2000

00-08

WETENSCHAPSAGENDA 00/08 09-19-2000

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 Communicatie en Transfer, 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

Technologische hoogstandjes en technologisch falen
2 november 2000

oratie prof. dr. ir. M. H. G. Verhaegen, faculteit Technische Natuurkunde:
‘Modellen om van te genieten’

Op 2 november jl. hield prof. M. Verhaegen zijn oratie ter aanvaarding van het ambt van hoogleraar van de leerstoel SCE (Systems and Control Engineering) van de faculteit Technische Natuurkunde.
Een van de doelstellingen van zijn nieuwe groep is het toetsen van nieuwe rekenmethoden aan reële natuurkundige meetopstellingen. Het eerste tastbare voorbeeld hiervan is een akoestische kanaal, bestemd voor onderzoek naar actieve geluids- en trillingsreductie.
Toepassingen zijn het actief onderdrukken van het motorlawaai in de passagierskabine van een vliegtuig of een boot. Dit kan ook passief met geluidswerend materiaal, maar dat heeft ecologische en economische nadelen: ecologische nadelen in de vorm van een toename aan operatiekosten en economische in de vorm van meer brandstofverbruik door gewichtstoename. Een ideale vorm van geluidsonderdrukking is een combinatie tussen actieve en passieve geluidsdemping. Het onderzoek hiernaar is een ideaal terrein voor multidisciplinaire samenwerking tussen de twee faculteiten Technische Natuurkunde en Werktuigbouwkunde van de UT en TNO Delft. In januari 2000 hebben deze instituten het Kenniscentrum Geluid en Trillingen opgericht.
Verschillende interessante toepassingsgebieden zijn te vinden in de ruimtevaart, het vliegtuigverkeer in luchthavens en de biotechnologie.

Catastrofes voorkomen
Professor Verhaegen gaat zich ook bezighouden met ‘Fault Tolerant’-regelsystemen, die een functie hebben bij het voorkomen van catastrofes. Onze afhankelijkheid van de technologie is zo groot, dat falen ervan tot een catastrofe kan leiden. Voorbeelden hiervan zijn de recente ramp met de onderzeeboot Koersk en de Apollo 13. Het ontwikkelen van regelaars die hun werking testen en die vaststellen of er fouten zijn opgetreden in het systeem dat ze regelen, vormen een eerste stap in het voorkomen van catastrofes. Een daaropvolgende stap is het opnieuw programmeren van de regelacties. Regelaars die deze ‘intelligentie’ bevatten, worden aangeduid als ‘Fault Tolerant’-regelaars, omdat ze fouten binnen bepaalde grenzen tolereren en daar adequaat mee omgaan zonder dat ze aanleiding geven tot een catastrofe.

informatie: mw.drs. B. Koopmans, telefoon (053) 489 4366
e-mail: b.j.m.koopmans@cent.utwente.nl

Het boekje met de rede van prof. Verhaegen, getiteld ‘Modellen om van te genieten’, is aan te vragen op 053-489 4852.


Modelbouw in waterbeheer

promotie C. J. de Blois, faculteit Technologie & Management:
‘Uncertainty in Large-Scale Models for Decision Support in Water Management: An Approach to Effective and Consistent Modeling’

Bij de bouw van beleidsondersteunende wiskundige modellen is het zaak rekening te houden met de afstemming tussen model en gebruiker en ook de afstemming tussen modelonderdelen onderling. Deze afstemming wordt des te belangrijker naarmate problemen op een meer integrale wijze worden benaderd, zoals het geval is in het waterbeheer. Dat betekent dat de gebruikte modellen steeds vaker verschillende kennisterreinen omvatten.

Op basis van bestaande ideeën uit de literatuur schetst Blois een theoretisch kader, dat in drie gevalsstudies getoetst en verder ontwikkeld wordt. Modelleurs wordt aangeraden bij de bouw van een model uit te gaan van drie stuurgrootheden: validiteit, effectiviteit, en consistentie. Bovendien is het belangrijk dat de modelleurs rapporteren over de onzekerheden in de berekeningsresultaten. Op hun beurt moeten de beleidsmakers leren beslissen op basis van onzekere getallen. Zo’n gedragsverandering zal de besluitvorming op basis van de uitkomsten van wiskundige modellen sterk verbeteren.

Enkele resultaten van de aparte gevalsstudies: de grootste foutenbron bij de voorspelling van de schade bij overstroming van de Limburgse Maas is de onzekerheid ten aanzien van het menselijk gedrag; door accumulatie van fosfaten in de bodem kunnen de effecten van emissiereducerende maatregelen in het Rijnstroomgebied met tientallen jaren worden vertraagd; expertmeningen zijn een waardevolle bron van informatie bij het zoeken naar de zwakste schakels in de wiskundige modellering van complexe problemen.

promotor: prof. dr. ir. H. G. Wind
informatie: drs. B. Meijering, tel (053) 489 4385
e-mail: b.meijering@cent.utwente.nl


In de rij met elektronische informatie

promotie ir. P.T. de Boer, faculteit Informatica:
‘Analysis and efficient simulation of queueing models of telecommunication systems’

Bij het verzenden van een e-mail, of een geluids- of videofragment, vindt deze elektronische informatie zijn weg via een netwerk van verbindingen en routers, verdeeld in pakketjes. De Quality of Service (QoS) is daarin heel belangrijk, zeker in veeleisende realtime-toepassingen. Als een pakket onderweg verloren gaat of er door drukte op het netwerk lange wachttijden ontstaan, gaat deze QoS omlaag: de pakketjes moeten vaak even wachten tot ze aan de beurt zijn. Voor een e-mail betekent dit dat het bericht iets later aankomt, voor realtime-toepassingen zoals video kan een wachttijd betekenen dat informatie verloren gaat of niet meer bruikbaar is.

De Boer heeft onderzoek gedaan naar modellen die de wachtrijen of buffers beschrijven in telecommunicatiesystemen: deze `queuing models' beschrijven wat er gebeurt als informatie van verschillende bronnen `in de rij staat' om afgehandeld te worden en naar de ontvanger te gaan. Hij heeft bijvoorbeeld gekeken naar de kans dat zo'n wachtrij overstroomt en er informatie verloren gaat. Wachtrijmodellen van realistische systemen zijn vaak zo ingewikkeld, dat dergelijke kansen niet meer direct te berekenen zijn. Daarom moet de kans door middel van simulatie geschat worden, maar ook dát is moeilijk, omdat het gaat om gebeurtenissen die zelden optreden. De meeste simulatietijd gaat dan zitten in het berekenen van situaties die voor het doel eigenlijk niet interessant zijn. Een remedie hiervoor is het toepassen van `importance sampling', wat wil zeggen dat het model zo gewijzigd wordt dat er meer `in de buurt van de fout' wordt gesimuleerd. Dit bekort de benodigde rekentijd aanzienlijk.

Cruciaal bij het toepassen van `importance sampling' is het vinden van een goede wijziging van het model. Voor sommige modellen kan de optimale wijziging door middel van een wiskundige analyse worden gevonden, die dan echter specifiek is voor dat model (en dus voor één probleem). De belangrijkste bijdrage van De Boer is het onderzoek van een aantal `adaptieve' methoden hiervoor: methoden waarmee de computer die de simulatie uitvoert, zelf stap voor stap de optimale wijziging benadert.

Dergelijke methoden hebben als voordeel dat er geen model-specifieke wiskundige analyse nodig is, waardoor ze op allerlei modellen eenvoudig toegepast kunnen worden.

promotor: prof. dr. ir. I. G. M. M. Niemegeers
informatie: ir. W. R. van der Veen, tel (053) 489 4244
e-mail: w.r.vanderveen@cent.utwente.nl


Managen van bouwprocessen: tussen sturen en onderhandelen
10 november, 13.15 uur

promotie drs. H.A.J. Neerhof, faculteit Technologie & Management:
‘Managing of Design and Construction: between Dirigating and Negotiating’

Een nieuw managementperspectief op bouwprocessen, Interactieperspectief (IP) genaamd, benoemt en verklaart belangrijke aspecten van het feitelijk handelen van participanten bij compexe projecten. Tot op heden werden deze aspecten vanuit de gangbare Methode Project Werken (MPW) genegeerd. Dankzij de introductie van het IP zijn projectmanagers en opdrachtgevers in de bouw die hun vermogen willen vergroten, beter in staat de door hen als complex/dynamisch ervaren processen te managen.

De verschillen in veronderstellingen tussen IP en MPW zijn in het onderzoek expliciet gemaakt. MPW beschouwt het bouwproces als een rationeel doelbereikingsproces. In dit proces, zo wordt verondersteld, formuleert dé opdrachtgever hét doel en laten de overige participanten zich niet leiden door eigen belang, een algemeen belang wordt nagestreefd. MPW werkt alleen als er overeenstemming is over de uitkomsten van het project en de aanpak daarvan. Echter, bij steeds meer projecten streven participanten eigen doelstellingen na en is er sprake van een niet zo rationeel en gefaseerd verloop van het bouwproces. Kortom: bij deze projecten zijn de uitkomsten nog niet bekend en bestaat er geen overeenstemming over de aanpak van het project.

IP beschouwt het bouwproces daarom als een doelontwikkelingsproces tussen participanten, waarbij sprake is van: beperkte rationaliteit, wederzijdse afhankelijkheid en strategisch gedrag. Afstemming tussen participanten komt in het IP alleen tot stand door zorg te dragen voor effectieve interactie. De projectmanager moet hiervoor zorgen. Het IP richt de aandacht nadrukkelijker op dit samenspel van participanten.

Casestudies zijn verricht om de adequaatheid van het ontwikkelde perspectief te kunnen vaststellen. Hierbij ging de aandacht uit naar projecten van de Rijksgebouwendienst waarbij het Prestatiebeginsel werd toegepast. Het onderzoek is mede begonnen en gesponsord door de Rijksgebouwendienst.

promotor: prof. ir. H. van Tongeren
co-promotor: dr. ir. A. G. Doree
informatie: drs. B. Meijering, tel (053) 489 4385
e-mail: b.meijering@cent.utwente.nl


Transparante en geleidende plastics in zicht
10 november 2000

promotie ir. L. Groenewoud, faculteit Chemische Technologie:
‘Transparent and conductive polymer layers by gas plasma techniques’

Polymeren (plastics) worden zeer veel toegepast vanwege hun flexibiliteit, hun isolerend vermogen en relatief gemakkelijke verwerkbaarheid. In het verleden zijn geleidende polymeren ontwikkeld, waarmee een aantal gewilde toepassingen, zoals flexibele LCD schermen, binnen bereik kwamen. Geleidende polymeren hebben alle een geconjugeerde structuur, wat wil zeggen dat ze alternerende enkele en dubbele koolstofbindingen bezitten. Een voorbeeld hiervan is polythiofeen. Echter, de speciale structuur van geleidende polymeren heeft als nadeel dat ze in het algemeen transparant, bros en slecht verwerkbaar zijn (ze smelten niet). Deze eigenschappen maken deze polymeren ongeschikt voor een toepassing als antistatische coating op fotofilmpjes. Dit probleem kan alleen opgelost worden door het geleidende polymeer te ‘verdunnen’ door bijvoorbeeld een dun laagje van een geleidend polymeer aan te brengen op een transparant polymeer dat alle gewenste eigenschappen voor een bepaalde toepassing bezit, maar de geleiding ontbeert.

Luuk Groenewoud creëerde dunne geleidende lagen met behulp van de plasmatechniek. Een plasma ontstaat wanneer over een gas onder lage druk een spanningsveld wordt gezet, waardoor het gas gedeeltelijk ioniseert (zoals bij een tl-buis). Voordelen van deze techniek zijn dat het een oplosmiddel-vrije techniek is, die snel grote oppervlakken in één keer kan behandelen, terwijl de bulkeigenschappen (flexibiliteit, transparantie) van het substraat behouden blijven. Gezien de doelstelling kan met een plasma ofwel de toplaag van een polymeer zodanig gemodificeerd worden dat deze geleidend wordt (plasmabehandeling), ofwel kan daarmee een dunne geleidende laag worden gedeponeerd (plasma epositie). Groenewoud voerde beide methoden uit.

Naast een uitgebreide karakterisering van het plasma zelf en van de verkregen oppervlakken, werkte Groenewoud ook aan een toepassing. Dit resulteerde in transparante (>90% over het zichtbare gebied) en geleidende lagen (10-4 1/ohm.cm) die minstens twee weken stabiel waren. Onderstaande foto’s geven een voorbeeld van zo’n dunne laag.

(vervolg: Transparante en geleidende plastics in zicht)

promotor: prof. dr. J. Feijen
co-promotor: dr. ir. G. H. M. Engbers
informatie: mw. drs. B. Koopmans, telefoon (053) 489 4366
e-mail: b.j.m.koopmans@cent.utwente.nl


Modelleren van gekoppelde systemen
17 november 2000, 13.15 u.

promotie ir. G. Blankenstein, faculteit Toegepaste Wiskunde:
‘Impliciete Hamiltonse systemen: symmetrie en koppeling’

De fysische systemen die we in het dagelijkse leven tegenkomen, zijn in het algemeen zeer complex. Een goede wiskundige beschrijving kan helpen bij het begrijpen van deze systemen. Omdat de complexe systemen vaak zijn opgebouwd uit kleinere fysische deelsystemen, zoals mechanische, elektrische en thermische systemen, is het noodzakelijk een wiskundige theorie te ontwikkelen voor de beschrijving (modellering) van gekoppelde systemen.

Guido Blankenstein beschrijft in zijn proefschrift ‘gekoppelde energie-behoudende’ fysische systemen. Een systeem heet energie-behoudend als alle toegevoerde energie (door de `omgeving') volledig wordt opgeslagen in het systeem, dat wil zeggen: er gaat geen energie verloren. Eenvoudige voorbeelden zijn een wagentje dat zich op een oppervlak beweegt waarbij de wielen niet mogen slippen, elektrische netwerken met spoelen en condensatoren, en geïdealiseerde modellen van (stijve) robotarmen. Deze systemen laten zich wiskundig beschrijven met behulp van zogenaamde impliciete Hamiltonse systemen, eventueel aangevuld met externe variabelen waarmee het systeem met zijn omgeving kan ‘communiceren’.

Blankenstein bestudeerde de symmetrie-eigenschappen van deze systemen en hun onderlinge verbindingen. Een systeem heeft symmetrie als de bewegingsvergelijkingen van het systeem onafhankelijk zijn van een verandering van de coördinaten die het systeem beschrijven (dat wil zeggen: als zijn dynamica invariant is onder een toestandstransformatie). Onder bepaalde omstandigheden kan deze eigenschap van het systeem leiden tot een vereenvoudiging van de beschrijving van het systeem (reductie). Dit is erg belangrijk voor de simulatie en de analyse ervan, bijvoorbeeld voor de stabiliteitsanalyse waarbij wordt gekeken of oplossingen van het systeem zich `netjes' gedragen. Het resultaat van Blankensteins studie is een volledig uitgewerkte reductietheorie voor deze systemen.

promotor: prof. dr. A. J. van der Schaft
informatie: mw. drs. B. Koopmans, telefoon (053) 489 4366
e-mail: b.j.m.koopmans@cent.utwente.nl


Verbeteren van biomaterialen met plasmacoatings

17 november 2000, 16.45 u.

promotie ir. M.T. van Os, faculteit Chemische Technologie:
‘Oppervlakte modificatie door plasmapolymerisatie: filmafzetting, optimalisatie en biocompatibiliteit’

Plasma, niet te verwarren met bloedplasma, noemt men vaak ‘de vierde toestand van materie’. De eerste drie toestanden of fasen (vast, vloeibaar, en gas) zijn overbekend, omdat ze overal om ons heen voorkomen. Plasma ontstaat als gas ioniseert door bijvoorbeeld verhitting. Plasma komt op aarde alleen onder speciale omstandigheden voor. Het is een mengsel van elektrisch geladen en neutrale deeltjes, inclusief elektronen, atomen, ionen en vrije radicalen. Bliksem en poollicht (aurora borealis) zijn voorbeelden van natuurlijke verschijningen van plasma op aarde. De zon bestaat ook uit plasma.

In het laboratorium kan plasma op veel manieren gecreëerd worden, bijvoorbeeld met behulp van vlammen, lasers, gecontroleerde nucleaire reacties of een elektrische ontlading. In dit onderzoek is elektrische ontlading gebruikt voor de vorming van plasma. Dit plasma bestaat uit zeer reactieve molekulen en ionen, die met elkaar kunnen reageren om een filmpje, een coating, te vormen, het zogenaamde plasmapolymeer.

Menno van Os heeft onderzoek gedaan naar de verandering van het oppervlak van o.a.biomaterialen, door het aanbrengen van een organische coating in een plasmareactor. Daarin bestudeerde hij met name coatings die aminogroepen bevatten. Gebleken is dat deze oppervlakken veelbelovend zijn voor het kweken van hersencellen en dat ze de hechting van eiwitten aan biomaterialen kunnen beïnvloeden.

In zijn proefschrift beschrijft Van Os de synthese en karakterisering van deze coatings en laat hij zien hoe hun chemische en fysische eigenschappen nauwkeurig te controleren zijn door variatie van de procesvaribelen.

Menno van Os voerde de eerste twee jaar van zijn promotieonderzoek uit aan het Max-Planck-Institut für Polymerforschung te Mainz. Daar werd de basis gelegd voor het fundamentele deel van zijn proefschrift. Verschillende optische spectroscopische technieken gaven nieuwe inzichten in het uitzettings- en verouderingsgedrag van aminogroep bevattende plasmapolymeren.

Tijdens een verblijf aan de University of Texas in Arlington werden een aantal biomedische toepassingen van deze films bestudeerd. Zo is bijvoorbeeld de adsorptie van eiwitten op verschillende plasma gepolymeriseerde oppervlakken onderzocht.

Tijdens zijn promotietraject werkte Menno van Os voortdurend samen met onderzoekers uit de groep Materiaalkunde en Technologie van Polymeren van de faculteit Chemische Technologie.

Op bijgaande foto’s is te zien hoe het eiwit albumine worm-achtige aggregaten vormt op een hydrofobe coating (links), terwijl op een hydrofiele coating de individuele eiwitmoleculen zijn te herkennen (rechts).

promotoren: prof. dr. ir. G.J. Vancso en prof. dr. W. Knoll
assistent-promotor: dr. R. Förch
informatie: mw. drs. B. Koopmans, telefoon (053) 489 4366
e-mail: b.j.m.koopmans@cent.utwente.nl


Geluidbeheersing met gekoppelde prismatische buisjes
24 november, 16.45 u.

promotie F. J. M. van der Eerden, faculteit Werktuigbouwkunde,
‘Noise reduction with coupled prismatic tubes’

In dit onderzoek is een numeriek ontwerp-gereedschap ontwikkeld waarmee een geluid absorberende wand kan worden ontworpen voor geluid dat bestaat uit een van tevoren opgegeven, breed frequentiespectrum. In de wand bevindt zich een verdeling van resonatoren met twee of meerdere gekoppelde buisjes. De breedbandige absorptie wordt bereikt doordat de lucht in de resonatoren, of in het algemeen het gas of de vloeistof, voldoende geluidsenergie in warmte omzet dankzij de stroperigheid en warmte-uitwisseling van lucht aan de buisjeswand. Van belang voor een breedbandige geluidsabsorptie zijn de verhoudingen voor de lengte en het dwarsdoorsnede-oppervlak van de gekoppelde buisjes onderling en het aantal resonatoren in de wand. Een ‘optimale’ wand kan bijvoorbeeld voor de omkasting van een apparaat of machine worden toegepast ter absorbering van hinderlijk geluid. De resonatoren zijn ook toepasbaar in buizenstelsels voor de absorptie van geluid of ter voorkoming van hinderlijke resonanties in het systeem zelf.

In het algemeen wordt geluidsabsorptie op basis van resonantie vaak bij lage frequenties toegepast voor één specifieke frequentie of smalle frequentieband. Voor hogere frequenties is vaak te volstaan met een beperkte dikte van geluid absorberend materiaal zoals glaswol of schuim. Veelgebruikte methoden voor lage frequenties en specifieke geluidsproblemen zijn geperforeerde panelen of resonatoren waarin een kwart golflengte past. Deze laatste resonator werkt voor slechts één frequentie. De methode met gekoppelde buisjes biedt een geschikt alternatief ten opzichte van bestaande geluid absorberende methodes en zij laat een flexibele aanpak toe, aangezien de resonatoren mogen worden opgerold of om een hoek worden gelegd. Tevens is een wand met resonatoren te gebruiken bij hoge temperaturen of in een agressieve omgeving.

Van Eerden heeft het onderzoek onder leiding van prof. dr. ir. H. Tijdeman uitgevoerd binnen de vakgroep Technische Mechanica en Kunststoffen van de Faculteit der Werktuigbouwkunde, in het kader van een STW-project. Vertegenwoordigd in de gebruikerscommissie zijn DAF, DSM, Fokker Space, NLR, Océ en Philips.

promotor: prof. dr. ir. H. Tijdeman
informatie: drs. B. Meijering, tel (053) 489 4385
e-mail: b.meijering@cent.utwente.nl



Stellingen

Luuk Groenewoud, faculteit Chemische Technologie, Universiteit Twente

Het maken van overuren is veelal meer een kwestie van inefficiëntie dan van ijverigheid.