Slurf 17-3

Offi

ciee

l org

aan

der

wer

ktui

gbou

wku

ndig

e st

udie

vere

nigi

ng ‘G

ezel

scha

p Le

eghw

ater

’ te

Del

ft |

jaa

rgan

g 17

- m

aart

201

3 -

no.

3

Zelfdenkende auto’sVolautomatisch gassen

Een gewichtig verhaal over kwantummechanica

De nieuwe kiloHet opladen van de toekomst is lekker zonder stekker

Draadloos opladenDe magische grens van 1000 mijl per uur over de weg is in zicht

Snelheidsmonster

Ronald Vogels

Irmat

o

Bij Irmato vond Ronald Vogels wat hij zocht: een afwisselende baan op technisch hoogstaand niveau. ‘In grote bedrijven zie je vaak dat jouw ontwerp door anderen wordt opgepakt en rich-ting productie gebracht. Bij Irmato ben je zelf verantwoordelijk voor het hele traject. Van eerste gesprek met de klant, het schrij-ven van specificatie, uitwerken, bouwen, testen en uiteindelijk inpakken en afleveren op de locatie.’

“Een breder bedrijf heb ik nog nooit gezien”, zegt Ronald over Irmato, een multidisciplinair ingenieurs- en adviesbureau voor de machine- en apparatenbouw. Hij ziet het al als hij door de vestiging van het bedrijf in Eindhoven loopt. “Eerst kom je langs kolomboren, freesapparaten en werkbanken. Daar doen we kleine opdrachten voor klanten. Vervolgens hebben we een as-semblageruimte waar we modules in elkaar zetten voor andere MKB’ers en OEM’ers in de omgeving. Aan het eind van de hal is onze cleanroom van 100m2 waar we bijvoorbeeld hightech tooling voor ASML ontwikkelen. Het is bijzonder dat een relatief klein bedrijf op zo’n breed speelveld actief is.”

En dan is dit nog maar één locatie. Irmato heeft vestigingen in heel Nederland, België en Duitsland. Zo wordt in Veghel bijvoor-beeld gerekend en gemodelleerd aan zaken als aerodynamica en thermodynamica, in Drachten hebben we naast de project-organisatie voor machinebouwprojecten ook specialismen op het gebied van meettechniek en ECM en in Aachen hebben we een product innovation center met Modelshop waar we veel onderzoeks gerelateerde projecten uitvoeren voor de medische technologie.

Afwisselend levenRonald studeerde in 2007 af aan de faculteit Werktuigbouw-kunde van de TU/e. Hij werkte enige tijd als onderzoeker en was later bij Océ verantwoordelijk voo grote researchprojecten. Hij wilde echter kortlopende opdrachten en meer variatie in zijn werk. Irmato bood hem dat. Hij is er nu lead engineer. Dat is de technisch verantwoordelijke in projecten, die je samen met constructeurs en andere technici uitvoert. Hij werkt gemiddeld een halfjaar tot een jaar aan een opdracht. Hij geniet van de afwisseling in het bedrijf: “De ene keer werk je aan een stuk too-ling voor ASML, de andere keer helpen we startende onderne-mingen met het opzetten van hun eerste machinestraat.”

flexibel en weerbAArAls medewerker van Irmato krijg je snel de verantwoordelijkheid over een heel traject. En dat is niet vanzelfsprekend in het bedrijfsleven, weet de lead engineer. “In veel ondernemingen

zijn de verantwoordelijkheden afgebakend en weet je bij aanvang van een project precies wat je te doen staat. Bij Irmato ben je verantwoordelijk voor een veel groter deel van projecten. En dan krijg je alles op je bordje: van een diepgravend technisch probleem tot het bestellen van een pallet om een machine op te vervoeren. Dat maakt je weerbaar en flexibel, en je bent nog meer betrokken om de projecten tot een goed einde te brengen.”

Ook weet je vooraf nooit welke technische vragen je worden gesteld. “We doen zowel hightech ontwikkeling, engineering, assemblage en integratie/testen. Ga je hier werken, dan kies je voor een afwisselend leven. De ene dag ben je aan het model-leren, de volgende dag onderdelen aan het tekenen, installeer je een machinepark of zit je bij de klant in de cleanroom. Ik weet nu niet waar ik over een half jaar mee bezig ben.”

vrijheid en verAntwoordelijkheidWerken bij Irmato is dus een leven van leren en nieuwe uitdagin-gen aangaan. “Je leert hier om flexibel te zijn, want alle soorten vragen komen op je pad. Je krijgt de vrijheid en verantwoorde-lijkheid om jouw weg te vinden in de opdrachten en om ze aan te pakken zoals jij denkt dat goed is. Maar het bedrijf laat je niet zwemmen: uiteraard zijn er altijd ervaren collega’s die je helpen en sturing geven als dat nodig is.”

Maak kennis met Irmato tijdens de excursie op 9 maart en de lunchlezing later dit studiejaar.

www.irmAto.com / www.werkenbijirmAto.com

"Het hoofdeinde is geen eind aan vast te knopen"

- Thomas Duijnstee

4

Ook in het jaar 2013 kan er genoten worden van een prachtige en fascinerende editie van de Slurf. Een nieuw jaar vraagt ook om een opgefrist uiterlijk, vandaar dat de voorkant een subtiele metamorfose heeft gekregen. Hier-naast brengen maar liefst twee Slurfjongsten nieuw elan aan de redactie. Ondanks dat een ziektegolf onze redactie teisterde, staat deze editie weer garant voor kwaliteit en veel leesplezier.

Onze eindredacteur Thomas Duijnstee is er, ondanks zijn fysieke staat, vol gas tegenaan gegaan en heeft een mooi stuk geschreven over een recordpoging voor het snelste voertuig op land. Steven Goes heeft de rode draad van draadloos opladen uiteengezet. De commissaris Lay-Out Frederike Geesink heeft een ton energie gestoken in een in-teressant artikel over een nieuwe definitie van de kilogram. Wie het artikel van Slurfjongste Iris Snuverink openslaat komt niet van een koude kermis thuis. Zij vertelt in een strak artikel over een temperatuur onder het absolute nulpunt. Onze andere toevoeging aan de redactie, Edvard Svedhem, weet menig lezer warm te maken met het halen van energie uit restwarmte.

In mijn laatste Slurf heb ik me gestort op de toekomst van autonome auto’s. Wanneer zullen robots de plek achter het stuur van de heilige koe overnemen?

Niet alle stukken die dit tijdschrift vullen zijn door de Slurfredactie geschreven. Zo worden de activiteiten van het Gezelschap, waaronder die van het lustrum, besproken. Hiernaast is er uitgebreidere informatie te vinden over de wijzigingen in het onderwijs. Vereniging Oud Leeghwater laat afgestudeerden aan het woord. Het lustrumkatern staat in het teken van het aanstaande lustrumsymposium over ‘Bio-inspired Design’. Ellen van der Aa vertelt over haar materiaalkunde promotieonderzoek. Een nieuw katern gaat over een Dreamteam. Deze editie vertelt het Solar Boat Team over de ontwikkeling van de draagvleugel die hun boot laat ‘vliegen’.

Met pijn in het hart schrijf ik hier mijn laatste woorden voor de Slurf. Mijn dank gaat uit naar oud-Slurfers Joris, Pieter, Jeffrey, Sander en Merle voor alle hulp tijdens dit weekend. Thomas Duijnstee wil ik veel plezier en succes wensen met het hoofdredacteurschap.

Slurf Hoogh!Serge Klapwijk, hoofdredacteur

| Redactioneel

Algemene VoorwaardenDe Slurf verschijnt vijf maal per jaar en is een uitgave van Gezelschap Leeghwater, de studie-vereniging van werktuigbouwkundige studenten aan de Technische Universiteit Delft. Niets uit deze uitgave mag gereproduceerd worden en/of open-baar gemaakt worden door middel van boekdruk, fotokopie, microfilm of welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande schriftelijke toestem-ming van Gezelschap Leeghwater.

Gezelschap Leeghwater verklaart dat deze uitgave op zorgvuldige wijze en naar beste weten is samengesteld, evenwel kan zij op geen enkele wijze instaan voor de juistheid of volledigheid van de informatie. Tevens is zorgvuldig gezocht naar rechthebbenden van de gepubliceerde illustra-ties, dit is echter niet in alle gevallen na te gaan. Wanneer u denkt auteursrechten te hebben kunt u contact opnemen via onderstaande gegevens. Gezelschap Leeghwater aanvaardt geen enkele aansprakelijkheid voor schade, van welke aard ook, die het gevolg is van handelingen en/of beslissin-gen die gebaseerd zijn op bedoelde informatie.

RedactieHoofdredacteur: Serge KlapwijkEindredacteur: Thomas DuijnsteeSecretaris: Steven GoesCommissaris Lay-Out: Frederike GeesinkRedacteur: Iris SnuverinkRedacteur: Edvard SvedhemQQ'er: Sjoerd HengeveldMet dank aan de ROSRechthebbende coverfoto: Rydal-Meadowbrook

VerzendingDe Slurf wordt verzonden aan de ereleden, het college leden van verdiensten, de leden van studievereniging Gezelschap Leeghwater en de Vereniging Oud Leeghwater. De Slurf wordt ver-zonden aan instellingen binnen en buiten Delft, alle professoren van de faculteit 3mE en bedrijven waarmee Gezelschap Leeghwater samenwerkt. De PR-afdeling van de faculteit ontvangt tweehon-derd exemplaren ten behoeven van voorlichting.

SlurfcommissieLijkt het je leuk om de Slurfcommissie te verster-ken? Stuur dan een mail naar [email protected].

AbonnementenHet aanvragen van een abonnement kan via de vermelde gegevens. Een abonnement op de Slurf kost 14 euro per jaar. Nieuwe abonnementen kunnen het gehele jaar door ingaan. Een abon-nementsjaar loopt gelijk met een collegejaar en dus wordt de eerste maal het abonnement pro rata berekend.

Oplage & Druk3 000, Drukkerij de Swart, Den Haag

Gezelschap LeeghwaterFaculteit 3mEMekelweg 2, 2628 CD DelftTel: +31 15 27 86 501Fax: +31 15 27 81 [email protected] AMRO : 44.23.10.919Giro : 66967

6

Geze

lscha

p Le

eghw

ater

Waar een Afrikaanse olifant zijn hele leven blijft groeien, doen ook wij dit gedurende ons gehele bestuursjaar.Het afgelopen halfjaar heeft het 145ste bestuur een flinke hoeveelheid kennis en ervaringen opgedaan. Week in week uit leren wij zowel van de omgang met bedrijven als van de omgang met elkaar. We trachten de kennis en ervaringen van het Gezelschap te combineren met eigen creativiteit en opvattingen, om zo ons beleid in de vereniging te imple-menteren. Voor de komende periode staan er weer mooie activiteiten op de planning, dus houd de website goed in de gaten.

In het weekend van 25 januari hebben we met het voltal-lige bestuur de Nederlandse snelwegen onveilig gemaakt door in één weekend negen ouderlijke adressen langs te gaan tijdens onze ‘tour des parents’. Tijdens deze tour zijn we het hele land doorgereisd. Van Zwolle tot Zeeland, we hebben het allemaal gezien. Het is leuk om te zien waar je medebestuurders vandaan komen en een aantal van hun vroegere kwajongensstreken mee te krijgen. Door interesse te tonen in de afkomst van je medebestuurders investeer je in de bestuursband. Goede samenwerking vormt de rode draad voor het behalen van succes in een verenigings-jaar en dit maakte deze tour behalve plezierig ook heel waardevol.

Goede relaties met anderen zijn bijna even belangrijk als een goede band met elkaar. Afgelopen periode hebben wij het genoegen gehad deel uit te maken van het jaarlijks te-rugkerend ereledendiner. Met de veranderingen in het ho-ger onderwijs in het achterhoofd hebben de ereleden hun visie gegeven op de positie van Gezelschap Leeghwater in het huidige studietijdperk. Ons werd benadrukt te focussen op de fundamentele aspecten van een studievereniging en hierbij de lat hoog te leggen om eventuele negatieve ontwikkelingen boven te blijven. Tevens hebben wij ons nieuwe erelid prof. Babuska tijdens het diner geïnstalleerd. Prof. Babuska is al meerdere jaren actief als hoogleraar op de afdeling ‘Delft Centre for Systems and Control’. Daar-naast is prof. Babuska de oprichter en wetenschappelijk directeur van het nieuwe ‘Robotics Institute’. Zijn toetre-ding zorgt daardoor voor een welkom evenwicht tussen het bedrijfsleven en het onderwijs binnen de groep ereleden.

Op 14 februari 2013 hebben we gedineerd in Den Haag met geïnteresseerden voor het 146ste bestuur. In de loop van de avond hebben oud-bestuurders zich bij dit selecte gezel-schap gevoegd om al hun mooie herinneringen te delen. Een vreemd gevoel, aangezien wij nog middenin ons jaar staan.

Het vooruitzicht op een nieuw bestuur doet ons beseffen hoe snel de tijd kan gaan. We zullen het komend halfjaar optimaal benutten en dit lustrumjaar knallend afsluiten.

Jeroen RoozendaalVoorzitter Gezelschap Leeghwater

| Van het bestuur

7

Lustrum |Ge

zelsc

hap

Leeg

hwat

er

Een gemodelleerde gekko

Symposium Geobsedeerd door het feit dat vogels kunnen vliegen, heb-ben de gebroeders Wright hun succesvolle ontwerp geba-seerd op de anatomie van duiven. Dit is een goed voorbeeld van het thema van het lustrumsymposium: Bio-Inspired Design.

De oudste fossielen die gevonden zijn, dateren van 3,5 mil-jard jaar geleden. De Homo-Sapiens hebben slechts een lut-tele 200 000 jaar gehad om zich te ontwikkelen. Aangezien de natuur daardoor sterk voorloopt in ontwikkeling is het niet gek dat voor biologische revoluties, zoals op het gebied van medicijnen en robotica, ongelofelijk veel van de natuur geleerd kan worden.

‘Bio-Inspired Design’ is een relatief nieuwe aanpak in de praktijk van het ontwerpen, maar wel één met heel veel potentie. Daarom presenteren wij met trots onze sprekers die diverse aspecten van dit vakgebied kunnen laten zien.

Bioloog prof.dr.ir. Johan van Leeuwen zal het symposium openen met een presentatie over evolutie in de natuur en hoe de natuur gebruikt kan worden bij het vinden van oplossingen voor hedendaagse problemen. Daarna spreekt prof.dr.ir Julian Vincent over de methoden om ontwerpen die ‘Bio-Inspired’ zijn commercieel te maken, wat gebaseerd is op zijn eigen onderzoekservaring. Met bijna driehonderd papers, artikelen en boeken over mechanische ontwerpen van planten, dieren, materiaalstructuren en smart systems, is hij wereldwijd één van de bekendste onderzoekers in zijn vakgebied.

Dr.ir. Hans Goosen presenteert zijn eigen ‘Bio-Inspired’ ontwerp. Het doel van zijn ontwerp is om een heel klein en efficiënt vliegend object te maken. Dit is gebaseerd op een libelle. Een dergelijk object biedt tal van mogelijkheden bin-nen de ontwikkeling van ‘Swarm Intelligence’. Als vierde spreker komt Dipl.-Des Elias Knubben van het bedrijf Festo. Festo is zo overtuigd van de potentie van ‘Bio-Inspired design’ dat dit bedrijf het ‘Bionic Learning Network’ heeft opgezet. De heer Knubben leidt dit netwerk. Dit netwerk is bedoeld om de kennis van ‘Bio-Inspired design’ te delen met als doel dit effectief te kunnen gebruiken. Tijdens het symposium gaat gesproken worden over de ‘fin-gripper’, die ook wel vergeleken wordt met de Slurf van een olifant. De laatste spreker is Mike Tolley en komt vanuit Harvard overgevlogen om met trots te spreken over zijn werk in het Microrobotics Lab. Hij kan worden gezien als iemand die vooroploopt op het gebied van ‘Bio-Inspired Robotics’.

Het lustrumsymposium vindt plaats op 12 maart in het Prinsenhof. Het programma duurt van 9:00 tot 17:30. Een kaartje voor de hele dag inclusief lunch en borrel kost 7,50 euro en is te koop op het Leeghwaterkantoor. Koop dus een kaartje en laat je inspireren!

8

| Leeghwater

LunchLezing Just herderOp dinsdag 3 december was er in de lunchpauze voor alle werktuigbouwkunde studenten de gelegenheid om een lezing van Just Herder bij te wonen. Het was erg leuk om te zien waar een docent zich mee bezig houdt naast het verzorgen van de colleges. Just Herder is zelf nauw betrok-ken bij meerdere bedrijven die vanuit een onderzoek van de universiteit zijn gestart. Dit leverde een zeer interessante lezing op, waarbij voor veel studenten een nieuwe blik op vele onderzoeken van de universiteit werd geworpen.

LustrumgaLaHet 29ste Lustrum van Gezelschap Leeghwater werd in de nacht van 15 op 16 december galant gestart met het Lustrumgala. Door het harde werk van de Galacommissie kon een groep van 290 Leeghwater enthousiastelingen en dates een prachtig feest vieren in Zaal Staal in Rotterdam. Om klokslag 12 uur is de diës natalis van het Gezelschap op gepaste wijze gevierd. Na het Willemlied gezongen te heb-ben, heeft iedereen een felgroen oplichtend jeneverglaasje gekregen en een heerlijk Fantje gedronken. De officiële opening liet nog een dag op zich wachten, maar voor 290 mensen was dit toch een fantastische start van een prach-tig lustrum.

LustrumopeningMaandag 17 december was het dan zover, de officiële ope-ning van het 29ste lustrum van Gezelschap Leeghwater. Van ’s ochtends vroeg tot ’s avonds laat stond de hele faculteit in het teken van het lustrum. Zo hebben de burgemeester en de decaan een speech gehouden waarin het Gezel-schap gefeliciteerd werd met haar 145ste verjaardag. Op het lustrumterrein was de hele dag gratis espresso en soep te verkrijgen, er was één grote taart voor ongeveer 290 man, iedereen kon lasergamen in de opblaashal en er werden auto’s doormidden geknipt tijdens de demonstratie van Holmatro. Om de campus en omstreken mee te laten genieten, was er een professionele vuurwerkshow. Om het af te maken stond er een straalmotor met afterburner op het gras voor de faculteit. Voor de mensen die het buiten toch wat koud vonden, stond er in de ontvangsthal een racesimulator aangedreven door ‘Festo Spiercilinders’. Tevens was deze dag het moment waarop de locatie en de artiesten voor het lustrumfeest ‘Mechnificent’ werden aangekondigd. Om dit goed te kunnen doen stond er een groot LED-scherm van twaalf vierkante meter groot op het fietspad.

LoungeTijdens de hele lustrumweek is de ontvangsthal in gebruik genomen door het Gezelschap. Nadat alle stoelen en tafels opgeborgen waren en het groene tapijt op de grond lag, begon de lounge al vorm te krijgen. Zodra de speciaal voor deze gelegenheid gebouwde lustrumbar geïnstalleerd was en de halve inboedel vanuit het kantoor naar de lounge was verplaatst en er twee tafelvoetbaltafels stonden, was de lustrumlounge helemaal af. Om iedere dag leuk

Leeghwateragenda7 maart Slagtandborrel11 maart Algemene Leden Vergadering23 maart Alumnidag en oudbesturendiner18 maart t/m 5 april Inhousedagen DDB24 april t/m 8 mei Gesprekkendagen DDB1 t/m 8 mei Business Tour

9

vermaak te hebben, werd er gezorgd voor een schiettent, popcornkar, scherm met gameconsoles, oud-Hollandse spellen en een chocoladefontein. Dinsdagavond kon er ge-noten worden van een door de Activiteitencommissie ge-organiseerde barbecue. Woensdag stond er een uitgebreide casino-set klaar, waar menig kaartje is gelegd. Donderdag is er voor de medewerkers van de faculteit een korte film vertoond waarin zowel beelden uit de geschiedenisboeken als meer recente ontwikkelingen van het Gezelschap wer-den getoond. Ook heeft een karikatuurtekenaar voor enige hilariteit gezorgd. Door alle activiteiten in de ontvangsthal van de faculteit te laten plaatsvinden is de ‘onzichtbare drempel’ voor het Leeghwaterkantoor nog verder verlaagd. Zo konden wij nog meer met onze leden spreken en hebben we voor meer betrokkenheid bij het Gezelschap kunnen zorgen. Om iedere dag goed af te sluiten werd er twintig liter van het, speciaal voor ons gebrouwen, lustrumbier ge-schonken. Door de gelimiteerde oplage zijn hierna continu reguliere fusten aangesloten.

LunchLezing nout weLLinkEen onderdeel van de Lustrumweek was de lunchlezing van Nout Wellink. Als oud-president van De Nederlandsche Bank en commissaris bij The Bank of China, wist de heer Wellink een zaal, gevuld met 250 studenten, te inspireren door verhalen over zijn loopbaan te vertellen. In zijn lezing ging Nout Wellink in op het belang van de internationalise-ring en de grote kracht van de Europese Unie in het bieden van weerstand tegen internationale grootmachten zoals China.

diësreceptieVrijdag 21 december was er de gelegenheid om het Gezelschap te feliciteren met haar 145-jarig bestaan. In de lustrumlounge stond het bestuur, zoals het betaamt, in jacquet klaar om de felicitaties in ontvangst te nemen. Een aantal ereleden heeft hier acte de présence gegeven om het Gezelschap te kunnen feliciteren. Tevens was de receptie het slot van een zeer geslaagde Lustrumweek die pas over vijf jaar overtroffen kan worden.

wintersportVan 1 tot en met 10 februari heeft een groep van 66 werk-tuigbouwkunde studenten de pistes van het skigebied ‘Les Sybelles’ onveilig gemaakt. De jaarlijks terugkerende ‘bilslee-race’ heeft weer voor de nodige ludieke momenten gezorgd. Door wintersporten van andere verenigingen uit Delft waren er in totaal meer dan 850 Delftse studenten die in het skigebied een onuitwisbare indruk hebben achterge-laten.

de deLftse BedriJvendagenOndertussen zijn de sollicitatietrainingen en presentatie-dagen van De Delftse Bedrijvendagen achter de rug. Meer dan 2 000 studenten hebben gebruik gemaakt van het grootste technische carrière-evenement van de Benelux om in contact te komen met één of meerdere van de 102 aan-wezige bedrijven. De Inhousedagen en Gesprekkendagen liggen nog in het verschiet en zonder achterover te leunen, kunnen we nu al terugblikken op een geslaagde editie van De Delftse Bedrijvendagen.

10

Stan

ford

Uni

vers

ity

In de vorige editie van de Slurf sloot Thomas Duijnstee zijn artikel over Adaptive Cruise Control af met de vraag wanneer autobestuurders overbodig worden. Nu de auto steeds meer handelingen zelf verricht, komt dat moment steeds dichterbij.

Robots achter het stuur

11

Wist je dat...Lexus op de Consumer Electronics Show van 2013 in Las Vegas een autonoom prototype heeft aangekondigd? Het ‘Advanced Active Safety Research Vehicle’ maakt gebruik van een systeem vergelijkbaar aan de auto van Google. Helaas zal dit prototype alleen voor onderzoek naar veiligheid gebruikt gaan worden.

Een bestuurderloze Mercedez-Benz van binnen

Daim

ler

De menselijke factor in het verkeer eist jaarlijks miljoenen levens. Met autonome auto’s zouden deze levens gespaard kunnen blijven en kunnen onze wegen efficiënter gebruikt worden. Daarnaast zullen deze autonome auto’s zuiniger kunnen rijden.

DuizenD en één autonome kilometersHoewel het idee van een bestuurderloze auto al teruggaat naar tijden voor de Tweede Wereldoorlog, duurde het tot in de jaren tachtig voor de eerste prototypes verschenen. Ernst Dickmanns vulde een Mercedes bestelwagen met computers die in ‘real time’ een reeks beelden van een zwart-wit videocamera konden omzetten naar comman-do’s als sturen, remmen en gas geven. Het busje, genaamd VaMoRs, werd in 1986 voor het eerst losgelaten ‘in het wild’, namelijk enkele afgezette straten in Beieren. Daarbij kon de autonome auto een snelheid van 96 kilometer per uur halen.

Een beperking in de snelheid was de computerkracht. Bij snel veranderende straatbeelden kon de computer het verwerken van beelden niet bijhouden. Dickmanns en zijn team ontwikkelden een slimme strategie om dit probleem op te lossen. Deze strategie laat de camera selectief kijken en houdt daarnaast een zogeheten spatiotemporale data-base bij. Spatiotemporaal houdt in dat de database gege-vens van ruimte en tijd bijhoudt. Later werden aan dit sys-teem verschillende filters en een feedback-loop toegevoegd die de betrouwbaarheid significant hebben verbeterd.

Niet lang na de introductie van deze eerste prototypes initieerden de Europese Unie en Europese autofabrikanten als Daimler, Jaguar, BMW en Peugeot het EUREKA Promotheus project. Meer dan een miljard euro werd er geïnvesteerd in de ontwikkeling van autonome auto’s. Dickmanns voegde zich snel bij het project en kon hierdoor

meerdere nieuwe prototypes ontwikkelen. Het inspelen op verschillende weersomstandigheden zoals sneeuw en regen was een aspect waar veel vooruitgang werd geboekt. In 1992 reden de autonome auto’s van dit project voor het eerst in echt verkeer. De gestage ontwikkeling van de computertechniek zorgde ervoor dat de inzet van autonome auto’s zich verder uitbreidde. In 1994 reden er twee autonome auto’s vanuit Charles De Gaulle in Parijs duizend kilometer op de Autoroute 1.

Coureurloos raCenHoewel de auto’s van het Promotheus project tot veel in staat waren op snelwegen, bleek alles daarbuiten nog te ver gegrepen. Het Amerikaanse ministerie van Defensie was geïnteresseerd geraakt in de mogelijkheden van de technologie voor ruwer terrein. Daarom schreef het minis-terie in 2004 een wedstrijd uit aan studententeams om de eerste autonome auto te ontwerpen die bijna 240 kilome-ter door ruw terrein kon navigeren. Dit evenement heette de DARPA Grand Challenge. In het eerste jaar finishte geen enkel team. Een jaar later bleken drie auto’s wel in staat de race af te maken. De winnaar was het team van Stanford University uit Californië.

De auto van Stanford University, genaamd Stanley, is tech-nisch veel complexer dan de Promotheus voertuigen. Niet alleen een videocamera, maar ook drie gps-ontvangers, drie gyroscopen, drie versnellingsmeters en vijf LIDAR lasersen-soren zorgen ervoor dat Stanley precies weet wat er zich om hem heen afspeelt. Het gps-systeem zorgt voor infor-matie over de positie, hellingshoek en richting. Dit wordt ondersteund door de gyroscopen en versnellingsmeters voor accurate metingen. De LIDAR lasersensoren kunnen het terrein tot op dertig meter vooruit identificeren. Daar-naast kan de videocamera tot op wel vijftig meter vooruit het terrein verkennen op obstakels. Het werkingsprincipe van LIDAR is door Thomas Duijnstee in editie 17-2 van de Slurf uitgelegd. Met de data van al deze apparatuur wordt door het computersysteem met het zogeheten Mapper-

12

Het radarbeeld van de auto van Google

Goog

le

programma een gedetailleerde driedimensionale kaart gemaakt van het terrein. Hierna wordt deze kaart door het computersysteem geïnterpreteerd als een grid en worden hierop de wel en niet begaanbare delen gescheiden. Hierna volgt het Planner-programma die de snelste route berekent over de geïdentificeerde begaanbare delen. Om Stanley te manoeuvreren is een elektromotor via een motorketting verbonden met de stuurkolom. Deze kan in een seconde het stuurwiel volledig laten draaien. De automatische versnel-lingsbak wordt door een hydraulische arm aangestuurd en het gas- en rempedaal worden elektronisch aangestuurd, ook wel bekend als ‘drive-by-wire’.

Na het succes van de DARPA Grand Challenge, volgde een nieuwe uitdaging voor het team van Stanford University. In 2010 bouwde het team een Audi TTS om tot een autonoom racemonster met een vergelijkbaar systeem als Stanley, bedoeld om serieus mee te doen in de Pikes Peak International Hill Climb oftewel PPIHC. De PPIHC, ook wel bekend als ‘The Race To The Clouds’, is een beruchte jaarlijkse autorace waar men zo snel mogelijk de top van de Pikes Peak-berg in Colorado moet bereiken. Met ondergronden variërend van grind tot asfalt en een hellingsgraad van gemiddeld zeven procent wordt deze race gezien als een grote uitdaging voor ervaren racecoureurs, laat staan voor een voertuig dat zonder bestuurder rijdt.

Het doel was niet alleen meedoen: het team kon door de race inzichten krijgen in hoe autonome auto’s in de toe-komst de limieten kunnen opzoeken. Met deze inzichten kan men de autonome auto van de toekomst nog veiliger maken. In november 2010 lukte het het team in een tijd van circa zevenentwintig minuten Pikes Peak te beklim-men. Een gemiddelde racecoureur heeft zeventien minuten nodig om de top te halen.

GooGleDe zoekgigant Google brengt de autonome auto nog dich-terbij. Al enkele jaren rijden robotvarianten van de Toyota Prius rond in grote steden van California zoals San Francis-co en Los Angeles. Inmiddels heeft de vloot van Google in totaal 300 000 kilometer afgelegd in normaal stadsverkeer met slechts enkele menselijke ingrepen. Sebastian Thrun, een computeringenieur die het Stanley-project leidde, ontwikkelde deze autonome auto’s. Thrun verloor tijdens zijn jeugd een goede vriend in een auto-ongeluk en heeft zich vanaf dat moment toegelegd op de ontwikkeling van autonome voertuigen om het verkeer veiliger te maken. De Google ‘Driverless Car’ maakt voornamelijk gebruik van een enkele LIDAR lasersensor die om zijn as draait. Dit dus in tegenstelling tot Stanley, die meerdere statische lasersen-soren gebruikte. De Prius vergelijkt de data van de laser-sensor met een gedetailleerde driedimensionale variant van Google Maps. Daarnaast zijn er nog vier andere radars die objecten ver weg kunnen detecteren en een camera voor het herkennen van verkeerslichten. Als laatste maakt ook deze robotauto gebruik van gps en andere positie- en bewegingssensoren.

Een grote mijlpaal voor de introductie van de autonome auto kwam in juni 2011, toen de staat Nevada een wet aan-nam die het gebruik van autonome auto’s op de openbare weg toestond. In mei 2012 kreeg Google het eerste rijbewijs. Toch moeten er volgens Thrun en zijn team grote obstakels overwonnen worden voordat een grootschalige introductie kan plaatsvinden. Verfijning is nodig in situaties waarbij de auto assertiever moet anticiperen en op andere momenten juist een veiligere tactiek moet volgen. Daarnaast blijft betrouwbaarheid een heikel punt.

Onderzoek naar autonome auto’s heeft de afgelopen decen-nia, mede dankzij de vorderingen in computertechnologie, een grote ontwikkeling doorgemaakt. De dag dat iedereen met de ‘auto pilot’ naar het werk kan lijkt dichtbij. Nu is het wachten tot ook de auto-industrie de weg van autonomie inslaat en een robotauto op de markt brengt.

Serge Klapwijk

13

Sola

r Boa

t Tea

m

Solar BoatBij menig werktuigbouwkunde student is het Solar Boat Team bekend. Het team bouwt om het jaar een boot op zonne-energie, waarmee met veertig andere teams over de route van de Elfstedentocht geracet wordt. Bij de derde boot die het team ooit ontworpen heeft is in 2010 de over-stap naar draagvleugels gemaakt. Het laatste team heeft dit verder geïnnoveerd, een mooi stukje Delftse Techniek.

De draagvleugels geven lift, net zoals de vleugels van een vliegtuig. Door de ontstane onderdruk boven de vleugels en de hoge druk onder de draagvleugels ontstaat er een liftkracht omhoog. Er is dus geen sprake van planeren wat ‘normale’ boten doen bij hoge snelheden. Het grote verschil met vliegtuigvleugels is dat er in water drie keer meer lift is. Dankzij de draagvleugels zijn snelheden van veertig kilometer per uur te behalen met een 4 kilowatt motor.

Het doel van de draagvleugels is duidelijk: de hoeveelheid weerstand van de zonneboot verlagen. Door de draagvleu-gels wordt de weerstand van de zonneboot bij 20 kilometer per uur gehalveerd. Vanaf een snelheid van 12 kilometer per uur komt de romp boven het water uit. Voor die tijd ‘slepen’ de vleugels door het water, waardoor de weerstand van de boot een fractie groter is. Vanaf 8 kilometer per uur stagneert de exponentiële toename van de rompweer-stand. Daarna neemt tot 12 kilometer per uur de weerstand af: dan ‘vliegt’ de zonneboot volledig en hebben alleen haar draagvleugels nog contact met het water. Hierna heeft de weerstand weer een exponentieel verloop.

Om een boot op draagvleugels te laten varen, moeten er enkele uitdagingen omtrent de stabiliteit overwonnen worden. Door de draagvleugels komt het zwaartepunt van de boot hoger te liggen en wordt de basis van de boot kleiner. Het team heeft dit opgelost door twee draagvleugels te gebruiken: aan de voor- en achterzijde van de boot. Aan de achterzijde zit een ‘normale’ vleugel van 1,60 meter breed. Aan de voorzijde van de boot zit een zogenaamde V-vleugel. Deze vleugel heeft een V-vorm, met aan de onderzijde een horizontaal stuk van 40 centimeter. Deze V-vorm zorgt voor de stabiliteit wanneer de boot vliegt. Als de boot bijvoorbeeld naar stuurboord helt, komt er een groter deel van de vleugel aan de stuurboordzijde in het water en een kleiner deel aan bakboordzijde, daardoor wordt de boot weer in evenwicht gebracht.

Een andere uitdaging is het snelheidsbereik van de vleu-gels. Er ontstaat meer lift wanneer de boot versnelt. Hier-door wordt de basis van de voorste draagvleugel kleiner en uiteindelijk zal de draagvleugel bijna in zijn geheel boven het water uitkomen. Wanneer er dan nog meer versneld wordt, zal de vleugel geheel boven het water uitkomen. De vleugel verliest dan zijn lift en valt weer terug. Om die reden zijn de vleugels van de boot van 2012 in hoek instel-baar om optimaal verschillende snelheden te varen.

Ben je enthousiast geworden over de Solar Boat en het Solar Boat Team? Voor het collegejaar 2013-2014 is het team op zoek naar nieu-we teamleden. Er zijn veel mogelijkheden, waaronder de D:DREAM minor, teamlid of bestuur. Neem contact op met het team via [email protected] voor vragen.

Dreamteam |

hij managing partner Netherlands en in 2006 manager partner Benelux bij deze organisatie. Per 1 september 2012 is Wiebe Draijer benoemd tot kroonlid en voorzitter van de Nederlandse Sociaal-Economische Raad. Zijn lezing, getiteld ‘De wereld volgens een werktuigbouwkundige’ zal reflecteren op zijn studie en het vervolg van zijn loopbaan.

Na deze sprekers kan er gekozen worden uit diverse parallelle programma’s. Bijvoorbeeld een rondleiding door de faculteit 3mE waarbij verschillende vakgroepen bezocht zullen worden, een inspirerend verhaal van een jonge ondernemer vanuit YES!Delft, een bezoek aan het Science Centre, het volgen van een college dynamica of een bezoek aan de D:Dream hal. In deze hal zijn onder andere het Nuon Solar Team en het DUT Racing Team gevestigd.

De dag zal afgesloten worden in het faculteitscafé van 3mE, het Lagerhuysch. Hier kunnen onder het genot van een drankje alle herinneringen opgehaald worden.

14

| Vereniging Oud Leeghwater Alumnivereniging Werktuigbouwkunde TU Delft

Alumniborrel

Geze

lscha

p Le

eghw

ater

NieuwsAlumnidag Werktuigbouwkunde TU DelftOp 23 maart is het alweer zover; dan vindt de alumnidag van Werktuigbouwkunde plaats op de TU Delft. Tijdens deze dag kunt u weer een kijkje nemen op de faculteit, horen hoe de opleiding Werktuigbouwkunde er momenteel voor staat en heeft u uitgebreid de tijd om uw oude studie-genoten weer eens te spreken.

De dag zal geopend worden door de decaan van de faculteit 3mE, Theun Baller. Hij studeerde Natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam en promoveerde op een fun-damenteel procesonderzoek aan de Universiteit Twente. Sinds januari vorig jaar is hij Program Manager Open Innovation bij de TU Delft. In september 2012 is hij tevens aangesteld als de decaan van de faculteit 3mE.

Hierna zou Bertrand van Ee, als voorzitter van de Raad van Bestuur van het zojuist gefuseerde Royal HaskoningDHV, het woord nemen, maar jammer genoeg is hij verhinderd. Gelukkig zal de vice-voorzitter, Erik Oostwegel, dit van hem overnemen. Erik Oostwegel studeerde Werktuigbouw-kunde in Delft. Hierna heeft hij meerdere jaren gewerkt bij GEM Consultants B.V. Toen dit bedrijf is overgenomen door Royal Haskoning is hij daar uiteindelijk voorzitter van de Raad van Bestuur geworden. Op dit moment is hij vice-voorzitter van de Raad van Bestuur van Royal HaskoningDHV.

Wiebe Draijer studeerde, net als Erik Oostwegel, Werktuigbouwkunde in Delft. In 1992 haalde hij zijn MBA aan de Insead Business School. Van 1990 tot 2003 was hij consultant bij adviesbureau McKinsey. In 2004 werd

Wiebe Draijer

Wie

be D

raije

r

Tot ons grote verdriet hebben wij kennis genomen van het overlijden van

Prof.ir. O.H. BosgraErelid van Gezelschap Leeghwater,

Studievereniging Werktuigbouwkunde TU Delft

Wij gedenken met eerbied zijn enthousiasme voor de Werktuigbouwkunde en onze vereniging en blijven hem dankbaar voor zijn jarenlange inzet.

Het 145ste Bestuur van Gezelschap Leeghwater

15

M. Bos

InterviewVanuit de Vereniging Oud Leeghwater wordt er elke Slurf een alumnus geïnterviewd. Zo krijgen studenten een goed beeld van waar je terecht kunt komen met de studie.

Waar denkt u aan als u terugkijkt op uw studententijd in Delft?Een mooie periode met veel vrijheid en uitdagingen. Ik heb veel tijd besteed aan wedstrijdroeien en een bestuursjaar bij Proteus-Eretes, inclusief het organiseren van nieuwe huisvesting en het 10de lustrum. Verder heb ik enkele bedrijfjes opgezet, wat alles bij elkaar toch enige studiever-traging heeft opgeleverd. Aan de andere kant zou ik het zo overdoen. Na het afstuderen is het namelijk echt moeilijker om dit soort unieke ervaringen op te doen. Verder heb ik veel goede herinneringen aan de inspirerende en boeiende colleges bij prof. Bikker en prof. Koolhaas. Daarentegen ook op het laatste moment bikkelen voor soms onmoge-lijke tentamens als lineaire algebra en dynamica 2, terwijl kansrekening en statistiek een sterkere kant was. Niet te vergeten is de jaarlijkse ontwerpwedstrijd die toen voor het eerst georganiseerd werd en een bijzondere ervaring was.

Hoe is uw studie verlopen?Zes en een half jaar heb ik gestudeerd, maar in totaal heb ik zeven en een half jaar in Delft gezeten in verband met een bestuursjaar. De studie werd halverwege mijn studentenle-ven van vier naar vijf jaar verlengd. Feitelijk betekende dit dat voor dezelfde vakken soms meer studiepunten werden gegeven. Met bijzonder veel plezier ben ik afgestudeerd bij Philips Euro Service in Eindhoven. Het was leuk om einde-lijk een echt probleem te kunnen aanpakken en oplossen. Daarbij heb ik samen mogen werken met bijzonder prag-matische mensen waar het probleem oplossen, linksom of rechtsom, voorop stond. Na een paar maanden zoeken en aftasten is de opdracht uiteindelijk een combinatie gewor-den van return logistics en onderhoud en de financiële en bedrijfsmatige organisatorische afwegingen voor consu-mentenelektronica in Europa. Mijn afstudeercommissie heb ik zelf verder uitgebreid en daardoor heb ik erg veel geleerd in een korte tijd.

Kunt u een korte schets van uw carrière geven?Direct na het afstuderen kon ik uit vier opties kiezen. Bij Philips blijven werken en de uitgewerkte oplossingen ver-der implementeren, bij professor Brombacher in Eindhoven promoveren, zelf verder ondernemen of enkele jaren in het bedrijfsleven brede ervaring opdoen. Dit laatste werd het uiteindelijk. Eind 2001 ben ik gaan werken voor Deloitte Consulting. Helaas stortte na september 2001 de consul-tingmarkt enigszins in, waardoor het aantal projecten be-perkt bleef. Aan de andere kant was het een mooie tijd met wat kleinere projecten in Brussel, Phoenix en Londen. In 2004 ben ik fulltime ondernemer geworden in de project-ontwikkelling in Amsterdam. De eerste jaren waren met name gericht op het realiseren van woningen. De laatste twee jaar richtten we ons volledig op het voor eigen risico en rekening realiseren van enkele hotels.

In welk opzicht gebruikt u Werktuigbouwkunde?Het ontwikkelde technische inzicht komt nog iedere dag van pas. Het helpt bij de samenwerking met installateurs, aannemers, constructeurs en architecten. Daarnaast heb-ben werktuigbouwers toch een wat verder ontwikkeld cijfermatig vermogen, wat handige bagage is bij financiële afwegingen en financieringen. Verder helpen het analy-tische vermogen en de ervaring om problemen scherp te definiëren. Een zeker niet te onderschatten voordeel om als ondernemers iets voor elkaar te krijgen bij banken, overheden en investeerders zijn de drie woorden ingenieur, Werktuigbouwkunde en Delft.

Welk advies heeft u voor de student?Doe datgene wat je drijft en energie geeft en ga daar dan honderd procent voor. Je leert meer door de lat hoog te leggen en actief je grenzen te verleggen. Aan de andere kant moet je in Delft studeren met een scherp oog op het einddoel waarvoor je naar de TU komt.

Bedrijf: Laeres GroepFunctie: Directeur en aandeelhouderAfstudeerrichting: Industriële organisatieJaar van afstuderen: 2001

Men

no B

os

Menno Bos

16

| Vereniging Oud Leeghwater

Lacq

uey

Verschillende robotgrijpers met menselijke trekjes

Onder onze alumni zijn er een aantal ingenieurs die een eigen bedrijf hebben. Ook in deze editie is er een alumnus geïnterviewd over het starten van zijn onderneming.

Ir. M. Vermeulen

Naam Bedrijf: LacqueyFunctie: BedrijfsleiderJaar van oprichting: 2010Aantal werknemers: 6

Wat doet uw bedrijf?Lacquey is gespecialiseerd in het met robots oppakken en wegleggen van kwetsbare en niet-vormvaste produc-ten. Met behulp van een zelf ontwikkeld en gepatenteerd mechanisme kunnen deze producten snel en toch zonder beschadigingen verplaatst worden. De grijpers worden binnen Lacquey zelf ontworpen, geassembleerd en getest. Hierdoor kunnen we snel inspelen op wensen van klanten en nieuwe marktontwikkelingen.

De grote kracht van de grijper is dat voorzichtigheid en flexibiliteit worden bereikt door gebruik van een slim mechanisme en door gebruik van aansturing met slechts één motor. Dit principe van ‘underactuation’, een mecha-nisme met meer vrijheidsgraden dan aandrijvingen, is niet nieuw op het gebied van robotgrijpers. De manier waarop het aanpakken wel. De kracht die de motor genereert wordt nauwkeurig geregeld. Daardoor kunnen de contactkrachten tussen de grijper en het object goed voorspeld worden en

zijn er geen extra sensoren nodig. Door deze aanpak is het systeem eenvoudiger en minder kwetsbaar voor verstorin-gen en beschadigingen.

Op dit moment ligt de focus op verpakkingsprocessen in de AGF-sector, aardappelen, groente en fruit. Dit is vaak kwetsbaar en niet vormvast, zowel de afmetingen als de vorm kunnen sterk variëren. Hierdoor is deze markt bij uitstek geschikt voor de toepassing van onze grijpers. Inmiddels zijn grijpoplossingen ontwikkeld voor onder andere paprika, tomaten, appels, witlof, mango, avocado, aubergine, mais en patataardappels.

Naast het ontwikkelen van grijpers en het slim aansturen van robotarmen houdt Lacquey zich sinds kort ook bezig met het ontwikkelen van complete machines voor de AGF-sector. In een samenwerkingsverband met een machinefa-briek wordt op dit moment een complete verpakkingslijn ontwikkeld voor het samenstellen van ‘stoplichtverpak-kingen’ voor paprika’s. Binnen deze lijn zijn naast een groot aantal lopende banden en verenkelingsprocessen ook drie robotarmen tegelijkertijd actief met het positioneren van paprika’s. De eerste lijn zal medio 2013 gaan draaien bij onze ‘launching customer’.

Hoe groot is Lacquey?Op dit moment bestaat Lacquey uit vier fulltime en twee parttime medewerkers, de oorspronkelijke oprichters. Twee ontwerpers houden zich continu bezig met het verbeteren van bestaande ontwerpen en het bedenken van nieuwe grijpoplossingen voor nieuwe markten. Een ICT-specialist beheert de robotsoftware en ontwikkelt nieuwe robot-aansturings-software. Als bedrijfsleider en medeaandeel-houder probeer ik het geheel in goede banen te leiden en houd ik mij bezig met klantencontacten, projecten en offertetrajecten.

Waar ligt de toekomst van uw bedrijf?Het is de ambitie van Lacquey om dé internationale ‘grijp-specialist’ te worden voor kwetsbare en niet-vormvaste producten. Tot nu toe is het nog steeds een uitdaging om klanten te overtuigen van de grote meerwaarde van onze grijpoplossingen. Op het moment dat klanten zijn overtuigd, zijn we daarnaast ook nog afhankelijk van systeemintegratoren, partijen die met verschillende componenten systemen samenstellen en beheren. Ook deze partijen moeten overtuigd worden en bereid zijn om risico te lopen. Het blijkt in de praktijk lastig om beiden te overtuigen om in te stappen.

Het bedrijf van . . .

17

Lacq

uey

AGF-machine

Lacq

uey

Groepsfoto Lacquey met in het midden Mathijs Vermeulen

Daarom gaan we ons nu meer en meer bezighouden met het zelf ontwikkelen van complete systemen. Dit maakt ons minder afhankelijk van systeemintegratoren en stelt ons in staat om direct met klanten in contact te treden.

In de toekomst zullen we ons mogelijk blijven focussen op de ontwikkeling van complete machines of we zullen ons juist weer steeds meer gaan richten op de grijpoplossingen. Dit hangt geheel af van de kansen die zich aandienen en van de resultaten die worden behaald.

Hoe bent u tot deze onderneming gekomen?Tijdens mijn afstuderen heb ik een nieuw soort robot-arm ontwikkeld: een robotarm waarin het eigen gewicht wordt gecompenseerd met een stelsel van kabels en veren. Daardoor is aandrijving met kleine, niet-krachtige motoren mogelijk. Hierdoor is deze robotarm intrinsiek veilig: de arm is ongeacht de manier van aansturen altijd veilig voor omstanders. Na mijn afstuderen heb ik nog een periode gewerkt aan het commercialiseren van dit idee. Het leek mij leuker om zelf iets op te bouwen dan om direct aan de slag te gaan bij bijvoorbeeld een grote multinational. Tijdens deze periode heb ik ook, samen met anderen, gewerkt aan een nieuw grijperconcept om de arm daarmee compleet te maken. In feite werd deze grijper de voorloper van de huidige Lacquey grijpers.

Helaas bleek het voor mij destijds niet mogelijk om het idee van de arm te vermarkten en heb ik besloten aan de slag te gaan bij een ingenieursbureau. Ik heb hier gedurende drie jaar met veel plezier gewerkt aan logistieke uitdagingen bij een groot aantal verschillende bedrijven. Toen ik echter werd benaderd om weer terug te komen bij Lacquey als

bedrijfsleider en aandeelhouder hoefde ik niet lang na te denken. De mogelijkheid om echt iets op te bouwen en de ultieme vrijheid om zelf richting te geven aan je eigen werkzaamheden waren voor mij de doorslaggevende argu-menten om de overstap te maken.

Hoe ziet een gemiddelde werkdag eruit?Op een gemiddelde werkdag wordt er binnen Lacquey druk gediscussieerd over ontwerpvraagstukken. Hoe zouden we dit bepaalde product het beste kunnen grijpen? Kan deze grijper nog lichter worden ontworpen? Hoe kunnen we dit onderdeel zo aanpassen dat het langer mee kan gaan? Ook worden in onze testruimte continue duur- en grijptesten uitgevoerd en worden er demonstraties gegeven. Daar-naast houd ik mij bezig met inkoop en verkoop en ontvang ik regelmatig partijen voor bespreken van uiteenlopende zaken rondom robotica.

Wat is uw advies voor werktuigbouwers die hun eigen onderneming willen starten?Als je een goed idee hebt, ga er dan ook volledig voor. Laat je goed informeren over de opties voor financiering. Zo zijn er een aantal goede mogelijkheden en subsidies beschik-baar om technologische starters goed op weg te helpen. Daarnaast zijn er binnen YES!Delft ook goede contacten met potentiële investeerders te leggen. Een investeerder zal meestal in ruil voor financiering een deel van de aandelen willen krijgen. Dit lijkt vervelend, maar zeker als je hierdoor de juiste contacten kunt leggen, is dit het meer dan waard. Wie niet kan delen, kan ook niet vermenigvuldigen.

18

Hyd

egro

up

De mens is altijd bezig geweest met het vinden van extremen. Maxima in acceleratie, diepte, afstand, hoogte of snelheid. Bijvoorbeeld de snelheid gecreëerd door zwaartekracht, als te lezen in het artikel van Steven Goes in de vorige Slurf. Het zit in de natuur van de mens om de grenzen van het leven op te zoeken. Een van die grenzen is het wereldrecord van de snelheid op de grond. In navolging van het artikel ‘Op jacht naar snelheid’ van Jan Warnaars in Slurf 13-5 is dit een update van de technische ontwikkelingen en de komende recordpoging.

StartenHet huidige wereldrecord voor de snelheid op de grond is in 1997 gevestigd door de ‘Thrust SSC’. De auto behaalde een duizelingwekkende snelheid van 1 228 kilometer per uur. Het was de eerste keer dat de geluidsbarrière werd door-broken door een auto. Over de vlaktes van de Black Rock Desert in de Amerikaanse staat Nevada liep het gevaarte aangedreven door twee Rolls-Royce turbofan motoren 78 kilometer per uur uit op haar vorige record.

Op 1 maart 2013 zal er een nieuwe poging gedaan worden om het huidige record te verbreken. De te behalen snelheid zal, als alles voorspoedig verloopt, 1 609 kilometer per uur bedragen. De ‘Bloodhound SSC’ gaat proberen de magische grens van 1 000 mijlen per uur te bereiken.

GaS GevenDrie verschillende aandrijfbronnen zorgen voor de voort-stuwing en besturing van het voertuig. Een Eurojet EJ200 straalmotor zal zorgen voor de versnelling tot 480 kilome-ter per uur. Een hybride raket zal daarna zorgen voor de ac-celeratie naar het mogelijke record van 1 609 kilometer per uur. Een 750 paardenkracht sterke Formule 1-motor werkt als hulpaandrijvingseenheid, met als voornaamste doel het rondpompen van de vloeistoffen voor de twee andere aandrijvingen. De combinatie van deze drie aandrijvingen zorgen voor een verbazingwekkende 135 000 paarden-kracht aan vermogen, gelijk aan het vermogen van 180 Formule 1-raceauto’s.

Er zijn verschillende categorieën waarin snelheidsrecords op het land zijn te vestigen. De voorwaarde voor het record dat de Bloodhound kan verbeteren is simpel. Het voertuig moet continu worden bestuurd door een persoon die in de auto moet zitten. Daarnaast moet de auto contact blijven houden met de grond.

One man’s quest for speed

19

Model van luchtstromen rond de Bloodhound SSC in actie

Bloo

dhou

nd SS

C

KnallenDe Bloodhound SSC is het eerste voertuig dat zich voor een langere periode boven de geluidssnelheid zal voort-bewegen over de grond. Hier zit een extra aerodynami-sche uitdaging achter. Als voorbeeld wordt een vliegtuig genomen dat onder de geluidssnelheid vliegt. Voor het voertuig vormt zich een golffront. Het voertuig stuurt druk-verschillen voor zich uit in de vorm van geluidstrillingen. Als het vliegtuig sneller gaat dan de geluidssnelheid wordt de vorm van dit golffront kegelvormig. Hierdoor worden de schokgolven onvoorspelbaarder en zullen deze sneller veranderen. De verandering in het golffront veroorzaakt ook de welbekende knal bij het doorbreken van de geluids-barrière of geluidsmuur. Deze naam volgt uit de angst die wetenschappers hadden voordat de geluidssnelheid was bereikt. Zij waren bang dat de druk in het golffront zo groot zou worden dat het vliegtuig er ‘tegenop’ zou vliegen.

remmen Niet alleen in het behalen en behouden van de snelheid zijn uitdagingen te vinden. Ook het afremmen is een hele klus. De auto moet van 1 609 kilometer per uur afremmen naar stilstand over een afstand van 7,25 kilometer. Ge-bruikelijke autoremmen kunnen worden gebruikt tot 400 kilometer per uur. Deze autoremmen worden in dit geval ook gebruikt, zij het dat ze licht zijn aangepast. Om de auto af te remmen tot deze snelheid wordt er gebruik gemaakt van luchtremmen en parachutes. Wanneer de gastoevoer wordt gestopt is de initiële vertraging gelijk aan driemaal de gravitatieversnelling. Bij 1 300 kilometer per uur worden de luchtremmen ingezet en wordt het oppervlak daarvan geleidelijk verhoogd. Hiermee wordt de vertraging van 3G behouden. De vertraging zal daarna afnemen totdat de 950 kilometer per uur is bereikt, wanneer één van de twee parachutes wordt losgelaten. De tweede parachute wordt vervolgens op 650 kilometer per uur losgelaten.

Wat alS...?De Bloodhound is niet uitgerust met een schietstoel. Tegen het gebruiken van een ‘gewone’ schietstoel is een simpel bezwaar. Op het moment dat de bestuurder bij 1 609 kilo-meter per uur naar boven wordt geschoten werkt er een kracht van tien ton tegen de bestuurder in op het moment dat hij het voertuig verlaat. Het gebruik van een capsule wordt om de volgende redenen afgewezen. Op het moment dat de bestuurder in een capsule wordt geplaatst, zullen alle instrumenten om het voertuig te besturen ineens losgekoppeld moeten kunnen worden bij een eventueel noodgeval. Dit maakt het zodanig complex dat de kans op fouten erg groot is. Daarnaast moet het computersysteem zo snel reageren dat de kans dat een vals alarm leidt tot een situatie waarin de capsule ten onrechte wordt afgeschoten erg groot is. Bij het staande record van de Thrust SSC was er drie keer sprake van een vals alarm. Nu wordt er gebruik gemaakt van een composiet huls, zoals ook te vinden in een Formule 1-auto.

Als je nu leest dat er over honderd jaar een auto een snel-heid van 40 225 kilometer per uur zal bereiken, zal dat enige scepsis teweegbrengen. Het is misschien een oneerlijke vergelijking, maar dat is dezelfde vergelijking als met honderd jaar geleden. In iets meer dan honderd jaar is het record van 63,15 kilometer per uur van Graag Gaston de Chasseloup-Laubat met een factor vijfentwintig verbeterd. Ik vraag mij af of de zoektocht naar snelheid ooit een einde zal vinden.

Thomas Duijnstee

Op moment van uitkomen is de wereldrecordpoging waarschijnlijk net achter de rug. Hoe dat verlopen is kunt u lezen op www.bloodhoundssc.com.

Wist je dat...Dorothy Levitt in 1906 het snelheidsrecord voor vrouwen heeft gebroken door het behalen van een snelheid van 146,25 kilometer per uur? Zij reed in een zes cilinder tellende Napier motorauto. De snelste nog levende vrouw op aarde is Lee Breedlove, die in de Sonic J79 jet van haar man een recordsnelheid van 496 kilometer per uur haalde.

20

| Onderwijs

Facu

lteit

3 mE

De indeling van het nieuwe curriculum van het eerste jaar

BachelorDe skilatten staan weer in de kast en de rust is als sneeuw voor de zon verdwenen in onderwijsland. Er moeten nog veel beslissingen genomen worden in de aanloop naar de invoering van de vernieuwde bachelor Werktuigbouw-kunde. Daarnaast is de opdracht van de ontwerpwedstrijd bekend gemaakt en proberen wij duidelijkheid te creëren met betrekking tot de studiefinanciering en het sociale leenstelsel.

OntwerpwedstrijdDe nieuwe opdracht van de ontwerpwedstrijd is bekend. Zoals de meesten van jullie wel weten, wordt er nu hard ge-werkt aan een tramlijn door de campus van de TU Delft. De tramlijn zal pas eind 2015 in gebruik worden genomen. Dit jaar worden de tramrails gecombineerd met de eeuwen-oude sport touwtrekken. De opdracht is om een railvoertuig te maken waarbij je de tegenstander over de streep trekt, daarnaast moet de tegenstander over een relatief grotere afstand verplaatst worden dan het eigen railvoertuig. Om dit te bereiken zal er ook touw ingehaald moeten wor-den door het voertuig. Het railvoertuig wordt uitsluitend aangedreven door één persoon en mag maximaal twee meter lang zijn. Tevens heeft het gewicht van het voertuig een limiet van 30 kilogram en, op het frame na, moeten alle onderdelen demontabel zijn.

Herziening bacHelOrcurriculumIn de vorige editie van de Slurf is de werkgroep die de curriculumherziening coördineert aangekondigd en is er een kort overzicht gegeven over hoe het programma voor de eerstejaars eruit gaat zien. Er is op dit moment meer bekend over de invulling van het eerste jaar. De wiskunde-vakken in het eerste jaar worden verdeeld over 6 ECTS per semester, zodanig dat in beide semesters zowel analyse als lineaire algebra gegeven worden. De onderwerpen die wor-den behandeld in deze vakken zullen gedeeltelijk in elkaar overlopen, om zo wiskundeonderwijs op maat te kunnen geven voor de fundamentele vakken. De fundamentele vakken van het eerste jaar, die bestaan uit de ‘koude’ en de ‘warme’ werktuigbouwkunde, zullen van onderwijsvorm veranderen. Naast de huidige hoorcolleges, waar de docent voor vijfhonderd studenten een college staat te geven, worden er ook werkcolleges geïntroduceerd. Deze werkcol-leges zullen gegeven worden in gelijkvloerse zalen waar studenten onder begeleiding van docenten zelf aan de slag kunnen gaan. Naast de indeling van de vakken veran-dert ook de indeling van de weken in een kwartaal. Zoals

het er nu naar uit ziet, zullen de witte en de grijze week verdwijnen. In het nieuwe curriculum worden de colleges gelijkmatiger verdeeld over de tien weken. De werkgroep en de faculteit zijn nog in overleg wat het precieze toet-singsbeleid moet gaan worden. In het tweede jaar wordt er nog veel geschoven met de projecten en vakken. De vakken die in het tweede jaar naar alle waarschijnlijkheid gegeven gaan worden zijn: regeltechniek en signaalanalyse, proces en energie, mechanica en materiaalkunde. In het vak pro-ces en energie staan een aantal onderdelen van de ther-modynamica, stromingsleer en procestechniek centraal. De wiskunde in het tweede jaar zal net zo verdeeld worden als in het eerste jaar: analyse, differentiaalvergelijkingen, numerieke wiskunde en kansrekening en statistiek.

studiefinancieringOp het moment van schrijven heeft de minister van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap een hoofdlijnenvoorstel gedaan over het sociale leenstelsel. Als het sociale leen-stelsel wordt ingevoerd is de situatie als volgt; dit stelsel zal ingevoerd worden in het collegejaar 2014-2015. Als er tijdens of na dat jaar wordt ingeschreven voor een bachelor of master, dan wordt er geen studiefinanciering uitgekeerd en kan er alleen nog maar geleend worden. Als een huidige bachelorstudent zich tijdens het collegejaar 2013-2014 in-schrijft voor een master, dan wordt diegene niet getroffen door het leenstelsel.

21

Mas

terd

ispuu

t Out

of C

ontr

ol

Een sfeerimpressie van een kroegentocht van OoC

MasterDe masters Control Engineering en Systems & Control bestaan grofweg uit twee hoofdonderwerpen: modelleren en controleren. In het modelleergedeelte van de master probeer je het gedrag van allerlei systemen te beschrijven. Dit kunnen mechanische, elektrische of chemische proces-sen zijn, maar ook biologische of economische processen. Deze variatie zorgt ervoor dat je met een master in Control uiteindelijk binnen elke sector aan de slag kunt.

In het Control gedeelte van de master leer je om de zojuist beschreven modellen te beheersen. Dit gebeurt vrijwel altijd door het toevoegen van feedback aan je systeem. De belangrijkste tools om deze problemen te tackelen zijn Matlab en lineaire algebra. Hoewel de master erg abstract is, is het uiteindelijke resultaat van alle wiskunde meestal prachtig zichtbaar in de vorm van werkende robots, beter presterende krachtcentrales of hogere winstmarges.

De master doet ook wat met je manier van denken. Door het vele abstracte nadenken ga je anders naar de werke-lijkheid kijken. Overal blijken modellen achter te zitten en doordat je de functies en beperkingen van die modellen begrijpt, ben je in staat er op een hoger niveau over na te denken. Dit maakt je een waardevolle aanwinst voor elk bedrijf en het is ook gewoon erg leuk.

systems & cOntrOl en cOntrOl engineeringVaak wordt de vraag gesteld wat het precieze verschil is tussen System & Control en Control Engineering. Dit ver-schil is minimaal. Inhoudelijk gezien is het zelfs mogelijk om bij beide masters exact dezelfde vakken te volgen, waardoor je precies hetzelfde leert. Het verschil zit meer in de organisatie van de masters. Bij Systems & Control heb je veel keuzevrijheid, omdat er maar 24 van de 60 punten voor vakken zijn vastgelegd. Bij Control Engineering is de grotere focus op het werktuigkundige aspect van de opleiding vastgelegd in de vorm van verplichte vakken en tracks, waardoor je na je afstuderen een diploma krijgt als werktuigbouwkundig ingenieur. Echter mag je in beide gevallen gewoon de titel ir. voeren, waardoor het verschil in de praktijk niet erg groot is.

Out Of cOntrOlHet masterdispuut van S&C en CE is Out of Control. Out of Control onderhoudt het contact met bedrijven en orga-niseert excursies. Verder is Out of Control ook altijd bezig

om het onderwijs te verbeteren en onderhoudt het nauwe banden met de docenten. Aan het sociale aspect van stude-ren wordt ook voldoende aandacht besteed in de vorm van borrels en barbecues. En verder organiseert Out of Control diverse workshops, waaronder een Matlab- en een Latex-cursus.

De masters S&C en CE worden door velen erkend als de meest uitdagende masters van de studie Werktuigbouw-kunde. Bovendien is S&C één van de best georganiseerde masters en in 2010 zelfs uitgeroepen tot de beste master van Nederland. Kortom, met een master in Control kan je overal aan de slag.

Neem voor vragen gerust contact met ons op via de website van Out of Control: www.dcsc.tudelft.nl/~outofcontrol. Kijk op de website van het Delft Center for Systems and Control www.dcsc.tudelft.nl voor meer informatie over de masters.

22

| Gadgets> Deze tandenborstel kun je koppelen aan je mobiele telefoon door de Beam App te installe-ren. Op deze manier kun je je tanden nog beter schoonmaken, omdat alle gegevens over het poetsen worden bijgehouden.www.beamtoothbrush.com | € 49,99

> Een echte virtuoos speelt het liefst de hele dag. Met dit T-shirt zet je de altijd de goede toon.www.hitechgadget.nl | € 26,95

> Dit bewegende kunstwerk, de Perpendum uit de film Iron Man 2 werkt drie jaar lang op maar vier batterijen.www.megagadgets.com | € 349,00

> Niets is erger dan na een avondje stappen je portemonnee kwijt te zijn. Met deze Wallet TrackR is er altijd ‘money to burn’.www.wallettrackr.com | € 19,00

23

< Val in slaap met je favoriete muziek. In tegenstelling tot normale koptele-foons blijft deze hoofdband de hele nacht comfortabel zitten.www.sleepphones.com | € 49,95

Deze eierscheider is niet alleen handig in de keuken, maar ook leuk om te gebruiken. Met deze gadget wordt koken een eitje.www.thepresentfinder.co.uk | € 6,99

Old school meets new school. Met dit iPhone docking station kan je ouderwets de hoorn op de haak gooien. www.pyleaudio.com | € 204,99

> Met dit kussen kun je overal comfortabel een dutje doen door je hoofd en armen in het kussen te doen. Ideaal voor een uit-braksessie onderweg.www.studiobananathings.com | € 80,00

>

>

26

Infin

iti U

SA

Door het intensief gebruik van smartphones en de groei van het aantal elektrische auto’s heeft opladen een belangrijkere functie gekregen dan ooit tevoren. De aankomende jaren zal draadloos opladen zijn doorbraak maken.Stel je bent na een avondje stappen bij iemand anders in bed beland en wordt wakker, maar de batterij van je telefoon is leeg. Je kijkt om je heen en vindt een oplader, helaas kan je jouw telefoon hier niet op aansluiten. Met draadloos opladen zal dit probleem voorkomen kunnen worden. Een draadloos oplaadsysteem is universeel. Dit betekent dat opladen op elk apparaat hetzelfde werkt. Je hebt dus nooit meer een lege batterij bij een ander.

Het Wi-Fi van morgenDraadloos opladen zal de komende jaren een wereldwijde standaard worden, net als men nu Wi-Fi en Bluetooth kent. Deze standaard zal Qi, uitgesproken als ‘tsjie’, gaan heten. Qi is een uitvinding van het ‘Wireless Power Consortium’, kort gezegd het WPC. Dit is een internationale groep van bedrijven die samenwerken om draadloze stroom wereld-wijd te bevorderen. Het WPC telt zeventig grote elektroni-cafabrikanten, waaronder BlackBerry, Samsung, HTC, LG en Nokia. De nieuwe standaard voor draadloos opladen moet het gemak voor de consument vergroten en bedrade opladers overbodig maken. De technologie werkt nu alleen nog maar voor apparatuur die maximaal 5 watt aan ener-gie verbruikt. Het gaat daarbij dus niet alleen om mobiele telefoons, maar bijvoorbeeld ook om digitale camera’s, mp3-spelers of andere apparaten die relatief weinig stroom nodig hebben. Het Qi principe bestaat al langer en wordt succesvol toegepast in bijvoorbeeld elektrische tanden-borstels. Opladen met Qi gaat even snel als met de huidige bedrade adapters. Helaas werkt de technologie tot nu toe alleen nog maar op relatief kleine afstanden.

resonantiekoppelingDraadloos opladen kan ook wel inductief opladen worden genoemd omdat het gebruik maakt van inductiespanning. De technologie van draadloos opladen maakt gebruik van twee spoelen waarbij de één een elektromagnetisch veld

De draad kwijt

27

Een toekomstbeeld van draadloos opladen

WiT

ricity

creëert en de ander het magnetische veld ontvangt. Samen vormen de spoelen één magnetisch veld. Zo wordt de energie getransporteerd en kan men apparatuur opladen. Draadloos opladen is niet gevaarlijk en er zijn strenge regels van allerlei autoriteiten die toezien op waar draad-loze opladers aan moeten voldoen. Draadloos opladen werkt met inductie en dus met elektromagnetische velden. Dit is, tot zo ver bekend, niet schadelijk voor het menselijk lichaam. Er zijn helaas nog twee problemen rondom draad-loos opladen op afstand. Dit zijn namelijk het rendement en het bereik. Het rendement is momenteel niet erg hoog en het bereik van draadloos opladen is helaas nog maar beperkt.

Voor het laatste probleem heeft het bedrijf WiTricity een oplossing bedacht. Zij laten de twee spoelen met dezelfde resonantie trillen. Magnetische koppeling ontstaat wan-neer twee spoelen samen een magnetisch veld vormen. Resonantiekoppeling treedt op wanneer de natuurlijke frequenties van de twee spoelen ongeveer gelijk zijn. Als de spoelen met dezelfde frequentie trillen, dan is het mogelijk om het magnetisch veld groter te maken. Draadloze elektriciteit is ook goed nieuws op medisch

gebied. In 2009 waren er reeds plannen om pacemakers draadloos op te laden. Echter is de technologie nog niet ver genoeg om de betrouwbaarheid van draadloos opladen te garanderen. Als er iets fout gaat bij het draadloos opladen van een smartphone, laptop of elektrische tandenborstel, is er niets aan de hand. Fouten bij het draadloos opladen van een pacemaker liggen echter iets gevoeliger.

al rijdend opladenDe technologie van het draadloos opladen wordt ook door-gevoerd in de autobranche. Onder meer Volvo, BMW, Toyota en General Motors verdiepen zich in de mogelijkheden van inductieladen. Met deze techniek kan een auto opgeladen worden als hij stilstaat voor een verkeerslicht of als de auto geparkeerd staat. Een interessanter idee is om de auto tijdens het rijden van extra stroom te voorzien, zodat deze letterlijk verder komt. Wetenschappers van de Stanford University uit Californië zijn bezig om ervoor te zorgen dat dit mogelijk is. Daarvoor moeten er echter wel magneti-sche spoelen in het wegdek worden geplaatst. De spoelen creëren vervolgens een zwak veld dat resoneert met een spoel in de auto, waardoor energie naar de accu toe wordt overgedragen. Met deze techniek zou het grootste pro-bleem van elektrische auto’s, de beperkte actieradius, wor-den opgelost. De wetenschappers denken in staat te zijn om gedurende 7 microseconden 10 kilowatt aan vermogen over te brengen tussen twee resonerende spoelen, met een efficiëntie van 97%. Dat zou goed genoeg zijn om ook bij hoge snelheden genoeg energie over te dragen om een elektrische auto aan te drijven.

Volgende generaties zullen misschien niet meer weten wat een stopcontact is. De groei van draadloos opladen zal de komende jaren fors toenemen. Een elektrische auto zal verder kunnen rijden als de auto rijdend wordt opgeladen. En niet te vergeten, men hoeft nooit meer wakker te worden bij een ander met een lege batterij in zijn of haar telefoon.

Steven Goes

Wist je dat...In Noord-Brabant de N329 vlakbij Oss wordt omgebouwd tot een van de meest moderne autowegen van deze tijd? Deze weg zal naast een oplaadbaar wegdek ook worden voorzien van energiezuinige belichting, infrastructuur voor dieren en nog veel meer.

28

| In het kort

Engi

neer

ing

Elektronica vergaat als sneeuw voor de zon

Belfa

stte

legr

aph

De kartonnen kathedraal in Christchurch

Binnen twee à drie jaar gaat een batterij drie keer langer mee

Blog

sAnl

Kathedraal van KartonIn het Nieuw-Zeelandse Christchurch wordt een kathedraal gebouwd die grotendeels uit karton bestaat. Het is bedoeld als tijdelijke vervanging van de kathedraal die in februari 2011 werd verwoest . Het ontwerp is van de Japanse architect Shigeru Ban. Hij werkt met materialen die lokaal zijn te produceren. Het belangrijkste onderdeel van het ontwerp zijn de kartonnen buizen die het A-vormige frame van de 23 meter hoge kathedraal vormen. Deze buizen van 60 centimeter in doorsnee en 6 meter lang zijn voorzien van een brandvertragende en waterdichte coating. De constructie bestaat verder uit zeecontainers, die het kartonnen frame steunen, een betonnen vloer en een dak van polycarbonaat.

oplosbare eleKtronicaHet Amerikaanse leger wil in de toekomst gebruik gaan maken van elektronica die in de omgeving of zelfs in het menselijk lichaam kan oplossen. The Defense AdvancedResearch Project Agency, ofwel DARPA, wil deze elektronica gaan ontwerpen om het te kunnen laten verdwijnen op commando. DARPA is een instituut van het Amerikaanse ministerie van defensie. Als elektronica die soldaten ge-bruiken tijdens hun missies niet meer bruikbaar zijn, dan kunnen deze worden opgenomen door het lichaam. Het voordeel hiervan is dat er geen hulpmiddelen en appara-tuur terug te vinden zijn wanneer een missie is afgelopen.

accu 2.0Er is een nieuwe lithium ion-batterij ontwikkeld die drie keer langer meegaat dan de huidige generatie. Daarnaast is deze accu binnen tien minuten oplaadbaar. Onderzoekers van de universiteit van Zuid-Californie, het USC, zijn van mening dat het een doorbraak betekent voor smartphones en elektrische auto’s. Een verschil met de huidige accu’s is onder andere het materiaal van de anoden. In plaats van grafiet wordt er in de nieuwe accu gebruik gemaakt van silicium nanodeeltjes. Dit leidt er toe dat de accu drie keer meer lithiumionen kan vasthouden. De levensduur en de productieprijs zijn echter nog niet acceptabel. Er wordt ver-wacht dat deze problemen worden opgelost binnen twee à drie jaar, dan zal de accu op de markt verschijnen.

29

Inha

bita

t

Deze robot lost binnen 25 seconden de kubus wel op

Inha

bita

tDit kunstwerk telt bijna 90 000 kubussen

Tech

nolo

gieb

log

Een Apple computerhorloge

rubiK’s mozaïeKIn Macau, China, heeft een team uit Toronto het record van de grootste mozaïek van Rubik’s kubussen verbroken. Het kunstwerk bestaat uit wel 80 940 kubussen die 4 bij 60 meter aan oppervlak bestrijken en de ‘skyline’ van Macau afbeelden. Om het mozaïek te creëren werden verschillen-de typen kunstwerken en foto’s gedigitaliseerd en vervol-gens getransformeerd tot ‘pixel-art’. Hierna werden deze afgedrukt en ingevuld met zelfgedraaide Rubik’s kubussen door twintig man. Eerder maakte dit team ook Rubik’s-kunstwerken van de Sixtijnse Kapel en een Rubik’s-replica van ‘Het Laatste Avondmaal’.

smartphone als rubiK’s-robotIn ander Rubik’s-gerelateerd nieuws heeft een ingenieur van chipfabrikant ARM een robot gemaakt die binnen 25 seconden een Rubik’s puzzel kan oplossen. David Gilday ontwikkelde voor een Android smartphone een applicatie die gebruik maakt van de videocamera op de smartphone. Vervolgens bouwde Gilday een Lego-robot die aangestuurd kan worden door de smartphone om de kubus in alle rich-tingen te draaien. Met de videocamera houdt de applicatie de voortgang bij en met de ingebouwde LED-flitser kan de applicatie alle bewegingen van de robot timen.

iWatchApple overweegt een computerhorloge te produceren. Waar de eerdere kleinere iPods een vierkante look hadden die om de pols kon worden gedragen, zijn de nieuwe iPods rechthoekig en kunnen zij niet meer om de pols. Wellicht komt er nu dus een speciaal gemaakt apparaat om om de pols te dragen. Deze zou meerdere functies van de iPod en iPhone combineren. Vooral voor sporters zullen sommige applicaties van zo’n horloge erg goed uitkomen. Denk aan het bijhouden van hartslagen, afstanden en tijden. Deze zullen ongetwijfeld gemakkelijk met de computer kunnen worden gesynchroniseerd voor analyse.

30

Nat

iona

l Ins

titut

e of

Stan

dard

s and

Tec

hnol

ogy

Er wordt gezocht naar een handigere definitie van de kilogram, gebaseerd op fundamentele natuurconstanten in plaats van een prototype. Misschien kunnen we onszelf binnenkort met een horloge wegen.Alle eenheden uit het SI-stelsel zijn gedefinieerd volgens natuurkundige constanten, behalve de kilogram. De waarde hiervan wordt bepaald door een platina-iridium cilinder die wordt bewaard in het Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten, het BIPM, in Parijs. Als er een paar atomen van de cilinder afgaan of als er stof op komt, dan wordt de cilinder een klein beetje lichter of zwaarder. Hierdoor verandert de definitie van de kilogram, die bepa-lend is voor andere definities. De ampère, mol en candela zijn allemaal afhankelijk van de kilogram.

Herdefiniëren van de kilogramInternationale wetenschappers proberen de kilogram te herdefiniëren op basis van natuurkundige constanten. Er werd al gewerkt met twee verschillende technieken, maar tot nu toe is het niet gelukt om een sluitende definitie te vinden. Eén manier is om de kilogram gelijk te stellen aan een zeer nauwkeurig geteld aantal atomen van een bepaald materiaal. Een andere optie is de wattbalans. Hierbij wordt de standaardkilo op een balans gezet in een magnetisch veld, waardoor de elektromagnetische kracht bepaald kan worden die nodig is om die kilo in evenwicht te houden. Deze twee methoden zijn helaas nog niet nauwkeurig genoeg. Ze hebben namelijk een onzekerheid van een tienduizendste gram, terwijl de afspraak is dat de foutmarge van één kilo niet groter mag zijn dan enkele honderdduizendsten van een gram. Er is nu een derde tech-niek bijgekomen.

Onderzoekers van de Universiteit van Californië in Berkeley hebben een nieuwe klok ontwikkeld die de tijd bepaalt door het wegen van een atoom. Een standaard atoomklok werkt met atomen, meestal cesium, die beschenen worden met licht. Bij een specifieke golflengte van het licht springen de atomen van het ene energieniveau naar het andere. De klok meet de bijbehorende frequentie, waaruit de duur van een seconde wordt bepaald. De nieuwe klok gebruikt echter een andere manier om tijd te meten aan de hand

Comptonklok

31

Het huidige prototype van de kilogram

Bure

au In

tern

atio

nal d

es P

oids

et M

esur

es

van atomen. Deze atoomklok meet een golfpatroon van trillingen in het binnenste van het atoom, dat bekend staat als de Comptonfrequentie. Hoe zwaarder het atoom is, des te hoger is de frequentie.

ComptonfrequentieIn de praktijk is de Comptonfrequentie van een atoom veel te hoog om te worden gemeten. Er wordt een wolk van cesium-atomen gebruikt die in de richting van een detector valt. Onderweg komen de atomen pulsen tegen van twee tegengestelde lasers met iets andere frequenties, waardoor de wolk in tweeën wordt gesplitst. De atomen van de ene helft worden zachtjes aangestoten, zodat de golf vertraagt. Als het verschil in frequentie van de twee lasers precies goed wordt afgestemd, zullen de golven bij het verenigen van de wolken weer in fase zijn. Daardoor versterken de golven elkaar en kan de wolk goed worden gemeten door de detector. Op dit moment geeft een eenvoudige verge-lijking de relatie tussen de verschilfrequentie van beide lasers, de Comptonfrequentie en de gemiddelde frequentie van de lasers.

onafHankelijke tijdDe gemiddelde frequentie van de lasers hangt af van de klok waarmee ze worden ingesteld. Om de Comptonklok onafhankelijk te maken, moet de gemiddelde frequentie van de lasers geëlimineerd worden uit de vergelijking. Dit wordt gedaan door middel van een uitgebreid feed-backsysteem dat de gemiddelde frequentie van de lasers vaststelt op een bekend veelvoud van de verschilfrequentie. De gemiddelde laserfrequentie vervalt uit de vergelijking en wat overblijft is de verschilfrequentie als fractie van de Comptonfrequentie. De snelheid van het tikken van de klok wordt dus enkel bepaald door de massa van het cesium-atoom. Deze massa kan worden berekend uit de lichtsnel-heid, de constante van Planck en de Comptonfrequentie.

Volgens de kwantumtheorie is de energie van een deeltje gelijk aan de constante van Planck vermenigvuldigd met de Comptonfrequentie. Volgens de relativiteitstheorie geldt dat de energie gelijk is aan de massa vermenigvuldigd met het kwadraat van de lichtsnelheid. Als men de frequentie heel nauwkeurig meet, dan wordt de massa dus ook heel nauwkeurig gemeten. De constante van Planck wordt ech-ter uitgedrukt in eenheden waar de kilogram in terugkomt. Er wordt daarom ook gewerkt aan een nauwkeurigere definitie van de constante van Planck.

WeegsCHaalIn vergelijking met standaard atoomklokken is de tijd van de nieuwe klok zeer onnauwkeurig. De atoomklokken die de officiële wereldtijd bijhouden zijn zo nauwkeurig dat ze in honderd miljoen jaar minder dan een seconde zouden winnen of verliezen, terwijl dat voor de nieuwe klok al na acht jaar het geval is. Wel heeft de Comptonklok een troef die de preciezere atoomklokken missen. De frequentie be-rust op de massa van een atoom, waardoor de klok als een weegschaal zou kunnen worden gebruikt.

De weg naar de herdefiniëring van de kilogram is geopend. Uiteindelijk kan de standaardkilo vervangen worden door een definitie op basis van natuurkundige constanten. De nieuwe klok gebruikt de Comptonfrequentie van een atoom om de massa zeer nauwkeurig te bepalen. Met de uitvinding van deze Comptonklok is een nieuwe tijd aangebroken.

Frederike Geesink

Wist je dat...Inbrekers in maart vorig jaar uit een kunstatelier in Aalter, België, 600 kilo brons hebben gestolen? Het brons was ongeveer 4 800 euro waard en bedoeld om in de Zoo van Antwerpen een standbeeld van het olifantje Kai-Mook te gieten.

34

Hen

rik Su

ndho

lm

Op het gebied van energieopwekking is in technologisch opzicht nog veel te winnen. Een grote hoeveelheid energie gaat verloren als restwarmte die niet kan worden omgezet.Op 14 januari is op de faculteit 3mE een seminar georga-niseerd over twee verschillende systemen die binnen de duurzame energieopwekking veelbelovende vooruitgang vertonen. De organische Rankine cyclus kan voor een sterk verhoogde efficiëntie zorgen en de voortgang van de techniek ‘Ocean Thermal Energy Conversion’ wekt veel interesse.

Rankine cyclusDe Rankine cyclus is een thermodynamische cyclus die warmte omzet in arbeid. De cyclus is vernoemd naar William John Macquorn Rankine, een Schotse ingenieur

uit de negentiende eeuw. Het principe van de cyclus is dat warmte aan een gesloten cyclus wordt toegevoerd, waarna door middel van een turbine arbeid wordt opgewekt. Deze wijze van energieopwekking is verantwoordelijk voor grofweg negentig procent van alle elektrische energie die wereldwijd wordt gebruikt. De cyclus die wordt doorlopen is als volgt: het werkfluïdum dat de cyclus doorloopt, over het algemeen water, wordt door een pomp onder druk gebracht. Daarna wordt in een boiler bij constante druk warmte toegevoegd, waarbij het fluïdum overgaat in de gasfase. Vervolgens wordt het fluïdum in een turbine ge-expandeerd, waarbij energie wordt opgewekt. In de laatste stap komt het fluïdum aan bij de condensor en zal het gas-vormige fluïdum weer terugkeren naar de vloeibare fase.

ORganische Rankine cyclusEen van de problemen die de Rankine cyclus met zich mee-brengt is dat warmtebronnen met een lage temperatuur hier niet geschikt voor zijn en daardoor een lage efficiëntie hebben. Dit komt doordat de relatief lage temperaturen het water in de cyclus maar met moeite naar de gasfase kunnen brengen. Hiervoor is vaak extra arbeid nodig om de warmte toch te kunnen gebruiken waardoor de efficiëntie lager wordt en het proces minder aantrekkelijk. De orga-nische Rankine cyclus heeft ten opzichte van de gewone Rankine cyclus een aanpassing. In plaats van water als stof die de cyclus doorloopt wordt gebruik gemaakt van

Energierijke vooruitgang

35

Schematische weergave van de Rankine cyclus

Andr

ew A

insw

orth

organische vloeistoffen met een lager kookpunt. Hierdoor kan met de juiste vloeistofkeuze toch een hoge efficiëntie worden behaald met de Rankine cyclus. De keuze van de vloeistof is zeer belangrijk om een effectief resultaat te behalen. Hierbij wordt vooral gelet op een laag vriespunt en een hoge stabiele temperatuur. Dit is belangrijk aange-zien organische stoffen onder hoge temperaturen kunnen veranderen van chemische samenstelling. Het is duidelijk dat dit niet bevorderend is voor de cyclus.

Een van de voordelen van de organische vloeistof is dat deze stof, in tegenstelling tot stoom, niet tot erosie leidt. De machines verlengen hiermee hun levensduur. Door het enorme aandeel van de Rankine cyclus in de totale energie-voorziening van de wereld, kan deze efficiëntere toepassing netto voor een gigantische stijging in de energie leveren.

kans vOOR duuRzame eneRgieDe organische Rankine cyclus is een belangrijke ontwik-keling voor de groeiende vraag naar duurzame energie-bronnen. Voorbeelden van duurzame energiebronnen zijn hergebruik van restwarmte, opwekking uit biomassa, geothermische en zonne-energie en Ocean Thermal Energy Conversion. Merkbaar is dat de cyclus vooral voor veel vor-men van duurzame energie vooruitzichten biedt. Dit omdat hierbij de temperatuurverschillen klein zijn en hierdoor de opwekking wordt bemoeilijkt. Met de organische Rankine cyclus wordt het al een stuk makkelijker om richting de theoretisch maximale efficiëntie van deze opwekkingsvor-men te komen.

De restwarmte moet echter niet vergeten worden, aan-gezien de opwekking van energie hieruit op grote schaal kan worden gebruikt in conventionele energiecentrales

waardoor efficiëntie en uitstoot worden verbeterd. Zeker interessant is de toepassing op warmtekrachtcentrales die momenteel al vaak een theoretische efficiëntie hebben van richting negentig procent.

Ocean TheRmal eneRgy cOnveRsiOnDe techniek Ocean Thermal Energy Conversion gebruikt het temperatuurverschil tussen koud en warm zeewater. Dit temperatuurverschil wordt gebruikt om arbeid, en ver-volgens elektrische energie mee op te wekken. De techniek bestaat al sinds 1880, de eerste echte centrale werd echter pas in 1930 gebouwd en had een netto vermogen van 22 kilowatt. Sindsdien is de technologie slechts langzaam doorontwikkeld door de overvloed aan goedkope brand-stoffen.

Door de verhoogde behoefte naar alternatieve energiebron-nen is deze techniek nu weer aangetrokken. Op de TU Delft is enkele jaren geleden een initiatief ontstaan om met deze techniek aan de slag te gaan. Het bedrijf Bluerise is in 2010 begonnen en richt zich specifiek op tropische gebieden. Zij zijn nu dan ook bezig met de implementatie van een koelinstallatie voor een vliegveld op Curaçao, waarbij zij ge-bruik maken van deze techniek. In de editie 17-1 van de Slurf valt meer te lezen over Bluerise en de techniek van Ocean Thermal Energy Conversion.

vOORuiTzichTenHet verbeteren van de thermodynamische cyclus begint langzamerhand wereldwijd aan te slaan. Een voorbeeld is Japan, waar het energievraagstuk door de recente gebeur-tenissen weer is aangewakkerd. Daar staat dan ook het vooraanstaande instituut op het gebied van energie uit de oceaan, het Institute of Ocean Energy van de Saga University.

Deze nieuwe vormen van energieopwekking zijn zeer in-teressant door de groeiende energiebehoefte en helpt mee aan het financieel aantrekkelijker maken van de implemen-tatie van duurzame energiecentrales. Verder is de techniek ook goed toe te passen op conventionele energiecentrales zoals warmtekrachtcentrales. Hoe deze technieken zich ver-der zullen ontwikkelen kan men nog niet voorspellen, maar het geeft ons wel een energierijke blik op de toekomst van de duurzame energie.

Edvard Svedhem

36

| Promovendus

Koni

nklij

ke M

arin

e

Knikvorming door het lassen bij scheepshuid

In zeven jaar tijd heb ik mijn studie Materiaalkunde met succes afgerond. Met name in de masterfase, de periode zonder de grote collegezalen, werd ik bewust van de complexiteit van het vakgebied materiaalkunde.Mijn stage aan de Colorado School of Mines in de Verenigde Staten en mijn afstuderen bij de Nuclear Research and Consultancy Group in Petten heb ik als de leukste tijd van mijn studie ervaren.

In beide periodes kon ik aan een eigen deel van een onderzoek werken en de kennis uit de studieboeken en de practica combineren en in de praktijk brengen. Op dat moment doorzag ik pas echt het nut van al die vakken over thermodynamica, differentiaalvergelijkingen en fysische transportverschijnselen. Ik ontdekte dat onderzoek doen leuk is, maar het in de praktijk toepassen valt nog lang niet mee; wanneer kun je jezelf een materiaalkundig expert noemen?

Ik was geboeid geraakt door het lassen. Het is een enorm interessant proces, waarin veel gebeurt en waarin veel disciplines samenkomen. Het combineert fysica, chemie, werktuigbouwkunde, civiele techniek, meet- en regeltech-niek, wiskunde en natuurlijk materiaalkunde.

Het onderzoek lag me goed en dat ik na mijn studie wilde promoveren was voor mij duidelijk: niet vanwege carrière-ambities of de titel, maar uit puur uit interesse en nieuws-gierigheid. Gelukkig waren er binnen mijn vakgroep, Joining and Mechanical Behaviour, een aantal nieuwe pro-jecten waarvoor promovendi werden gezocht. Eén project in het bijzonder had meteen mijn aandacht: het beheersen van lasspanningen en vervormingen in dunne platen met behulp van actieve koeling. Dit onderwerp sloot goed aan bij mijn afstudeerproject, het modelleren van lasspannin-gen en bood tegelijk veel nieuwe uitdagingen. Het moest

een mix worden van modelleer- en experimenteel werk. Het plan lag globaal vast, maar bood nog zeer veel ruimte voor aanpassing.

Actieve koelingTijdens het lassen wordt metaal lokaal zeer sterk verhit, terwijl andere plekken in de constructie vrijwel op kamer-temperatuur blijven. Door deze grote temperatuurverschil-len ontstaan er hoge spanningen in de constructie. Deze spanningen kunnen leiden tot verschillende problemen, zoals scheurvorming, spanningscorrosie en vervorming. Het optreden van knikvervorming is één van de grootste problemen bij het lassen van dunne-plaatconstructies. Dit type vervorming wordt veroorzaakt door de drukspannin-gen die zich tijdens het lassen ontwikkelen; wanneer deze drukspanningen een bepaald kritisch niveau overschrijden zal er knik optreden. In de literatuur zijn er verschillende technieken voorgesteld voor het verminderen of zelfs voorkomen van knikvervorming bij het lassen van dunne platen.

In een veel onderzochte verzameling technieken bekend als ‘Low Stress No Distortion’ lastechnieken worden additione-le warmte en koelbronnen toegepast tijdens het lassen. Eén specifieke LSND-techniek is de ‘Dynamically Controlled Low Stress No Distortion’ lastechniek, die al in 1993 door Qiao Guan is geïntroduceerd. Hierin wordt een gelokaliseerde koelbron toegepast, die de lasbron op korte afstand volgt. Hoewel de resultaten van deze techniek veelbelovend zijn, werden de mechanismen van de techniek nog niet goed begrepen. Alle onderzoekers die hebben gewerkt aan het lassen met actieve koeling waren het over twee zaken eens. Ten eerste zorgt de koeling voor een karakteristieke temperatuurverdeling, waarin het door de warmtebron op-gewarmde metaal achter de las zeer snel wordt afgekoeld. Ten tweede wordt knik voorkomen door de restspanningen

37

Elle

n va

n de

r Aa

DC-LSND opstelling in actie

te verlagen tot een niveau onder het kritische spanningsni-veau voor knik. Onbekend, of op zijn minst controversieel, was hoe de specifieke temperatuurverdeling zorgt voor de verlaging van de spanningen. Hierover ging het promotie-onderzoek wat ik uitvoerde.

ModellenVoor het onderzoeken van de mechanismen hebben we gebruik gemaakt van zowel experimentele technieken als modellen. Een voordeel van modelleren is dat je door het toepassen van bepaalde vereenvoudigingen een beter beeld kan krijgen van welke mechanismen belangrijk zijn en welke niet. We hebben onder andere het probleem te-ruggebracht tot een eendimensionaal stavenmodel, dat de essentie van het gehele proces beschrijft, een belangrijke stap voor het begrip van de mechanismen. Daarnaast heb-ben we ook complexere driedimensionaal thermisch-me-chanisch gekoppelde eindige elementenmodellen gemaakt, waarin we alle vrijheid hadden om de invloed van de koelbronparameters op de restspanningen te onderzoeken. Dit is iets wat in de praktijk een stuk moeilijker is dan in de theorie.

opstellingMet modellen alleen kom je er niet. Een model heeft op zijn minst validatie nodig, maar vaak ook input. Daarom bouwden we ook een experimentele lasopstelling. Voor een goede reproduceerbaarheid en beheersbaarheid werd het lasproces geautomatiseerd, door de lasmachine te koppelen aan een drie-assig bewegingssysteem met meetapparatuur voor lasstroom, spanning en snelheid. Met behulp van de ontwikkelde modellen waren een aantal voorwaarden voor de koelbron gedefinieerd. Zo moest de koelbron zeer lokaal, zeer sterk en op korte afstand van de las kunnen koelen. Na verscheidene pogingen met onder andere lucht, water, koude gassen en vloeibare stikstof, bleek het beste effect te worden bereikt met een koelbron van koolstofdioxide sneeuw. Door vloeibare koolfstofdioxide onder hoge druk te laten expanderen tot een gas, koelt de koolstofdioxide zoda-nig af dat koolstofdioxide sneeuw wordt geproduceerd. Net als bij een brandblusser, maar dan in het klein. Met deze koelbron zijn we inderdaad in staat om dunne platen te lassen die vrij zijn van knikvervorming.

spAnningsMetingenEen van de belangrijkste facetten van dit promotieonder-zoek was het in kaart brengen van de lasspanningen en de invloed van actieve koeling daarop. Het moeilijke van spanningen is dat je ze niet zomaar kan zien. Het meten

van spanningen hebben we in eerste instantie op de eigen faculteit gedaan met behulp van röntgendiffractie. Hoewel dit mooie resultaten opleverde, konden we met onze appa-ratuur alleen de spanningen aan het plaatoppervlak meten. Om spanningen door de hele plaatdikte te kunnen meten, is röntgenstraling met een veel hogere energie nodig. Zulke hoge-intensiteit-straling kan geproduceerd worden door een synchrotron. Een synchrotron bestaat uit een ring van een paar honderd meter in doorsnede. Hierin worden ver-snelde elektronen rondgeleid, die elke keer dat ze worden afgebogen een hoge intensiteit fotonenstraal uitstralen. We dienden aanvragen in voor synchrotron-‘beam time’. Eerst bij de SRS in Daresbury in het Verenigd Koninkrijk en daarna bij de ESRF in Grenoble, Frankrijk. Beide aanvragen waren succesvol en zodoende kregen we toegang tot deze boeiende instituten, waar we een serie waardevolle metin-gen hebben kunnen doen.

onderzoeksresultAAtDankzij de combinatie van metingen en modellen heb-ben we een goed begrip gekregen van de mechanismen van het lasproces met actieve koeling. We hebben kunnen aangeven voor welke las- en koelparameters het proces wel en niet werkt. Ook hebben we gekeken naar de invloed van het koelen op het materiaal. Hierin lag nog een uitdagend stuk vervolgonderzoek, waar een volgende promovendus mee aan de slag kon. Het promotieonderzoek werd uitge-voerd door het ‘Materials Innovation Institute’ ook wel M2i. Dit betekende automatisch ook interactie met de industrie, waaronder de kwartaaloverleggen tussen de onderzoekers van de universiteiten en de industriële partners en het jaar-lijkse M2i-congres. Mijn ervaring is dat de input en

Elle

n va

n de

r Aa

Gelaste platen met en zonder actieve koeling

Elle

n va

n de

r Aa

De European Synchrotron Radiation Facilities in Grenoble

38

| Promovendusfeedback vanuit de industrie erg waardevol zijn, zonder dat ze een beperking vormen aan de wetenschappelijke vrij-heid die je als onderzoeker koestert. Ik moest nieuwe stap-pen of afwijkingen van mijn planning verantwoorden voor de industriële partners, maar met een goede argumentatie is dat nooit enig probleem geweest. Nieuwe ideeën werden dan ook altijd enthousiast ontvangen.

Dat de partners interesse hebben in de uitkomsten van mijn project werkte erg stimulerend en in veel gevallen bo-den de industriële partners ook mogelijkheden om metin-gen te doen die op de universiteit niet mogelijk zijn. Zo zijn er ‘on site’ metingen gedaan op de enorme laslijn van de scheepsbouwer de Koninklijke Schelde en zijn er metingen uitgevoerd bij Tata Steel. Naast de communicatie met de industriële partners kun je tijdens bezoeken aan internatio-nale conferenties ook heel gemakkelijk contact leggen met de experts binnen jouw vakgebied. Veel van de oude rotten in het vak vinden het leuk om met enthousiaste jonge onderzoekers over hun onderwerp te praten. Een baan in de wetenschap staat garant voor een internationale werkom-geving.

geproMoveerd, en dAArnA?Na mijn promotie heb ik uiteindelijk gekozen voor een baan als onderzoeker op het gebied van Joining Technology bij staalgigant Tata Steel. Op de Research Development & Technology afdeling kan ik zowel onderzoek doen als pro-jecten leiden. Er is hier ruimte om mezelf te ontwikkelen als technisch expert of projectmanager. Met de resulta-ten uit mijn promotieonderzoek zijn twee promovendi verder gegaan, zowel op experimenteel gebied als met het modelleerwerk. Daarbij lag de focus meer op het beter begrijpen, voorspellen en bestrijden van lasspanningen

en vervormingen in het algemeen. Deze twee projecten zijn gedaan in samenwerking met Tata Steel, Inpro en de Koninklijke Schelde, beide projecten zijn inmiddels afge-rond. Het modelleren van lasspanningen en vervormingen was tijdens mijn PhD een redelijk nieuw onderwerp binnen de lasgroep. Sindsdien maken de meeste projecten binnen die groep gebruik van de modellen, die inmiddels alweer flink verbeterd zijn. Daarnaast wordt niet alleen onderzoek gedaan naar vervorming bij lasspanningen, maar ook naar een breder gebied. Een voorbeeld is de relatie met vermoei-ingseigenschappen, spanningscorrosie en ‘hot cracking’.

Mijn promotie heb ik ervaren als een heel leuke tijd met veel resultaat. Het is een baan met enorm veel vrijheid en mogelijkheden en je kunt het zo leuk en spannend maken als je zelf wilt. Het is tenslotte je eigen onderzoek.

Ellen van der Aa

39

Do it yourself |

5. Na gebruik kan

de stoel worden

ophangen en

gebruikt worden als

schilderij.

1. Het materiaal voor deze

gadget is overal verkrijgbaar

en het is makkelijk te maken.

2. Verdeel één plank in

tweeën voor de stoelpoot

en het zitvlak. Kies de maten

juist, zodat je goed op de stoel

kunt zitten.

3. Zaag de plank in twee

stukken. Gebruik de grootste

plank als rugleuning en

bevestig de andere twee

planken met scharnieren.

4. Bevestig het zitvlak en de

stoelpoot met scharnieren op

de plank van de rugleuning.

6. Lijm de foto of poster op de

achterkant van rugleuning

van de stoel. Hang de stoel

op en het is een fantastisch

schilderij.

- Twee houten planken - Ophanghaak- Twee scharnieren - Zaag- Schroeven- Grote foto of poster

- Boormachine- Lijm

Benodigdheden

Als echte werktuigbouwkundige ben je natuurlijk dol op gadgets. Nog leuker is het echter om de gadgets zelf te maken. In deze rubriek wordt precies uitgelegd hoe deze gadgets gemaakt worden. In deze editie: de stoelderij, een schilderij die als stoel kan worden gebruikt.

40

Ludw

ig M

axim

ilian

s Uni

vers

iteit

Mün

chen

Onlangs is het wetenschappers gelukt een kwantumgas te creëren waarin temperaturen lager dan 0 kelvin zijn gemeten. Wellicht is deze ontdekking de sleutel voor nieuwe technologieën en de oplossing voor onverklaarde fenomenen.Temperaturen onder het absolute nulpunt? Dat is onmo-gelijk, althans als men de studieboeken moet geloven. Toch blijkt het te bestaan, want Duitse wetenschappers van de Ludwig Maximilians Universiteit in München hebben re-centelijk ontdekt dat het nog kouder kan. Door het creëren van een kwantumgas hebben de onderzoekers temperatu-ren onder het absolute nulpunt gemeten. Een grote door-braak op het gebied van de definitie van temperatuur.

EntropiEhEuvElsHet klinkt zo logisch, niets kan kouder zijn dan 0 kelvin. Op dit absolute nulpunt beweegt er immers geen enkel deeltje meer. Hoe sneller deeltjes bewegen, des te hoger is de tem-peratuur. Volgens de traditionele theorie over temperatuur is de kinetische energie van de deeltjes namelijk een maat voor de temperatuur. Dit is echter niet het enige, de tem-peratuur blijkt ook af te hangen van de manier waarop de energie van de deeltjes is verdeeld in het gas. Deze verde-ling bepaalt de chaos, binnen de thermodynamica ook wel bekend als entropie.

Volgens de wetenschappers kan de entropie in een gas worden voorgesteld als een heuvellandschap, waarbij de hoogte van de heuvels staat voor de hoeveelheid energie die een deeltje bevat. Bij 0 kelvin bewegen de deeltjes niet, wat betekent dat ze zich in een dal van het heuvelland-schap bevinden. Dit dal is dus het minimum van de entro-pie. Wanneer het gas wordt opgewarmd, krijgen de deeltjes meer energie. Deze energie wordt echter niet gelijkmatig verdeeld over de deeltjes, waardoor de entropie toeneemt. De hoogste temperatuur wordt bereikt wanneer er op elk punt van het landschap evenveel deeltjes zijn, want in deze toestand is de chaos in het systeem het grootst. Dit punt bepaalt het maximum van de entropie. Als er nog meer energie aan het gas wordt toegevoegd, leidt dit tot lagere entropie. De reden hiervoor is dat de deeltjes niet meer

Kouder dan koudst

41

Een illustratie van vijf verschillende verdelingen van energie

Ludw

ig M

axim

ilian

s Uni

vers

iteit

Mün

chen

gelijkmatig verdeeld zijn over het landschap. In principe is het mogelijk om het gas te blijven verwarmen en zo de en-tropie te verminderen. Dit leidt tot een temperatuurschaal die begint bij 0 kelvin en doorgaat tot oneindig, waarna het overspringt op min oneindig totdat 0 kelvin weer wordt bereikt.

Al in 2005 is deze theorie opgesteld door de Nederlandse fysicus Allard Mosk van de Universiteit Twente. Het concept van ‘negatieve temperaturen’ is niet nieuw, de Nobelprijswinnaar Norman F. Ramsey was de eerste met dit idee. Hoewel er dus al langer werd gedacht aan tempe-raturen onder het absolute nulpunt, zijn de Duitse we-tenschappers de eersten die dit fenomeen daadwerkelijk hebben gemeten. Er zijn temperaturen tot -1 nanokelvin bereikt. Natuurkundig gezien is het niet opmerkelijk dat er temperaturen bestaan onder het absolute nulpunt, fysici zien temperatuur namelijk als een getal dat de energie-verdeling wiskundig beschrijft. In ideale gassen kan er wel een minimumenergie worden bepaald, maar is er geen maximum. Bij andere fysische systemen, voornamelijk vaste stoffen waarbij de magnetische eigenschappen van de atomen van belang zijn, werkt dit anders en kan er juist wel een maximumenergie worden bepaald. In 2005 heeft Allard Mosk bepaald dat een zogenaamd kwantumgas in Bose-Einsteintoestand in een rooster van kruisende lasers een maximumenergie heeft. Het team van Duitse weten-schappers heeft van deze methode gebruik gemaakt om negatieve temperaturen te kunnen meten.

BosE-EinstEintoEstandOm de negatieve temperaturen te kunnen meten, heb-ben de Duitse wetenschappers een proef gedaan waarbij een kwantumgas van kaliumatomen zich in een Bose-Einsteintoestand bevond. Dit betekent dat de atomen een

samenhangend geheel vormen en dus hun individuele eigenschappen verliezen. De wetenschappers hebben een kwantumgas gecreëerd waarbij een temperatuur lager dan 0 kelvin is gemeten. De effecten die een kwantumgas vertonen zijn niet te verklaren met de klassieke statistiek. Hiervoor is de zogeheten Bose-Einsteinstatistiek nodig. Deze statistiek stelt geen beperkingen aan de bezettingsge-tallen, oftewel het aantal deeltjes per energieniveau. In de Bose-Einsteinstatistiek treden er interessante effecten op naarmate de temperatuur nul nadert. Het chemisch poten-tiaal gaat dan namelijk naar de grondtoestand. Het gevolg daarvan is dat alle deeltjes condenseren naar de grond-toestand. De effecten van deze Bose-Einsteincondensatie zorgen voor bijzondere eigenschappen. De druk bij deze temperaturen is niet positief zoals in normale situaties, maar negatief. Bovendien wordt de viscositeit, oftewel de weerstand van een vloeistof, ook negatief. Hierdoor worden objecten die door het gas worden gestuurd niet afgeremd door wrijving, maar juist versneld. In het artikel van Pieter Wijne in editie 16-2 van de Slurf staat meer geschreven over de Bose-Einsteintoestand.

donkErE EnErgiEDe proef laat zien dat de deeltjes onder het nulpunt tame-lijk stabiel blijven. Bovendien wordt er thermodynamisch ‘normaal’ gedrag in stand gehouden, waardoor negatieve temperaturen waarschijnlijk een bijdrage kunnen leveren aan de automatische versterking van signalen. Door het feit dat negatieve temperaturen samengaan met negatieve druk, vermoeden de Duitse wetenschappers dat er een relatie is met donkere energie. Donkere energie is de ener-gie die verantwoordelijk zou zijn voor de uitdijing van het universum en met deze ontdekking is men een stap dichter bij een verklaring hiervoor. Een bijzondere eigenschap van donkere energie is dat het zich gedraagt als een soort ‘anti-zwaartekracht’, wat overeenkomt met de ontdekte eigen-schappen bij temperaturen lager dan 0 kelvin. Vaak wordt er gedacht dat donkere energie de energie van het vacuüm is en het wordt dan ook de nulpuntsenergie genoemd. In het artikelvan Sander van den Berg in editie 17-2 van de Slurf valt er meer te lezen over donkere energie.

Het klinkt bizar, een temperatuur onder 0 kelvin, maar het blijkt de realiteit te zijn. Het experiment van het Duitse on-derzoeksteam heeft dit bewezen en heeft ons wellicht een stap dichterbij de oplossing voor onverklaarde fenomenen gebracht.

Iris Snuverink

42

Nadat ik de eerste dag van het vorige Slurfweekend had meegemaakt, was ik erg benieuwd geworden naar mijn eerste echte weekend bij de Slurf. Tijdens de vergaderingen had ik al veel interessante verhalen gehoord en termen waarvan ik de betekenis nog niet kende. Vrijdag rond een uur of twaalf ‘s middags waren alle boodschappen gedaan en konden we aan de slag. We hadden natuurlijk van tevo-ren artikelen geschreven, die tijdens dit weekend ontelbaar vaak worden gelezen en gecontroleerd. Talloze vlamtosti’s, dt-fouten en Fantjes verder, kon het avondeten worden besteld. De pizza’s smaakten goed en gaven ons energie om nog even te knallen tot middernacht.

Om het harde werk van deze dag te belonen, bezochten we daarna een huisfeest waarbij er met fluorescerende verf op elkaar werd gekliederd. De volgende ochtend stonden de meeste Slurfers weer fris en fruitig te popelen om deze edi-tie van de Slurf tot een succes te maken. Helaas was mijn

mede-SJ ziek en daarom moest er flink worden gewerkt aan de DIY. Gelukkig konden we rekenen op de hulp van een aantal lieve oud-Slurfers. Na deze productieve zaterdag gingen we richting de Danzig, maar we raakten uit koers. Uiteindelijk zijn we op een feestje van Sint Jansbrug beland om daar onze moves te showen.

Veel te snel was de laatste dag van het weekend aange-broken, een dag waarin deze editie van de Slurf afgemaakt moest worden tot weer een prachtige editie. Het was super tof om mijn eerste Slurfartikel te schrijven. Ik heb van het weekend genoten en verheug me zeker op de volgende keren.

Namens de Slurfcommissie,Slurf Hoogh!Iris Snuverink, SJ

| Nawoord

Slurf 17-3

Documents

Transcript of Slurf 17-3