-werpt en bouwt hij elektromagnetische actuatoren van het Lorentz-type, met spoelen die op de vaste ba-sis zitten en magneten op de bewegende tafel. In deze configuratie zal de hitte die de spoelen genereren niet de tafel opwarmen; dus is er geen thermische uitzet-

Microns meten met muis van een tientje

HET BEKROONDE AFSTUDEERWERK VAN GIHIN MOK

O N T W E R P E N E N C O N S T R U E R E N

Het prototype dat Gihin Mok bouwt naar zijn ontwerp voor een positioneertafel met goedkope

optische 2D-muissensoren. Onder is aan de onderkant een sensor te zien, boven in close-up de

tafel met actuatoren en ferrofluïdische lagers.

Lorentz-actuatoren

Positioneer-tafel

Ferrofluïdische lagers

Versterker en elektronica

Positioneer-tafel

Optische muissensor

Optica-compartiment

CST_Art01.indd 28 22-10-20 13:54

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 2 9

MuishoogteDiffuse reflectie

Oppervlak

Lens 2

Lens 1Diodelaser

Muis

Beweging

Fotodiode-sensor

ting die de precisie verstoort. Ook zijn er geen mee-bewegende stroomdraadjes die de beweging kunnen beïnvloeden. De tafel glijdt soepel over drie zogehe-ten ferrofluïdische pocketlagers. Dat zijn drie passie-ve luchtlagers met O-ring afdichtingen gevuld met magnetische vloeistof (‘ferrofluid’), op hun plaats ge-houden door drie ringmagneten. Voordelen van dit type lager zijn de eenvoud, lage kosten en inherente stabiliteit door veel demping bij zeer lage wrijving. Door de afgesloten luchtpocket en constante belas-ting is de lagerhoogte voldoende stabiel te houden. RazendsnelVoor het bepalen van de positie van de tafel gaat Mok dus aan de slag met goedkope sensoren uit een computermuis. Het type dat hij gebruikt, de ADNS 9800 sensor, bestaat uit een fotodiode-array van 30 mm bij 30 mm met bijbehorend elektronica voor signaalverwerking. De resolutie is 3,1 μm, de maxi-maal te meten snelheid en versnelling bedragen 3,8 m/s en 300 m/s2 en de frame-rate is 12 kHz. In de muis zit een goedkope diodelaser die licht op het op-pervlak onder de muis straalt. Dat licht wordt diffuus weerkaatst, een deel valt op de muissensor en de elek-tronica verwerkt dat meetsignaal. Zo wordt een op-name gemaakt van een klein stukje van het opper-vlak. Dat gebeurt razendsnel, met die frequentie van 12 kHz. Als de muis beweegt is elke volgende opna-me iets verschoven. Door de opnamen over elkaar te leggen (wiskundig: hun correlatie te bepalen) kan de verplaatsing, en dus de nieuwe positie, worden bere-kend. Bij de gebruikelijke toepassing wordt dat ver-taald naar de beweging van de cursor over het com-puterscherm. Het systeem combineert de signalen van twee sensoren om drie graden van vrijheid van de positioneertafel te meten: twee horizontale trans-laties en de rotatie om de verticale as.

OngevoeligEerst doet Mok testmetingen om de gevoeligheid te bepalen: hoeveel meetsignaal de sensor afgeeft per eenheid verplaatsing. Bij relatief grote verplaatsingen heeft die gevoeligheid een constante waarde; voor elke millimeter verplaatsing levert de sensor dezelfde meetwaarde. Onder de 0,05 mm verplaatsing blijkt de gevoeligheid echter af te nemen. Naarmate de ver-plaatsing kleiner is, wordt de sensor ongevoeliger en komt er een naar verhouding nog lager meetsignaal uit de sensor. Dat zorgt voor ongewenste onnauw-keurigheid (of er zou op grond van een kalibratie tel-kens correctie moeten plaatsvinden). Mok vermoedt dat er in de sensor-elektronica een ruisonderdruk-king zit die drift wegfiltert, om te voorkomen dat de muis door deze drift als het ware kan ‘weglopen’ zon-der dat er sprake is van echte beweging.

VergrotingGelukkig is er een slimme oplossing: vergroting. Door tussen de laserbron en de sensor optica te introduceren die voor vergroting zorgt, wordt elke verplaatsing, hoe klein ook, schijnbaar groot. Elke meting valt dan in het sensorbereik van constan-te gevoeligheid. In eenvoudige optiek is de ver-

Elementaire optica:

een positieve lens

met brandpuntsaf-

stand f beeldt een

voorwerp af op het

beeldvlak. De

vergroting is de

verhouding van de

beeldafstand b tot

de voorwerpafstand

v (en wordt indirect

bepaald door de

bekende lens-

formule:

1/f = 1/v + 1/b). >

Schematisch overzicht van de werking van een muis: licht van een diodelaser wordt diffuus weerkaatst door het oppervlak onder de muis en voor een deel afgebeeld op

een sensor. Uit de verschuivingen in opeenvolgende opnamen berekent de sensorelektronica de verplaatsing en dus de beweging.

Voorwerp Beeld

f f

v bLens

CST_Art01.indd 29 22-10-20 13:54

3 0 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

groting met een positieve (bolle) lens de verhou-ding van de beeldafstand (tussen lens en beeld) tot de voorwerp-afstand (tussen voorwerp en lens). Dit betekent dus dat bij gegeven voorwerpafstand de beeldaf-stand groter moet worden. In het optische pad moet het licht dan een langere weg afleggen van lens naar beeldvlak (de sensor).In een beperkte ruimte is dat mogelijk door het ‘opvouwen’ van dat optische pad. Mok doet dit met behulp van spiegels waartussen het licht wordt weerkaatst om uiteindelijk op de sensor te vallen. Hij weet daarmee een vergroting van 19x te realiseren, wat de resolutie (3,1 μm op het ‘beeld’) – in omgekeerde richting rekenend – voor de fei-telijke beweging (het ‘voorwerp’) verkleint met diezelfde factor. In de praktijk blijkt het effect nog iets sterker en komt de resolutie op een indruk-wekkende 0,13 μm. Op dezelfde manier terugre-kenend is er een afname met die factor 19 voor de maximale snelheid (en versnelling). Voor de microscopie-toepassing is dat geen probleem.

Snellere regelingNatuurlijk heeft deze oplossing een ‘prijs’. Door de

vergroting wordt het laserlicht over een groter opper-vlak verspreid en dus valt er per oppervlakte-eenheid minder licht op de sensor. Om toch vol-doende signaal te krijgen voor een nauwkeurige me-ting, moet een sterkere (duurdere) laserbron worden gebruikt. Een onverwacht probleem is dat de sensor een ingebouwde vertraging van 50 milliseconden blijkt te hebben. Mok lost dit op in de regeling. Hij maakt een model van zijn positioneersysteem en ge-bruikt dat om de positie en snelheid van de bewe-gende tafel te kunnen voorspellen. Die schattingen, ‘metingen’ vooraf, zijn nodig om voldoende snel te kunnen regelen voor een hogere precisie; oftewel, de regeling krijgt een hogere bandbreedte. De echte me-tingen worden nu alleen nog gebruikt om de schat-ters te corrigeren (met sensordynamica) voor het slui-ten van de feedback-lus. Met deze slimme regeling lukt het om de bandbreedte te verhogen van 1 Hz naar 10 Hz.

Nauwkeurigheid en stabiliteitOm zijn ontwerp te testen voert Mok een aantal ex-perimenten uit met het prototype dat hij heeft ge-bouwd. Hij laat de tafel stapjes van een millimeter uitvoeren en vergelijkt de metingen van zijn goedko-pe sensoren met die van een externe nauwkeurige (en duurdere) lasertriangulatiesensor. Hij leidt er een nauwkeurigheid van 9,7 μm uit af. Verder bepaalt hij de positiestabiliteit, als resultante van de bestand-heid tegen verstoringen en de stabiliteit van meting

Een grafische render van wat zich onder de positioneertafel bevindt:

twee sensoren (groen), twee laserbronnen (wit) en twee opgevouwen

optische paden. Met twee laser-sensorcombinaties kan de beweging

van de positioneertafel in drie graden van vrijheid worden gevolgd

(twee translaties en een rotatie). Beide laserbronnen projecteren

licht via een focuslens omhoog. Dat licht wordt diffuus weerkaatst

door de onderkant van de tafel en gaat vervolgens langs meerdere

spiegels, voordat het op een sensor valt.

Het ontwerp voor de optica: laserlicht wordt gefocust op het opper-

vlak (onderkant van de tafel), weerkaatst en vervolgens via een lens

(voor de vergroting) en meerdere spiegels afgebeeld op de sensor. In

het ontwerp is uitgegaan van optica die tijdens assemblage

eenvoudig is uit te lijnen. Productietoleranties (verantwoordelijk voor

de hoogte-onzekerheid) zijn dan niet belangrijk, waardoor goedko-

pere materialen en productiemethodes kunnen worden gekozen.

Laser

Eerste spiegel

Laser-focuslens Lens

v

b Sensor

Spiegels voor opvouwen optisch pad

Oppervlak

Instelbaar

Hoog

te-o

nzek

erhe

idTafel

CST_Art01.indd 30 22-10-20 13:54

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 3 1

De regeling voor het positioneersysteem met een zogeheten cascaderegeling van positie en snelheid. Twee modelgebaseerde schatters zorgen ervoor dat de regeling snel

kan acteren ondanks de langzame sensordynamica. Snelheidsbegrenzing voorkomt dat de regelaar de tafel te snel beweegt, waardoor het meetsysteem het niet meer zou

kunnen volgen. Krachtbegrenzing voorkomt dat de regelaar te veel stroom op de actuatoren zet, waardoor ze zich niet meer lineair zouden gedragen en in het uiterste geval

te warm zouden worden.

en regeling. Hij vindt een waarde van 3,1 μm. Tot slot test hij met stapjes van verschillende grootte of het systeem inderdaad een constante gevoeligheid heeft. Dat blijkt het geval te zijn; de ‘truc’ met ver-groting werkt dus. Conclusie is dat het positioneer-systeem met goedkope sensoren voldoet aan de spe-cificaties en daarmee geschikt is voor microscopietoepassingen als het geautomatiseerd tel-len van bloedcellen of het traceren van interessante plekken in samples. QR-codelezers en ogenGihin Mok’s geslaagde inzet van goedkope muissen-soren smaakt naar meer. Een volgende masterstu-dent, Len van Moorsel, gebruikt in Delft een goed-

kope Raspberry Pi-camera voor het ‘lezen’ van QR-codes. Dat vindt praktisch nut bij Nexperia in Nijmegen (voortgekomen uit NXP, het voormalige Philips Semiconductors). In de machines van Nex-peria voor de assemblage van chips, fungeren QR-codes als 2D-markers voor hoognauwkeurige pick & place-handelingen.Een heel andere toepassing betreft de micro air vehi-cles (MAV’s) met flappende vleugels die in Delft worden ontwikkeld: ‘vliegen’ en ‘vlinders’ zoals de Delfly en de Atalanta. Hier dienen de lichtgewicht sensoren als de ‘ogen’ die deze MAV’s nodig hebben om autonoom in onbekende omgevingen te kunnen manoeuvreren. Zo blijken computermuizen niet voor één gat te vangen.

Actuator

Laser-triangulatie-sensor

Meetlocatiesoptische muissensoren

Eindstop

x

Opstelling voor het testen van het

positioneersysteem, inclusief

regeling, voor bewegingen in de

x-richting. De metingen van de

muissensoren worden hier verge-

leken met die van een externe

lasertriangulatiesensor.

CST_Art01.indd 31 22-10-20 13:54

3 2 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

“Moet het snel klaar? Ontwerp dan in staal. Moet het

licht zijn? Gooi dan het staal eruit en grijp naar

aluminium – tegen meerprijs, uiteraard. Moet het nog

lichter maar vormt de prijs echt geen bezwaar? Pak

dan de koolstofvezels maar uit de kast.”

ER I K T EMP E L M AN , ADV IESBURE AU ER IKTEMPELM AN .COM , UN I VE R S I TA I R H O O F DDOCENT TU DELFT – INDUSTR IEEL ONTW E RP EN

Weinig verrassend allemaal, maar wie dit nader be-licht ziet dat niet alle kilo’s even zwaar wegen (!). Afbeelding 1 geeft de ‘prioriteitsgebieden’ voor ge-wichtsbesparing in auto’s weer.

Menselijke inspanningLichtgewicht ontwerpen is voorts van belang voor fietsen, koffers, kampeeruitrusting en andere pro-ducten die door menselijke inspanning worden voortbewogen dan wel meegesleept. Interessant ge-noeg zijn hierbij soms ook de afmetingen relevant: een zware zuurstoffles voor een brandweerman bij-voorbeeld voelt lichter aan als deze klein is en dus dicht bij het massamiddelpunt van de drager blijft – zie afbeelding 2. We willen dan immers ook een minimaal massatraagheidsmoment, en dat kan door minimale massa én door een minimale afstand e worden bereikt.

Elk grammetjeIn de civiele techniek heeft lichtgewicht ontwerpen weer een ander voordeel: we kunnen dan grotere, hogere, of langere bouwwerken realiseren. Dit is omdat het eigen gewicht van de constructie hier vaak de maatgevende belasting vormt. Saillant voor-beeld in dezen is de 828-m hoge Burj Khalifa (2010), die slechts zo’n 60 procent van het staal be-vat dat voor het 381-m hoge Empire State Building (1931) nodig was – een teken van wat de tussenlig-gende decennia hebben gebracht op het gebied van extreme civil engineering (… en beter staal!). Weer een andere voordeel is kostenbesparing, en dat zien we dan vooral terug bij verpakkingen. Dat onooglijke margarinekuipje op uw ontbijttafel bijvoorbeeld is

Lichtgewichtontwerpen

(NOT) SAFE FOR DESIGNERS – VIII

O N T W E R P E N E N C O N S T R U E R E N

Het bovenstaande citaat is voor de gelegenheid ver-zonnen, maar bevat een kern van waarheid en her-kenning. Immers, bij lichtgewicht ontwerpen ko-men al snel ‘the usual suspects’ in beeld: aluminium en koolstofcomposieten. Kost wat, maar dan heb je ook wat – wat minder gewicht dus. Maar is dat wel het hele beeld? En kan het ook anders, dus lichter en goedkoper? We gaan het zien. Voordelen – verwacht en onverwachtEerst even iets over de voordelen van lichtgewicht ontwerpen, die gevarieerder zijn dan soms gedacht. In motorvoertuigen zorgt gewichtsvermindering voor betere prestaties (lichter = sneller) dan wel energiebesparing (lichter = zuiniger). Het ‘sneeuw-baleffect’ mag hierbij niet onvermeld blijven: een lichtere constructie leidt tot een kleinere motor, lichtere wielophanging en andere ‘secundaire’ ge-wichtswinst. Bij elektrische auto’s weegt dit effect extra zwaar, en mede daarom heeft de BMW i3 (al-weer uit 2013) een koolstofcomposiet constructie.

CST_Art_Tempelman.indd 32 22-10-20 13:39

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 3 3

net zo drastisch op dieet geweest als de Space Shutt-le (!). Logisch, want elk grammetje minder plastic levert op termijn tonnen extra winst, simpel vanwe-ge de onvoorstelbare productieaantallen van dit soort producten. En, lichtgewicht ontwerpen scheelt ook weer voor ons milieu, want wat we niet gebruiken hoeven we ook niet te maken.

WaarschuwingKortom, voordelen genoeg. Maar niet alles gaat er op vooruit als we het lichter maken. Lichtgewicht tafels bijvoorbeeld stoten we te makkelijk om, lichte ankers houden uw schip niet op zijn plaats, en licht-gewicht halters in de sportschool zijn evenmin een succes. Bakken in een lichtgewicht pan geeft ook geen voldoening, net als flinterdunne bordjes waar-op ons voedsel afkoelt voor we ervan kunnen genie-ten (benodigd: ‘thermische massa’). Ook voor luxe-producten zoals parfumflesjes is gewicht verrassend genoeg een vereiste voor de verkoop. Pikant voor-beeld: het lichtgewicht titanium (!) bestek uit de Concorde voelde naar verluidt te goedkoop aan voor de supersone reiziger. Wees gewaarschuwd…

Stap 1: specificeer correctWe verdelen het constructief ontwerp procesmatig in vier fasen, zoals weergegeven in afbeelding 3. Deze fasen worden in de regel herhaaldelijk – beter gezegd: iteratief – doorlopen. In stap 1 moeten we om te beginnen precies datgene specificeren dat echt nodig is. Clarence ‘Kelly’ Johnson, legenda-risch ontwerper van onder andere de U2 en SR-71 vliegtuigen, vatte het kernachtig samen: “Let the mission design the plane – not the other way around”. Merk op dat dit advies niet alleen de maximaal te weerstane belasting omvat, maar ook de beoogde levensduur, de te hanteren veiligheids-factor(en), en zelfs de keuze voor fail-safe dan wel safe life ontwerp.Ook dient de lichtgewicht ontwerper kritisch te kijken naar elk onderdeel. Laat alles weg wat niet absoluut nodig is! Maar voer dit niet te ver door: een baanfiets bijvoorbeeld heeft geen remmen no-

dig, maar een wegfiets wel (sorry, waarde fietskoe-riers op ‘fixies’). Eveneens de afweging waard is een eventueel product platform design dat wil zeggen het delen van grote componenten tussen verschillende producten, zoals ooder andere door Volkswagen tot grote hoogte ontwikkeld. De winst is gelegen in de grotere aantallen, maar ten principale gaat dit ten koste van suboptimale prestaties. Inderdaad, correct specificeren is bepaald niet eenvoudig. Stap 2: vorm, detail, materiaalNa het specificeren richten we ons op het kiezen van de juiste materialen en het vormgeven en de-tailleren van onze constructie. In eerdere NS-FD-bijdragen heeft u kunnen lezen over het ef-

Afbeelding 3

Schematische

weergave van het

constructief

ontwerpproces

>

Afbeelding 1 Prioriteitsgebieden voor gewichtsbesparing bij personenauto’s

Afbeelding 2 Lichtgewicht ontwerpen is ook van belang voor uitrusting die bijvoor-

beeld door de brandweer moet worden getorst (Beeld: Koos Eissen)

CST_Art_Tempelman.indd 33 22-10-20 13:39

3 4 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

fect van de verschillende belastingsvormen, samengevat als ‘trek en druk goed, knik minder, buiging en torsie slecht’. Afbeelding 4 illustreert hoe dit verband houdt met de hoofdvorm. De op-gave is steeds om een zekere kracht F van punt van aangrijping tegen minimaal gewicht door te leiden naar de vaste wereld. Hebben we de ruimte, dan volstaat een ‘ouderwets’ maar efficiënt vakwerk. Wordt de ontwerpruimte afgeplat, dan komt er buiging in beeld, en moeten we ook nog ergens omheen construeren, dan treedt er naast buiging ook torsie op. Geometrische beperkingen sorteren zo grote effecten.Dit ietwat theoretische plaatje ziet u in de praktijk onder meer terug bij een eenzijdig opgehangen achterwiel van een motorfiets (afbeelding 5). Het ziet er cool uit en biedt assemblagevoordelen, maar vanuit een lichtgewicht perspectief krijgt deze op-lossing geen voldoende. Alleen met gebruikmaking van ‘lichtgewicht’ materialen is dit tegen acceptabel gewicht te realiseren – maar dan wel tegen meerprijs. Ontwerpen op sterkte of op stijfheid?Wat aluminium en composieten zo geschikt maakt voor dergelijke toepassingen ten opzichte van staal zijn hun scores in de materiaalindicatoren √E/ρ (voor profielen) en 3√E/ρ (voor schaalconstructies)1. Inderdaad, wanneer materiaal op buiging, torsie of knik wordt belast, dan winnen deze materialen het zonneklaar van staal als het om lichtgewicht toepas-singen gaat. Maar wie echt slim ontwerpt houdt deze inefficiënte belastingsvormen überhaupt buiten de deur en dan wordt de vergelijking heel anders. Feitelijk ontwerpen we dan op sterkte en niet op stijfheid, en dan doet staal het verrassend goed – ze-ker als stootbestendigheid en vermoeiing in beeld komen.

Minder onderdelenVerder geldt: hoe minder onderdelen, hoe beter!

Verbindingen kosten immers altijd extra gewicht (door overlappend materiaal, plus eventuele bouten en dergelijke) én leiden tot spanningsconcentraties. Dat laatste probleem speelt ook bij detailleringen zoals gaten en afrondingsstralen, en daar is dan ook veel gewicht te sparen. Hiermee komt de productie-techniek extra in beeld, want niet elk proces biedt dezelfde vrijheid qua vorm en detaillering – en daar-naast heeft elk proces vaak zo zijn “favoriete” materi-alen. Vormgeving, materiaal en productieproces gaan dus hand in hand in hand.

Stap 3: analyseEindelijk – tijd om te rekenen! Of u nu op de spreekwoordelijke rand van de krant werkt, of een uitgebreide analyse op de computer uitvoert, ergens moet worden nagegaan hoe het zit met sterkte en stijfheid, en dat gebeurt in stap 3. Wat dit aangaat verschilt lichtgewicht ontwerpen niet fundamenteel van ‘structural design as usual’. Wel treden we nu meer in detail en wordt er nauwkeuriger gemodel-leerd, zeker in latere iteraties. Uw correspondent leerde als typisch voorbeeld dat werktuigbouwkun-digen met g = 10 m/s2 mogen rekenen, maar dat vliegtuigbouwers met g = 9,81 m/s2 moeten wer-ken. Qua veiligheidsfactoren zijn er ook verschillen tussen de twee, maar dat hadden we in stap 1 al afgedekt.In de hedendaagse constructiepraktijk lopen stap-pen 2 en 3 steeds meer door elkaar. Computerpro-gramma’s zoals Inspire van Altair (een verre nazaat van Optistruct uit de jaren ’90) stellen ons in staat om beide stappen feitelijk gelijktijdig te doen en zelfs om vorm en details grotendeels automatisch te genereren – het veelgenoemde en veelgeroemde ge-nerative design. De resulterende vormen zijn vaak uitdagend om te maken (lees: zet de 3D-printer maar vast aan), maar Inspire kan wat dit aangaat een goede handreiking doen door enkele geometrische beperkingen van het beoogde proces mee te nemen. Wie de trage, gebruiksonvriendelijke software van toen nog kent, zal verheugd zijn over de vooruit-gang die er sindsdien is gemaakt.

Nuchter en creatiefOndanks al dit moois blijft er behoefte aan nuchter en creatief denken. De enorme ervaring van de maakindustrie met al haar mogelijkheden is nu een-maal niet in een setje drop down menus te vangen, laat staan via een handvol muisklikjes te ontsluiten. En soms is een ‘traditionele’ combinatie van materi-

Afbeelding 4 Motor-

fiets met eenzijdige

achterwielophanging

(Beeld: Koos Eissen)

1 Deze material indices worden

uitmuntend uitgelegd

in Materials van

Ashby, Shercliff, en

Cebon (Elsevier, 4e

editie). Aanrader!

CST_Art_Tempelman.indd 34 22-10-20 13:39

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 3 5

Afbeelding 6 Schets van de Atlas Human Powered Helicopter (Beeld: Koos Eissen)

aal en techniek tot verrassende hoogtes te brengen. Nodulair gietijzer, bijvoorbeeld: wie dit metaal écht goed kan gieten, kan zorgen voor residuele drukspanningen juist op die delen van het gietstuk waar vermoeiing een relatief grote rol speelt. Dit verlengt de vermoeiingslevensduur aanzienlijk. Los daarvan biedt dit materiaal veel vormvrijheid, en in de gangbare combinatie met mechanische nabewer-king nog goede toleranties ook.

Stap 4: validatieIn deze laatste, maar cruciale stap stellen we vast of de ontworpen constructie aan onze eisen voldoet. Dit kan in een eerste iteratie deels op de computer worden gedaan (= simulatie), maar verdient uitein-delijk toch een echte test op een prototype – voor veiligheidskritische constructies is dit laatste door-gaans verplicht. Ook wanneer zo’n test niet ver-plicht mocht zijn is het toch goed er eentje uit te voeren. Immers, hoe natuurgetrouwer de validatie, hoe lager we onze veiligheidsfactor voor deze stap kunnen kiezen. Bovendien biedt het valideren ons een kans om het ontwerp beter te maken. Een prachtig voorbeeld hiervan is de Atlas Human Po-wered Helicopter2. Initiële prototypes van deze on-gelofelijke constructie, waarvan afbeelding 6 een artist impression weergeeft, bleken teveel te vervor-men. In plaats van dit ‘op te lossen’ door de con-structie stijver en dus zwaarder te maken, werd de vervorming middels slim geplaatste spankabels be-wust tot deel van de besturing gemaakt – een sterk staaltje van serendipiteit. Dat het hier een studen-tenproject betrof (University of Toronto om precies te zijn), geeft de professionals onder ons nog een ander punt om over na te denken…! Het geval wil dat form follows failure voor veel con-structies nog steeds een betere beschrijving van de werkelijkheid is dan menig manager, dromend van first time right, zich zal wensen. De implicatie voor lichtgewicht ontwerpen is dat er vooral goed moet worden geïtereerd. Dat kost tijd en geld – meer dan doorgaans beschikbaar is. Wie gewicht wil sparen, moet dan ook ten eerste zorgen voor voldoende middelen. In dat opzicht begint het lichtgewicht ontwerpen dus nog vóór de specificatie van de ei-genlijke constructie. Kelly Johnson zou dit zeker hebben (h)erkend.

Verrassende materialenTot slot terug naar ‘the usual suspects’. Want jazeker,

er is meer dan u denkt! Om te beginnen is er een belangrijk verschil tussen koolstofvezelversterkte thermoharders en hun thermoplastische versies. De laatsten zijn nog steeds enorm stijf en sterk, maar hebben ook een goede impactbestendigheid. Mede door het indrukwekkende werk van diverse Neder-landse bedrijven verdringen deze advanced thermop-lastic composites in de luchtvaart langzaam maar zeker het vertrouwde koolstof-epoxy (uit 1968 alweer). Spuitgieten kan tegenwoordig ook, weliswaar met korte vezels maar desondanks met imposante eigen-schappen. Het Duitse bedrijf Velosione spuitgiet er bijvoorbeeld fietsframes van, in PA met 40-60 mas-saprocent koolstofvezels, met een aantrekkelijk inte-graal ontwerp3.En vlakt u tenslotte vooral staal niet uit. Dankzij warmgeperst staal werd de VW Golf voor het eerst weer lichter, ons eigen Nedschroef Helmond heeft extreem sterke en toch betaalbare stalen bouten voor u, en in het lab staat de volgende generatie staalsoor-ten alweer klaar om gewicht te sparen. Het wordt een lichte toekomst!

Volgende keer in (Not) Safe for Designers(?): materialen van de toekomst.

Afbeelding 5 Belastings-

vormen in relatie tot

geometrisch beperkingen

2 Zie https://www.

youtube.com/

watch?v=syJq10EQkog

voor de inspirerende

recordvlucht!

3 Zie https://www.

youtube.com/

watch?v=1ug0P9g-

PHAc.

CST_Art_Tempelman.indd 35 22-10-20 13:39

3 6 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

NieuwsP R O D U C T

HYGIËNISCHE STELVOETENMparts heeft het assortiment hygiënische stelvoeten uitgebreid met twee nieuwe series van NGI. De nieuwe modellen (conform 3-A ‘88-00’ EHEDG en USDA) worden onder de serienamen Mparts BK83 en BK84 op de markt gebracht. De modellen uit de ene serie zijn voorzien van grondbe-vestiging en de modellen uit de andere serie niet. Beide modellen, volle-dig uitgevoerd in rvs, kunnen moeiteloos onder machines en/of installaties worden geplaatst. Alle beweegbare delen van de stelvoeten uit de nieuwe series zijn standaard uitgevoerd met 100% hygiënische afdichtingen, die door de blauwe kleur eenvoudig zijn te herkennen zijn door scanapparatuur in een productielijn. Door alles op deze wijze her-metisch af te sluiten, wordt bacterievorming voorkomen. Doordat alle stelvoeten uit dit programma standaard beschikken over een zelfdraine-rend oppervlak, zijn ze nagenoeg onderhoudsvrij en lenen ze zich bij uitstek voor toepassing in sectoren als de voedingsmiddelensector, de farmaceutische industrie, clean rooms, de bakkerijwereld en de zuivelin-dustrie. Afhankelijk van het gekozen model is de hoogte instelbaar van 104 tot 206 mm en is het draagvermogen 65.000N maximaal. De stelvoe-ten zijn aan de onderzijde voorzien van hygiënisch gevulkaniseerde, FDA-goedgekeurde anti-vibratie en anti-sliprubbers en op de voet aan de bovenzijde is het 3-A logo aangebracht, zodat in één oogopslag te zien is dat het gecertificeerde stelvoeten betreft. Op aanvraag wordt elke stel-voet uit de BK83- en 84-serie geleverd met een officieel 3-A certificaat, alsmede met installatie- en schoonmaakinstructies. Bij de BK84-serie wordt ook de gecertificeerde hygiënische moer meegeleverd. Optioneel kan een beschermingskap worden meegeleverd.

WWW.MPARTS.NL

INSTELBARE DEMPERS Brimotech BV heeft samen met partner Vapsint s.r.l. nieuwe instelbare dempers ontwikkeld. De dempers zijn in te stellen door het verdraaien van de zuiger-stang ten opzichte van de cilinder in geheel uitge-schoven positie. Met name voor applicaties waarbij altijd dezelfde afmeting demper wordt toegepast maar met andere dempkrachten zijn de dempers de oplossing volgens de makers. Ook voor prototype-bouw waarbij de fysieke maatvoeringen bekend zijn maar de juiste dempkracht nog onbekend, zijn deze instelbare dempers perfect. Na het instellen op de gewenste demping kan deze naar Brimotech retour en zal de juiste specificatie worden gemeten en vast-gelegd voor eventuele serieproductie in een vaste uit-voering. De dempers zijn voorzien van metrisch draad aan beide zijden waardoor veel typen aansluitdelen mogelijk zijn. Deze dempers kunnen ook klantspeci-fiek worden geproduceerd, naast een aantal stan-daard maatvoeringen. RVS316 is tevens een mogelijkheid.

WWW.BRIMOTECH.NL

CST_product.indd 36 22-10-20 13:41

c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0 3 7

Het hoeft niet altijd SIL te zijn ... de incrementele redundante encoder WDGR.

U hoeft niet in alle gevallen dure SIL-gecerti� ceerde componenten te gebruiken om veiligheidstaken uit te voeren. Met de WDGR, een redundante incrementele encoder met diverse sensortechnologie (optisch en magnetisch), kunt u tegen lage kosten het vereiste veiligheidsniveau bereiken.

Diversiteit - en toch perfect op elkaar afgestemd

Door het gebruik van onze reeds lang beproefde en speciaal ontwikkelde sensorsystemen richten wij ons op maximale betrouwbaarheid. Dit stelt ons in staat om niet alleen één redundante encoder te produceren, maar ook diverse redundante encoders die perfect op elkaar zijn afgestemd. Het basisidee achter deze aanpak is dat de verschillende sensorplatformen ook verschillend reageren op storingen van welke aard dan ook met verschillende gevoeligheden of ongevoeligheden en dus niet tegelijkertijd falen, zodat de achterliggende elektronica deze mogelijke storing op betrouwbare wijze kan detecteren.

Om niet-gecerti� ceerde apparaten in uw veiligheidstoepassing te kunnen gebruiken, moet u een aantal zaken in acht nemen. De MTTFd-waarde speelt hierbij een grote rol. Wij bieden u deze waarde aan, net zoals wij u graag een veiligheidsexpert aanbevelen die u adviseert over open vragen en de berekening van het te behalen prestatieniveau.

Encoder WDGRde incrementele redundantie

Meer informatie? Lorentzstraat 313846 AV Harderwijk

Tel: +31 (0)341 43 25 25E-mail: info-nl@schmersal.comwww.schmersal.nl

Schmersal product.indd 1 25/08/2020 09:22

BEDIENTERMINALSPilz breidt het aanbod bedienterminals ut met de PMIvisu v807 en v812, naar zeggen extreem robuuste, krachtige varianten voor de professionele visualisering en diagnose van automati-seringsprocessen. De capacitieve bedienterminals uit de serie PMIvisu v8 zijn verkrijgbaar in een 7 inch en 12,1 inch variant met Windows 10. Het krasbestendige en stootvaste glas maakt

ze geschikt voor gebruik in industriële toepassin-gen en zelfs bestand tegen stoffige of vuile omgevingen. Voor de optimale weergave en bediening zijn hard- en software op elkaar afge-stemd: de webgeba-

seerde visualiseringssoftware PASvisu is al geïnstalleerd op de bedienterminals en gelicentieerd. Voor efficiënte diagnose geven de compacte bedienterminals tekstmeldingen weer. De gebruiker kan de terminals met de bijbehorende software PMI Assistant in bedrijf stellen en beheren. Dankzij de Ethernet-in-terface en de geïntegreerde HDMI-aansluiting zijn een univer-seel gebruik en een snelle inbedrijfstelling mogelijk. De PMIvisu v8-apparaten zijn te combineren met het automatise-ringssysteem PSS 4000 of de configureerbare kleine besturing PNOZmulti 2 tot systeemoplossing. Besturingen die over een OPC UA-server beschikken, kunnen ook worden aangesloten. Dankzij de UL-certificering is het visualiseringssysteem wereldwijd inzetbaar in industriële toepassingen.

WWW.PILZ.NL

MINIATUUR LOAD CELLSDe op rekstrooktechnologie gebaseerde krachtopnemers uit C11-serie van HBM zijn geschikt voor de toepassing in productiemachines en test-banken. De C11 is verkrijgbaar in twee uitvoeringen met vijf meetberei-ken. In de meetbereiken van 50 N, 100 N en 200 N heeft de opnemer een hoogte van 4 mm. en een diameter van 10 mm. De uitvoeringen in 1 kN en 2 kN zijn 7 mm hoog en hebben een diameter van 16 mm. Alle C11-krachtopnemers zijn ontworpen als symmetrische membranen en hebben een eigenfrequentie van circa 40kHz. De C11-krachtopne-mers hebben een hoge nauwkeurigheid (0,3 procent herhaalbaarheid in ingebouwde positie). Ze zijn dus geschikt voor meettaken, die aan hoge nauwkeurigheidseisen moeten voldoen. De krachtopnemers zijn in het laboratorium van HBM getest op elektromagnetische compatibiliteit en zijn geschikt voor de toepassing bij temperaturen van -20 tot +120 °C. De krachtopnemers zijn gemaakt van roestvrijstaal en voorzien van een 2 meter lange, geïntegreerde kabel voor installatie. C11 krachtopnemers met DAkkS-kalibratie zijn leverbaar op aanvraag.

WWW.HBM.COM

CST_product.indd 37 22-10-20 13:41

3 8 c o n s t r u c t e u r 1 0 / 1 1 - 2 0 2 0

- Onderhoudsvrij- Bestand tegen extreme omstandigheden

B E ZO EK O NS O P G R O N E M A N . N L

GRONEMAN,GROOT IN CARDANASSEN

AANDRIJFTECHNIEK

GESTANDAARDISEERDE PERSFRAMESTOX Pressotechnik heeft de persframes van de CMB-serie gestandaardiseerd. De persframes hebben een hoge torsies-tij fheid en stabiliteit voor het vormen, richten, buigen, in- en oppersen en ponsen. De beugels zij n verkrij gbaar in drie versies en zij n ont-worpen voor perskrachten tussen 10 en 320 kN. De uitlading bedraagt 200 mm, de opening van dit frame wordt bepaald door de gereedschapkoppe-ling en meet maximaal 430 mm. De persen zij n standaard voorzien van een stootplaat met railgeleiding aan de binnenzij de van de C-beugel. De gelei-ding heeft een maximale slaglengte van 200 mm. Verschillende aandrij vin-gen zij n leverbaar (elektromechanisch, hydraulisch, hydropneumatisch).

WWW.NL.TOX-PRESSOTECHNIK.COM

PANELEN MET HMI-LINKDe modulaire TAE-panelen met gemon-teerde HMI-Link G2-unit (PIM 021) zij n ver-krij gbaar in vij f maten van 10,1 tot 21,5 inch. De bedienpanelen met hoge-respons ‘multi touch’-schermen hebben IP65-bescher-ming aan de voorkant. Ze kunnen worden gebruikt in portrait- of landscape-formaat met alle ruimte voor visualisatie. Behalve de HMI-Link G2-interface zij n er twee USB 2.0-aansluitingen aanwezig. In combinatie met de PC 301-E12 HMI-Link device kunnen de TAE Modular Wide panelen met elke pc de afstand met elke pc gekoppeld worden. Om verbinding te maken met de pc zij n alleen standaard Display Port- en USB 2.0-interfaces nodig. De HMI-Link technologie is volledig op hardware gebaseerd en werkt onafhankelij k van het gebruikte besturingssys-teem. Met een standaard CAT5e- of CAT6 Ethernet-kabel kunnen videosignalen (full HD) en USB 2.0 data zonder verlies worden verzonden tussen de externe bedieningseenheid en het PC- of HMI-Link-apparaat.

WWW.SIGMACONTROL.EU

RFID KEY TRANSFERKey Transfer is nu verkrij gbaar in PLe/Cat 4 en integratie in ISO 13849-1-systemen. De RFID-sleutels zij n er in verschillende kleuren zodat sleutel en sleutelhouder gemakkelij k identifi ceer-

baar zij n. Zit de sleutel in de sleu-telhouder zit, dan communiceert deze met trans-pondertechnolo-gie een unieke code (‘hooggeco-deerd’, anti-mani-

pulatienorm ISO 14119). Het systeem heet CKS en te combineren met diverse evaluatiesystemen die hun toestand doorgeven met potentiaalvrij e contacten, OSSD-uitgangen of ASi. CKS is als indi-viduele module inzetbaar als lock-out of override functie. Logi-sche voorwaarden kunnen een gekoppelde veiligheidsbesturing worden toegevoegd.

WWW.EUCHNER.NL

VEERELEMENTENHet Rosta 3RUB rubber veerelement staat een hogere hoekverdraaiing toe (tot 60° als enkel element en als dubbele eenheid tot 90°) dan de klassieke rubberele-menten met vier rubbers. Andere ken-merken zij n naar zeggen een hoog draai-moment en verhoogde lineaire kenmerken van de veer. Het veerelement bestaat uit een zeshoekige behuizing met een driehoekig binnendeel. Een standaard programma bestaat niet. De series worden gemaakt van aluminium extrusieprofi e-len. Dit kan met een volume van 1.500 m of 500 kg per jaar. Voor grote volumes is versie met stalen profi el ook mogelij k.

WWW.ATBAUTOMATION.EU

CST_product.indd 38 22-10-20 13:41

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

Meer informatie? Kijk op www.safetyevent.nl

Datum: 8 juni 2021 Locatie: 1931 Congrescentrum s’ Hertogenbosch

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

i.v.m. coronavirus

verplaatst naar 2021

CST Advertenties.indd 39 22-10-20 13:12

powered bywww.sigmacontrol.eu

S-Dias Safety: Flexibel & Comfortabel

machineonderdelen swappen tijdens runtime

zeer compact

modulair of stand-alone

safety over wlan

engineeren met eenvoudige bouwstenen

CST Advertenties.indd 40 22-10-20 13:13