de volgende generatie elastische scharnieren
Dannis Brouwer is hoogleraar en leerstoelhouder Precision Engineering in de Faculteit Engineering Technology van de Universiteit Twente. Hij doceert constructie principes in de opleiding Werktuigbouwkunde. Brouwer onderzoekt elastische mechanismen die een veel grotere slag (rotatiehoek) kunnen maken dan bestaande elastische scharnieren. Brouwer ziet toepassingen in ultraprecisiemachines, maar ook in professioneel geprinte robothanden, orthesen en flexibele implantaten.
Brouwer licht zijn onderzoek verder toe: "In tegenstelling tot conventionele lagers bewegen elastische scharnieren door elastische materiaalvervorming van slanke segmenten. Daardoor hebben ze een uitstekende herhaalbare beweging (geen wrijving, geen speling, geen speling, lage hysteresis) waardoor ze populair zijn in zeer nauwkeurige toepassingen. Bovendien maakt hun monolithische aard het onderhoud en de assemblage potentieel overbodig en vermindert het aantal en de massa van de onderdelen sterk".
Ondanks alle bovengenoemde voordelen ten opzichte van traditionele lagers wordt de toepasbaarheid van elastische scharnieren gehinderd door een beperkt draagvermogen. Brouwer legt uit: "Als een aanzienlijk draagvermogen en stijfheid in de ondersteuningsrichting vereist zijn, is het bereik van de beweging meestal minder dan 5 graden. Daarom vereisen de modernste positioneringsmechanismen grote totale mechanische volumes. Dit belemmert een wijdverbreide toepassing van verder superieure elastische scharnieren op grote schaal".
De onderzoeksgroep van Brouwers richt zich op het vergroten van het bewegingsbereik en het ondersteunen van de stijfheid en belastbaarheid van elastische scharnieren. "We waren een van de eersten die grote bewegingen combineerden met een hoge ondersteuningsstijfheid, en we hebben er een aantal laten zien die verder gaan dan de state-of-the-art elastische scharnieren. Als we de beperkte belastbaarheid van de verder uitstekende eigenschappen van elastische scharnieren kunnen beperken, worden het keystone-elementen en gaan we voorbij de algemene mechanische ontwerpparadigma's. Het zal ze van gespecialiseerde precisietoepassingen naar mainstream toepassingen duwen, waardoor nieuwe mogelijkheden en toepassingen binnen bereik komen".
De onderzoeksgroep ontwikkelt ook een "topologiesynthesemethode" om een diepgaand inzicht te krijgen in hoe de voordelen van elastische vervorming kunnen worden gebruikt om systematisch ongekende belastingen te verkrijgen in combinatie met grote bewegingen.
Dit werk speelt in op de opkomende behoefte aan flexibele implantaten, compactere vacuüm- en cryogene precisiefasen, ruimte-inzetmechanismen en complexe robottoepassingen die veel verder gaan dan de huidige stand van de techniek. Dit is nu pas mogelijk dankzij de recente ontwikkelingen in zijn groep: het inzicht in het ontwerp van een groot scala aan elastische elementen en de snelle en efficiënte multibody modellering daarvan.
Tot slot maken de laatste ontwikkelingen in de additieve productietechnologie het mogelijk om een voorheen ongekende geometrische ontwerpvrijheid tegen lage kosten te realiseren, om deze hoeksteen-elastische-elementen te produceren.
Onderwijs
De basiskennisoverdracht van elastische mechanismen naar de nieuwe generatie van engineering professionals begint al in de Bachelor van Werktuigbouwkunde. Gedetailleerd ontwerp en optimalisatie van elastische scharnieren is onderdeel van een intensief gevolgde profielcursus binnen de master Werktuigbouwkunde, met meer dan 100 universiteitsstudenten en 5-10 extra industriële 'studenten' per jaar. Daarnaast geeft Brouwer ook les op verschillende congressen en twee keer per jaar op een industriële academie.
Over Dannis Brouwer
Dannis M. Brouwer is afgestudeerd in werktuigbouwkunde en mechatronisch ontwerp aan de Technische Universiteit Eindhoven, respectievelijk in 1998 en 2001, en in 2007 gepromoveerd aan de Universiteit Twente, Enschede. Van 2001 tot 2004 was hij als Mechatronics System Designer werkzaam bij het Philips Centre for Industrial Technology in Eindhoven. Van 2007 tot 2009 was hij in dienst bij Demcon Advanced Mechatronics, Enschede, als Senior Applied Research Engineer.
Momenteel is hij hoogleraar aan de Faculteit Engineering Technology van de Universiteit Twente. Hij is gespecialiseerd in het ontwerpen en modelleren van complexe mechatronische systemen, zoals op elastica gebaseerde mechanismen en micro-elektromechanische systemen. Hij is Associate Editor van Precision Engineering en is van 2015 tot 2017 directeur van de American Society for Precision Engineering geweest. Hij ontving grants voor 14 onderzoeksprojecten (met een totaal eigen budget van 5,5 miljoen euro), met 11 doctoraatsstudenten, 7 postdoctorale functies en 2 EngD-posten.
Persfoto's
Deze persfoto's kunnen zonder copyright restricties worden gebruikt.