In de hernieuwde belangstelling voor maakindustrie in West-Europa staan slimme fabrieken centraal. Daarin wordt het maakproces continu gemonitord door een veelheid aan sensoren, maar al die meetgegevens maken een proces niet slim. Pas na evaluatie van de gegevens kan door combinatie met kennis sprake zijn van een slimme fabriek, zo stelde prof. Ton van den Boogaard in zijn recente oratie. Hij beschrijft de in zijn leerstoel Nonlinear Solid Mechanics (niet-lineaire vaste stof mechanica) ontwikkelde modellen voor het mechanisch gedrag van materiaal en hoe de Universiteit Twente de unieke expertisecombi heeft om van slimme fabrieken een succes te maken.
“Je hebt niks aan al die meetgegevens in fabrieken als je niet weet hoe je daarop moet reageren”, stelt Van den Boogaard. “Onze simulatiemodellen spelen daarin een cruciale rol en juist de combinaties tussen de disciplines in Twente maken die modellen succesvol.”
Uniek in Nederland
Van den Boogaard richt zijn blik breder dan alleen zijn eigen vakgebied mechanica. “Voor de zogenaamde ‘model-based control’ in slimme fabrieken moeten regeltechniek en modellenmakers samenwerken. Mijn link met de andere Twentse leerstoelen zoals Werktuigbouwkundige Automatisering is daarom sterk. Samen met de leerstoelen Productietechniek en Tribologie hebben we het motto ‘Manufacturing the Future’. Met deze focus op de maakindustrie zijn we uniek in Nederland. Ook andere aspecten die voor de ‘Smart Factories’ van belang zijn, hebben we op de UT voorhanden. Het departement ‘Design Engineering’ richt zich op de relatie tussen ontwerp en productieproces. Buiten mijn eigen faculteit houden onderzoeksgroepen zich bezig met sensoren, dataverwerkingstechnieken en ‘embedded systems’. En tenslotte hebben we binnen deze technische universiteit een faculteit ‘Behavioural, Management and Social sciences’ om de socio-technische aspecten van ‘slimme fabrieken’ te kunnen ontwikkelen. Het gaat daarbij om sociale inbedding en maatschappelijke acceptatie van nieuwe technieken. Daarmee, en met het nieuwe programma ‘Science Based Engineering’ is de UT uitstekend toegerust om een grote rol te spelen in de ontwikkeling van slimme fabrieken, helemaal in lijn met ons thema ‘High-Tech, Human Touch’.”
Erkenning door Fraunhofer
Volgens Van den Boogaard onderstreept de recente start van het ‘Fraunhofer Project Centre for Design and Production Engineering of Complex High-tech Systems’ op de campus van de UT de sterke Twentse positie in de maakindustrie. “Deze ontwikkeling maakt het mogelijk veel flexibeler op industriële vragen in te spelen dan gebruikelijk is aan een universiteit.”
Toename van de geëiste nauwkeurigheid
Naast samenwerking met andere disciplines, blijft modellering van mechanisch gedrag van materiaal één van de speerpunten van zijn leerstoel Nonlinear Solid Mechanics. Door een goede modellering kan het uiterste uit de materialen en de processen worden gehaald. Er worden voortdurend nieuwe eisen gesteld aan het onderzoek van Van den Boogaard. “Één van de redenen hiervoor is de toename van de geëiste nauwkeurigheid. Waar vroeger bijvoorbeeld voor grote persdelen een vormnauwkeurigheid van een millimeter genoeg was, is dat nu nog maar een paar tienden van een millimeter. Om modellen zinvol te gebruiken moet de nauwkeurigheid van de modellen daarom ook omhoog.”
Materiaalmodellen hebben in de afgelopen twintig jaar een hoge mate van nauwkeurigheid bereikt, maar om vormgevingsprocessen goed te voorspellen, moet ook de wrijving tussen gereedschap en werkstuk correct worden gemodelleerd. “We hebben hier de afgelopen vijf jaar een belangrijke verbetering in aangebracht door de verandering van de oppervlakteruwheid in de berekening mee te nemen. Het dubbelproject van tribologie-onderzoekers Dinesh Karupannasamy en Johan Hol heeft geleid tot een model waarin de lokale en in de tijd variërende wrijvingscondities bij het dieptrekken efficiënt kunnen worden verwerkt in een zogenaamde eindige-elementenberekening. Dit model is door het spin-off bedrijf Triboform voorzien van een mooie gebruikersinterface en daarmee verovert het op dit moment de Europese automobielindustrie.”
Biomedische techniek
Van den Boogaard noemt meer succesvolle spin-offs van het omvormonderzoek op de UT. “De toepassing van kennis uit mijn vakgebied in de biomedische techniek neemt een toevlucht. Bij de vakgroep biomedische werktuigbouwkunde hebben ze verstand van het mechanisch gedrag van bot, kraakbeen, banden, pezen en spierweefsel. Ze ontwikkelen allerlei hulpmiddelen zodat mensen waarbij dit is aangetast, weer goed functioneren. Wij hebben verstand van het maken van niet-lineaire modellen en het oplossen van de resulterende niet-lineaire vergelijkingen. Uit die kennis van de toepassing en kennis van de modellen komen mooie combinaties voort.”
De leerstoel van Ton van den Boogaard valt binnen de faculteit CTW. Met zijn collega’s van de vakgroep Technische Mechanica verzorgt hij het Mechanicaonderwijs aan de UT. Zijn oratieboekje is op te vragen.
