Mechatronica beweegt je
Tvalley 2009 goed bezocht
Op 16 april organiseerde Stichting Mechatronica Valley Twente (MVT) in samenwerking met KIVI NIRIA voor de zesde keer haar TValley-congres. Het goed bezochte evenement – congres én expositie – over innovatie en business voor de hightech maakindustrie had dit keer als thema ‘Mechatronica beweegt je!’. Het congres op de campus van de Universiteit Twente stond vooral in het teken van robotica en van mechatronica als aantrekkelijke studie- en beroepskeuze. Tevens vormde TValley 2009 de kick-off voor het Robotics Centre Twente.
Beweging – hoognauwkeurig en/of supersnel – vormt het hart van de Nederlandse hightech machine- en apparatenbouw. Ondanks de huidige recessie gaat achter de schermen de ontwikkeling van geavanceerde bewegingsoplossingen onverdroten voort – en dus blijft aanwas van jong talent onontbeerlijk. Nu technische opleidingen niet de meest populaire zijn, is het zaak mechatronica als aantrekkelijke keuze voor studie en beroep over de bühne te brengen. Het onderwerp robotica kan daarbij helpen. Robots spreken immers tot de verbeelding van velen en zijn vaak staaltjes van ‘hightech motion’ – industriële robots zowel als de nieuwe generatie robots, voor medische, huishoudelijke of andere ‘sociale’ toepassingen. Al deze invalshoeken kwamen tijdens TValley 2009 aan bod.
Inmiddels uitgegroeid tot een traditie, werd de opening van het congres verzorgd door de rector magnificus van de Universiteit Twente. De begin dit jaar aangetreden prof. Ed Brinksma schetste een toekomst voor mechatronica en robotica als technologieën op zoek naar bredere maatschappelijke thema’s. De Universiteit Twente heeft de disciplines in huis om daar invulling aan te geven, aldus de rector. Zo is er de relatief nieuwe discipline technische geneeskunde voor het veelbelovende gebied van de medische robotica en kunnen de Twentse maatschappijwetenschappen hun inbreng hebben bij de beantwoording van sociaal-ethische vragen over de inzet van robots in onze samenleving.
Dagvoorzitter Herman Soemers, werkzaam bij Philips Applied Technologies en hoogleraar aan de Universiteit Twente op de door MVT gefinancierde leerstoel Mechatronisch Ontwerpen, kon vervolgens Prof. Dr.-Ing. Gerd Hirzinger als hoofdspreker introduceren. Hirzinger is directeur van het DLR Institute of Robotics and Mechatronics. Dit instituut, één van ’s werelds grootste en vermaardste op dit gebied, is onderdeel van DLR, het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Hirzinger was in de jaren negentig een drijvende kracht achter de eerste experimenten met op afstand bestuurde robots voor de Space Shuttle en het internationale ruimtestation ISS. Die ruimte-ervaring heeft Hirzinger met zijn instituut vertaald naar uiteenlopende robottoepassingen hier op aarde. Daarover sprak hij onder de titel ‘Robotics and Mechatronics – From Space to Surgery and the Virtual World’.
Maar ook anno 2009 zijn er in de ruimte nog grote uitdagingen op het gebied van robotica. Hirzinger schetste het probleem van het ruimtepuin dat in omvang groeit als gevolg van onder meer botsingen tussen satellieten. Met geavanceerde robotarmen zouden satellieten die buiten werking zijn gesteld, gerepareerd moeten worden of botsingsgevaar opleveren “uit de ruimte kunnen worden geplukt”. Half mei werd daar in Berlijn een belangrijke (politieke) conferentie aan gewijd, meldde Hirzinger.
Verder vertelde hij over het grote succes van de DLR MiroSurge, een robot voor endoscopische chirurgie. Medische toepassingen van robotica waren lang door medische gemeenschap min of meer over het hoofd gezien, maar zijn sinds kort aan een opmars bezig. Hirzinger zag hier een belangrijke rol weggelegd voor mechatronica, evenals in kunstmatige organen en protheses. Tot slot liet hij indrukwekkende 3D-beelden zien van kathedralen en ander cultureel erfgoed, gemaakt met geavanceerde camera’s, ontwikkeld door zijn instituut en opgehangen aan robothelikopters die vanuit elk perspectief opnamen kunnen maken.
Bart Deen van MVT-lid IMS, specialist in de bouw van assemblagelijnen voor microsystemen,sprak over de ontwikkeling en toepassing van ProBot. Deze nieuwe module voor IMS’ bestaande generieke assemblagesysteem is bedoeld voor het op flexibele wijze aanvoeren, oriënteren, assembleren en testen van kleine en middelgrote producten. De producten worden gelokaliseerd en gecontroleerd door middel van camera (vision-)technieken, opgepakt door vrij programmeerbare units (bijvoorbeeld robots met speciale grijpers) en geplaatst (of direct geassembleerd). In vergelijking met andere modules zijn de aanvoersystemen van ProBot minder product-specifiek, zodat wijzigingen in de te handlen producten eenvoudiger en sneller kunnen worden doorgevoerd.
Geen robotica, maar wel hoogstaande mechatronica had Guido de Boer van Mapper Lithography te bieden. De in 2001 gestarte spin-off van de TU Delft ontwikkelt een maskerloze lithografiemachine voor halfgeleiderproductie. Mapper’s doorbraaktechnologie, gebaseerd op meer dan tienduizend elektronenbundeltjes die via razendsnel optisch datatransport door microstructuren worden aangestuurd, belooft verlaging van productiekosten. Zo zijn de machines veel goedkoper en hebben ze een veel kleinere footprint dan bij de ‘conventionele’ lithografie en zijn er geen kostbare maskers meer nodig. Daarbij zij aangetekend dat de productiviteit van Mapper-systemen nog wel een stuk lager ligt; die moet in de volgende generatie een factor tien hoger worden dan nu haalbaar, meldde De Boer. Augustus dit jaar worden de eerste machines bij klanten afgeleverd en Mapper hoopt dit jaar te groeien tot meer dan 200 medewerkers.
De Boer ging in op het systeemontwerp van de Mapper-machine en noemde de inbreng van Twentse bedrijven (MVT-leden) bij ontwerp en productie van onder meer de waferstage. De opgave hierbij was met name om de stages (relatief) goedkoop én betrouwbaar te maken. De grote uitdaging van het Mapper-concept lag vooral in de metrologie.
Een intermezzo vormde de uitreiking van de KIVI NIRIA/UT scriptieprijs 2008, voor een excellente bachelor- of stagescriptie op een technisch-wetenschappelijk vakgebied. De prijs ging dit jaar naar Jennifer Heezen, UT-studente Industrieel Ontwerpen. Haar bacheloropdracht betrof de ‘Sani-Pied’, een voetverzorgingshulpmiddel voor minder mobiele patiënten. De jury was onder de indruk van het werk, omdat zij het hele traject zelf had uitgevoerd, tot en met de realisatie van een product.
De tweede prijs ging naar student Elektrotechniek Yang Gao, die op stage bij Philips Research een identificatietest voor bacteriële ziekteverwekkers ontwikkelde op basis van lab-on-a-chip-technologie. De derde prijs ging naar Pim Rossen, student Advanced Technology, en Alje van den Bosch, student Civiele Techniek. Beiden liepen stage aan de University of California in Berkeley. Pim Rossen werkte er aan dunne lagen van ‘multiferroic’ materialen, Alje van den Bosch aan innovatieve navigatiesystemen die rekening houden met het milieu en de medeweggebruiker.
Het verhaal van Marcel Katenberg van Bronkhorst Cori-Tech, zusterbedrijf van MVT-lid en ontwikkelaar en producent van massflowmeters Bronkhorst High-Tech, betrof een compacte Coriolis-flowmeter. Deze werd ontwikkeld in samenwerking met de Universiteit Twente, TNO en MVT-lid en mechatronisch ontwerpbureau DEMCON. Met het bekende Coriolis-meetprincipe wordt een massastroom gemeten zonder beïnvloeding door andere eigenschappen van het medium. Een gebogen dun buisje wordt in een rotatietrilling gebracht. Het door de buis stromende medium (vloeistof of gas) wekt Corioliskrachten op, welke de trillingsbeweging beïnvloeden. Meting daarvan geeft direct een bepaling van de massastroom. Katenberg besprak enkele innovaties in het ontwerp, waaronder de ophanging van het buisje, de excitatie van de trillingen, de meting en de signaalverwerking.
Een veelbelovende groeimarkt voor de Nederlandse hightech machinebouw is zonne-energie. OTB Solar uit Eindhoven is in die markt een grote speler, met ontwerp, bouw en verkoop van productie-apparatuur en complete productielijnen voor zonnecelfabricage. Marcel Grooten schetste de opbouw en technologische complexiteit van een productielijn met de daarin benodigde bewerkingsprocessen. Ook hij noemde weer de cruciale inbreng van Twentse bedrijven zoals de MVT-leden Tecnotion (lineaire motoren) en Bronkhorst High-Tech, en machinebouwer Masévon Technology.
Een bijzondere toepassing van zonnecellen kwam aan bod in de presentatie van Anne Leenstra van het Solar Team Twente, dat dit jaar voor de derde keer deelneemt aan de World Solar Challenge, een tweejaarlijkse zonneautorace dwars door Australië. Leenstra sprak over Twentse innovaties voor zonneauto’s, zoals de kantelvleugel en een lenzensysteem, beiden voor maximalisering van de lichtinvang. Aan de hand hiervan ging hij in op diverse aspecten van het energiemanagement voor een zonneauto, zoals het rendement van de zonnecellen en andere (elektrische en mechanische) componenten, de aërodynamica en de rolweerstand van de wielen. Het Solar Team Twente, bestaande uit studenten van de Universiteit Twente en Saxion Hogeschool, wordt gesponsord en technisch ondersteund door talloze instellingen en bedrijven, waaronder de nodige MVT-leden. In oktober staat het team met het nieuwe ontwerp van de auto weer de vuurdoop in Australië te wachten.
Meer hoogstaand werk van (ex-)studenten van de Universiteit Twente werd gepresenteerd door Jan Bennik, Rob Reilink en Ludo Visser. Zij toonden hun ontwerp van een hoofd en nek voor de Twente Humanoid robot, door UT-rector Brinksma in zijn opening nog een motivator voor de jeugd genoemd. Het mechatronisch hoogstaande werk van de drie werd beloond met de MVT Mechatronica-prijs, die voor de derde keer werd uitgereikt door een jury onder leiding van Herman Soemers.
De Twente Humanoid is bedoeld als platform voor onderzoek naar mens-robotinteractie. Het ontwerp voor het hoofd ging uit van zeven vrijheidsgraden, om het hoofd niet alleen mensen en objecten te laten volgen, maar ook expressies te laten tonen. Ter verdere verhoging van een ‘menselijke uitstraling’ moest het hoofd kunnen bewegen met snelheden vergelijkbaar met die van mensen. Cruciaal in het ontwerp waren de beeldverwerking op basis van vision voor het bepalen van een te volgen target en de besturing voor de vrijheidsgraden.
De Twente Humanoid vormde een mooie opmaat voor de kick-off van het Robotics Centre Twente. Stefano Stramigioli, hoogleraar Advanced Robotics aan de UT, verzorgde daarvoor een flitsende presentatie, waarin impressies van een Twentse verkenningsmissie Humanoids & Home Robotics naar Japan werden vermengd met beelden van Twentse projecten op het gebied van de niet-industriële robotica. De missie vond eind vorig jaar plaats onder de vlag van de Stichting Romech (Advanced Robotics & Mechatronics), opgericht door de Universiteit Twente en MVT-bedrijven.
Stramigioli schetste de toekomst voor de robotica buiten de industrie – in de zorg, de openbare ruimte en de huiskamer – en het Twentse potentieel op dat gebied: de kennis, de al bestaande onderzoekssamenwerking tussen verschillende disciplines en de ambitie om het nieuwe, nu nog virtuele Robotics Centre Twente uit te bouwen tot een wereldspeler. Het centrum moet ‘personal assistive, intelligent service and medical robots’ gaan ontwerpen en daarvoor maatschappelijk zinvolle toepassingen ontwikkelen.
Bij wijze van officiële start voor dit centrum overhandigde Stramigioli het eerste exemplaar van ‘The Future of Robotics’ aan Prof. Hirzinger. Dit rapport beschrijft de ontwikkelingen op het gebied van de robotica – van automobielfabriek naar samenleving – en de Twentse plannen, en bevat een uitgebreid verslag van de missie naar Japan. Daarmee werd een geslaagd TValley 2009 afgesloten.
