2000

00-02

WETENSCHAPSAGENDA 00/02 10-02-2000

Agenda

Samenvattingen promoties

Stellingen

Archief

Deze wetenschapsagenda is een periodieke uitgave van de Universiteit Twente. Zij verschijnt ± 20 maal per jaar in een oplage van 500 stuks. Bel of mail ons voor nadere informatie of een gratis abonnement.

Dienst Voorlichting en Externe Betrekkingen, Postbus 217, 7500 AE Enschede, telefoon (053) 489 4244, E-mail: b.meijering@veb.utwente.nl
Laatste nieuws op Internet: URL: http://www.utwente.nl/nieuws


Proefschriften ook on-line beschikbaar
Een groot aantal proefschriften zijn direct opvraagbaar via de website van de Universiteitsbibliotheek. De documenten zijn in het kader van het webdocproject per faculteit /instituut integraal opgeslagen in pdf formaat.

Samenvattingen promoties

Zoeksysteem bestand tegen grammaticale fouten

promotie drs. J.A.E. Oltmans, Faculteit Informatica, ‘Een kennis-gebaseerde benadering voor robuust ontleden’

Drs. Erik Oltmans heeft een systeem ontwikkeld waarmee zinnen te ontleden zijn, met als doel er trefwoorden uit te distilleren waarop gezocht kan worden. Oltmans’ methode is in staat ook zinnen te ontleden die grammaticale fouten bevatten. Vergelijkbare systemen zijn daartoe veelal niet in staat en verwijderen problematische invoer vaak zonder pardon. Oltmans’ systeem is zodoende ‘robuust’ omdat het gebruik maakt van grammaticale ‘regels’ en ‘acties’. Zijn de regels niet afdoende om de betekenis van een zin te herkennen, dan volgt als actie het clusteren van de problematische zindelen, gevolgd door een heranalyse. Tijdens die heranalyse wordt de zin ontdaan van de delen die de problemen veroorzaken, zodat er toch nog een bruikbare ontleding ontstaat.
Het systeem is zodanig ‘robuust’ dat alle zinnen ontleed worden (het systeem is dus 100% foutbestendig); 92% van de invoer krijgt vervolgens een bruikbare ontleding. Oltmans’ systeem maakt deel uit van een groter systeem dat als doel heeft om grote hoeveelheden wetenschappelijke informatie (bijvoorbeeld op Internet) toegankelijk te maken. Dankzij de robuustheid van Oltmans’ systeem wordt de effectiviteit van het totale systeem twee maal zo groot.
Het onderzoek maakt deel uit van het Condorcet-project, gefinancierd door de Stichting Technische Wetenschappen.

promotor prof.dr.ir. N.J.I. Mars
informatie
mw. M.A.M. van Zaalen, telefoon (053) 489 2214
e-mail
m.a.m.vanzaalen@veb.utwente.nl

 

Meting bodemvochtigheid effectiever met keramische membranen

Promotie ir. P.M. (Maarten) Biesheuvel, faculteit Chemische Technologie, ‘Poreuze keramische membranen’

In de land- en tuinbouw, vooral in droge streken waar water kostbaar is, is meting van de bodemvochtigheid van belang om schaars water beter te benutten en een hogere opbrengst van gewassen te krijgen.
Maarten Biesheuvel onderzocht de fabricage en eigenschappen van poreuze keramische membranen voor gebruik in een sensor die de vochtigheid van de bodem meet. Zijn werk is onderdeel van een samenwerking tussen de UT en de Wageningen Universiteit (WU). De sectie Waterhuishouding van de WU test momenteel de werking van de nieuwe vochtmeter onder veldomstandigheden, waardoor toepassing over enkele jaren te realiseren is.
De watersensor bestaat uit een afgesloten keramisch buisje, gevuld met een waterabsorberende polymeeroplossing, verbonden aan een drukmeter. De binnenwand van het buisje is sinds de jaren zestig bekleed met organische polymeren. De polymeren tegen de buiswand functioneren als membraan dat het water doorlaat, maar de polymeren van de vulling tegenhoudt. De vulling absorbeert het water. Hoe droger de bodem, hoe lager de gemeten druk in de sensor.
Beide soorten polymeren bleken nadelen te hebben. De organische polymeren van het membraan tegen de buiswand degraderen onder invloed van water, lucht en/of bacteriën. De vulling, bestaande uit korte en lange lineaire ketens, lekt langzaam weg door het membraan. Voor dit probleem werd gezocht naar een stabieler membraan met kleinere poriën.
Een keramisch membraan, in dit geval het keramische alumina (Al2O3), bleek goed te werken. De kleine polymeerketens lekken echter nog steeds door het membraan. Om dit probleem op te lossen, hebben onderzoekers van de faculteit Chemische Technologie de korte ketens ‘vernet’ (een netwerk van polymeren voorkomt weglekken).
Biesheuvel vergeleek de eigenschappen van de lineaire en ‘vernette’ ketens.
De WU experimenteert momenteel met verschillende polymeren met langere ketens en polymeren met een vernette structuur, die moeilijker het membraan passeren.

Fabricage
Poreuze membranen hebben vrije ruimte waar gas- en vloeistofdeeltjes doorheen kunnen.
Membranen van keramiek zijn niet alleen poreus, ze zijn ook nog duurzaam (het slijt niet snel en degradeert niet onder invloed van bacteriën) en zijn resistent tegen hoge druk, temperatuur en een agressief bodemmilieu. Keramiek heeft ook nadelen: de productie ervan is duur, het is zwaar en kan heel bros zijn.
Keramische membranen zijn duur omdat de productie omslachtig is. De membranen worden gemaakt van fijn poeder, waarbij de poederkorrels zo zijn gestapeld dat ze een regelmatig patroon vormen. Dit patroon is nodig voor de poriën. Om deze kleine deeltjes goed te kunnen stapelen, wordt het poeder in water verdeeld en vervolgens weer gescheiden. Tijdens het scheidingsproces ontstaat een bouwwerk van korreltjes (‘suspensie’). De groeisnelheid van dit bouwwerk is laag en daarom hebben de deeltjes tijd en ruimte nodig om een geordende structuur te vormen. Bakken in een oven zorgt voor versmelting van de losse deeltjes en verkleining van de poriën. Voor toepassing als poreus membraan moeten de poriekanalen verbonden blijven en de doorgangen door de hele laag heen open blijven.

promotor: prof.dr.ir. H. Verweij
informatie: drs. B. Koopmans, (053) 489 4366
e-mail: b.j.m.koopmans@veb.utwente.nl

 

Nieuw afgiftesysteem voor antibacterieel eiwit in hechtring hartklep

promotie ir. A. J. (Alma) Kuijpers, Faculteit Chemische Technologie: ‘Gelatin-chondroitin sulphate hydrogels for controlled release of antibacterial proteins; a new approach towards prevention of prostehtic valve endocarditis’ (oktober 1999)

Bacteriële infectie van kunsthartkleppen, kunstklep-endocarditis, komt slechts bij een op de 100 patiënten voor maar de sterftekans is hoog: 60%. Ir. Alma Kuijpers (1972) beschrijft in haar proefschrift een nieuwe methode om zulke infecties te voorkomen. Een biocompatibel en controleerbaar afgiftesysteem van een recombinant geproduceerd antibacterieel eiwit uit menselijke bloedplaatjes - toegepast in de hechtring van een kunsthartklep - blijkt met glans te voldoen aan alle strenge eisen die zij vooraf opstelde.
Snelle operatieve vervanging van een geïnfecteerde kunsthartklep en een intensieve behandeling met antibiotica is de enige succesvolle behandeling voor mensen met kunstklep-endocarditis. De infectie begint met hechting van bacteriën aan de kunsthartklep. Om dit te voorkomen wordt onderzoek gedaan naar toepassing van antibiotica bij - of op - het oppervlak van de hartklep, en naar nieuwe biocompatibele materialen die minder gevoelig zijn voor infecties.
Kuijpers bestudeerde een heel nieuwe methode: een biocompatibel en controleerbaar afgiftesysteem voor een nieuw antibacterieel eiwit. Impregneren van dit systeem in de kunsthartklep-hechtring van Dacron - een geaccepteerd biomateriaal - kan alleen onder strenge voorwaarden: goede biocompatibiliteit; relatief snelle degradatie in vivo; gebruikmaking van een gelachtige stof waarbij de hechting in stand blijft; en een juist afgifteprofiel met eerst een initiële burst en vervolgens een constante release van minimaal twee dagen tot bij voorkeur twee weken.
Als basismateriaal gebruikte Kuijpers gelatine, dat biocompatibel en biodegradeerbaar is. Verbetering van de thermische stabiliteit door cross-linking van gelatinegels met behulp van carbodiimide bleek goed mogelijk. De biocompatibiliteit en biodegradatie werden getest met implantaties in ratten. Ook werden voor de gecross-linkte gelatinegels in Dacron goede afgifteprofielen gemeten in het omringende weefsel tot twee dagen na implantatie. Verhoging van de maximale belading met antibacterieel eiwit, en verlenging van de afgiftetijd bereikte Kuipers vervolgens door het inmengen van chondroitine sulfaat (ChS).
Haar conclusies: carbodiimide gecross-linkte gelatine-ChS-gels voldoen aan alle eisen die vooraf waren opgesteld voor een antibacterieel afgiftesysteem voor toepassing in een kunsthartklep. Zowel gelatine als chondroitine sulfaat zijn biocompatibel en degradeerbaar in vivo. Door variatie van de samenstelling en de cross-link dichtheid van de hydrogels kunnen afgiftesnelheid en maximale belading aangepast worden. Op deze manier is de concentratie van antibacterieel eiwit in het omringend weefsel in de tijd controleerbaar.
Kuijpers’ project vond in combinatie plaats met de afdeling Medische Microbiologie van het AMC. Daar werkte aio Jeroen Krijgsveld aan het antibacteriële eiwit dat hij zuiverde en met recombinant DNA-technieken produceerde uit menselijke bloedplaatjes. Dit eiwit gebruikte Kuijpers in haar laatste testen. Kuijpers: "Mijn benadering van gecontroleerde afgifte is dus ook nieuw omdat het ‘medicijn’, het eiwit, helemaal nieuw is."
Haar onderzoek had een multidisciplinair karakter. "De fysische, chemische en biologische studie van de gelatine-chondroitine sulfaatgels geven een compleet overzicht van de structuur-functie relatie. Deze gelatine-ChS-gels zouden verder onderzocht moeten worden om uiteindelijk toegepast te kunnen worden om kunsthartklep endocarditis te voorkomen."

promotor prof. dr. J. Feijen
co-promotor prof. dr. J. Dankert (AMC, afdeling medische microbiologie)
informatie drs. B. Meijering, telefoon (053) 489 4385
e-mail b.meijering@veb.utwente.nl

 

Complexe metaalbewerkingen sneller simuleren

*11 februari 2000

Promotie ir. V.T. Meinders, faculteit Werktuigbouwkunde, ‘Developments in numerical simulations of the real-life deep drawing process’

‘Dieptrekken’ is een industrieel proces, geschikt voor het maken van complexe vormen in metaalplaat, bijvoorbeeld in de auto-industrie. Hierbij wordt de plaat vastgeklemd en drukt een stempel de gewenste vorm erin. Om het proces goed in de vingers te krijgen, is goede kennis nodig van het materiaal, het gebruikte smeermiddel, de snelheid en de eigenschappen van de stempel. Simulaties geven weliswaar inzicht, maar voor een voldoende nauwkeurig resultaat lopen de rekentijden nog veel te hoog op. Dat ligt voor een deel aan de gekozen materiaalmodellen. Een elastoplastisch model van de metaalplaat is bijvoorbeeld het meest geschikt om de vervorming tijdens de bewerking in kaart te brengen. Een nadeel van dit materiaalmodel is dat het door zijn complexiteit zeer tijdrovend is, zeker in de overgang van elastische naar plastische vervorming die juist voor het dieptrekken interessant is. Een star plastisch model rekent in deze situatie weliswaar veel gemakkelijker, maar verwaarloost weer de elastische vervorming die in de rest van de plaat optreedt. Meinders kiest daarom voor een tussenvorm: een gemengd elastoplastisch/starplastisch model. Hoewel aanzienlijke tijdwinst is te boeken, is het model nog niet helemaal voorbereid op industriële producten. Winst is volgens Meinders ook te behalen in de grootte van de elementen waarmee het simulatieprogramma rekent. Door het simulatieprogramma zelf te laten bepalen of er grote of kleine elementen nodig zijn voor voldoende nauwkeurige oplossingen, kan de benodigde rekentijd binnen de perken blijven

Trekril
Daarnaast heeft Meinders een model opgesteld voor een ‘trekril’. Dat is een ‘drempel’ die tijdens het dieptrekken aan weerszijden van de eigenlijke vorm in het metaal wordt gedrukt, zodat het productieproces beter controleerbaar wordt. Eigenlijk wordt een extra vorm aangebracht, en dat zou de simulatie aanzienlijk gecompliceerder kunnen maken. Meinders beschrijft de geometrie van de trekril echter met een relatief eenvoudig wiskundig algoritme, dat resultaten oplevert die zeer goed overeenkomen met de ‘real-life’ effecten.
Snellere en betere simulaties zorgen voor lagere kosten en tegelijk voor een betere afschatting van de kwaliteit van het eindproduct.

promotor prof.dr.ir. J Huétink
informatie ir W.R. van der Veen, tel (053) 489 4244
e-mail w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

 

Complexe metaalbewerkingen sneller

*18 februari 2000 13.00 uur

promotie ir. S.A. Klein, Faculteit Werktuigbouwkunde: ‘On the acoustics of turbulent non-premixed flames’

Vlammen maken geluid. In de verbrandingskamer van een gasturbine bijvoorbeeld treden akoestische trillingen op. ‘Brommen’ van de turbine kan het gevolg zijn, zoals in het verleden bleek in de moderne kolenvergasser in Buggenum. Klein heeft onderzoek gedaan naar deze akoestische trillingen. Ze kwamen vooral aan het licht bij de overschakeling van aardgas op kolengas, als brandstof voor gasturbines voor elektriciteitsopwekking. Deze overschakeling maakte een nieuw ontwerp nodig voor bijvoorbeeld de brander en de verbrandingskamer, en dat her-ontwerp is complex. Samenstelling van het brandstofmengsel, optredende wervelingen en de drukval over de brandstofinlaat blijken een grote rol te spelen in het ontstaan van geluid. Klein karakteriseert de vlam in een gasturbine, die zeer groot en intens is, als een turbulent verbrandingsproces. De eigenschappen van dit proces hebben een direct verband met het geluidsspectrum van de vlam: hoe sterk is het geluid en bij welke frequentie? Vlammen blijken niet alleen zelf geluid te genereren, ze versterken het ook nog eens. Klein heeft hiervoor een analytisch model ontwikkeld dat resultaten geeft die zeer goed overeenkomen met metingen aan de vlammen. Dit levert aanbevelingen op voor het ontwerp van de turbine. Omdat gasturbines veelgebruikte opwekkers van elektriciteit zijn, door hun efficiëntie en compacte bouw, is het oplossen van het trillingprobleem van groot belang. Kleins onderzoek is al succesvol toegepast bij de bouw van een nieuwe kolengasvergasser in Puertollano in Spanje. Het werk is gefinancierd door Novem, Demkolec, Thomassen, Siemens en Elcogas.

promotor prof.dr.ir. J.J.H. Brouwers
ass.-promotor dr.ir. J.B.W. Kok
informatie ir.W.R. van der Veen, tel (053) 489 4244
e-mail w.r.vanderveen@veb.utwente.nl

 

Stellingen

Bob Hoomans, faculteit Chemische Technologie, Universiteit Twente

Iemand de waarheid zeggen is hard, iemand de waarheid onthouden is nog veel harder.