Laser verstuurt onderwater-videobeeld

Op afstand bedienbare onderwatervoertuigen (ROV’s) worden steeds vaker ingezet voor bouw, onderzoek of booractiviteiten onder water. Deze handige voertuigjes zijn onder meer voorzien van camera zodat goed zicht kan worden gehouden op de werkzaamheden. Een beperkende factor daarbij is de verbinding tussen camera en monitoringstation aan boord van een schip waar operators hun werk doen. Hiervoor is het noodzakelijk meestal dat de ROV fysiek verbonden is met het schip via een lange kabel. Wetenschappers werken nu aan een tweewegsysteem met lasers waarmee simultaan ultra HD-videobeeld en besturingscommando's door het water kunnen worden verzonden.

Aan dit onderwater draadloze optisch communicatiesysteem (UWOC) wordt gewerkt door wetenschappers van  een universiteit in Saoedi Arabië. Het systeem is inmiddels succesvol getest in een laboratoriumomgeving. Hierbij werden signalen over een afstand van 4,5 meter verzonden en ontvangen door de ROV. De test werd zowel in helder oceaanwater als ziltiger water uit de haven uitgevoerd.

Het ultra HD videosignaal wordt aan boord van de ROV omgezet in extreem snelle pulssignaaltjes die door een groen laserdiode bij 520 nanometer worden verzonden. Dit signaal naar het schip verplaatst zich via het water en wordt ontvangen door een ontvanger met fotodiode die het lasersignaal weer omzet in videobeeld.

De ontvanger maakt gebruik van een 450 nm blauwe laser voor de dataverbinding naar de ROV. In de data die worden teruggestuurd zitten niet alleen de besturingscommando’s van de operator maar ook informatie over de signaalkwaliteit van het ontvangen beeld. Op basis hiervan past de ROV het vermogen en de modulatie van het videosignaal aan zodat de helderheid van het water kan worden gecompenseerd. Is het water behoorlijk helder, dan kunnen er meer videopakketjes met hogere snelheid worden verzonden. In zouter water wordt de videokwaliteit behouden door de transmissiesnelheid te verlagen.

Nieuwe robot voor schedelbasischirurgie ontlast chirurgen

Een gat uitboren in de schedelbasis vraagt bijzonder veel van een chirurg; de ingreep moet uiterst nauwkeurig gebeuren en kost vaak heel veel tijd. Onderzoekers van de TU Eindhoven hebben daarom een operatierobot ontwikkeld om deze taak over te nemen. De robot kan met sub-millimeterprecisie automatisch en veilig een holte frezen van de gewenste vorm en afmetingen. Jordan Bos promoveerde 16 april op de robot die hij ontwierp en bouwde. De robot zal naar verwachting binnen vijf jaar zijn eerste operatie uitvoeren.

Chirurgen maken jaarlijks bij meer dan honderdduizend mensen wereldwijd een gat in de schedelbasis, bijvoorbeeld om een infectie of kanker te behandelen, of om een cochleair implantaat te plaatsen, een gehoorimplantaat. Dit is een delicate taak, want ze komen nogal wat structuren tegen die ze zeker niet mogen raken, zoals de gezichts- en de smaakzenuw, het binnenoor en het evenwichtsorgaan. Daar komt bij dat botvijlsel en bloed het zicht door de microscoop belemmert tijdens de ingreep. De chirurg moet dan ook met uiterste concentratie werken, en dat vaak uren aaneen, in een oncomfortabele houding.

Operaties bestuderen

Op verzoek van KNO-arts en schedelbasischirurg Dirk Kunst van het Radboud UMC in Nijmegen ontwikkelde Jordan Bos een robot om dit soort operaties deels of geheel over te nemen. Hij bezocht eerst zo’n twintig schedelbasisoperaties om deze ingrepen te bestuderen, en bedacht daarna zo’n twintig concepten. Van het beste concept maakte hij een detailontwerp en bouwde een prototype, dat nu klaar is en waarmee de eerste technische testen inmiddels zijn gedaan.

Geavanceerde arm

De robot, met de naam RoBoSculpt, werkt op basis van nauwkeurige instructies van de chirurg. Die geeft op CT-beelden van de schedel van de patiënt nauwkeurig aan welk stuk bot de robot weg moet halen. De robot is feitelijk een zeer geavanceerde arm, die een bestaand chirurgisch boorapparaat vasthoudt. Voor de operatie wordt het hoofd nauwkeurig gefixeerd; daarna boort en freest de robot de gewenste holte uit.

Doorwerken

Doordat de robot in principe sneller werkt, kan de duur van de ingreep korter worden. De verwachting is dat de robot nauwkeurigere ingrepen mogelijk maakt, met kortere hersteltijd, en dat er minder complicaties en hersteloperaties zullen zijn. Dat zou dit soort operaties minder belastend maken voor de patiënt en minder kostbaar. Verder kunnen chirurgen er baat bij hebben doordat een belastende taak wordt overgenomen, wat bovendien een drempel wegneemt om tot op hogere leeftijd door te werken.

Zeven assen

De robot is eigenlijk een geavanceerde computergestuurde freesmachine, ofwel een CNC-frees-machine. Hij heeft zeven bewegingsassen om alle mogelijke hoeken te kunnen maken. Ondanks het hoge aantal assen is het apparaat zeer nauwkeurig, dankzij de compactheid, de hoge stijfheid, het lage gewicht en de minimale speling op de assen. Ook kan de robot goed afgedekt worden met een steriele hoes, wat belangrijk is in de operatiekamer.

Schedelbasischirurg Dirk Kunst, die als co-promotor Bos mee begeleidde, is enthousiast over de robot. “Dit is een belangrijke stap naar de operatiekamer van de toekomst. RoBoSculpt is een optimale samenwerking tussen de chirurg en de machine; ze vullen elkaar echt aan om het beste resultaat te behalen voor de patiënt.”

Ervaring opdoen

De eerste pre-klinische testen met de robot gaan dan ook nog dit jaar plaats vinden, bij het Radboud UMC. De eerste ingreep op mensen zou over twee tot drie jaar kunnen plaatsvinden. Een mogelijke eerste stap qua invoering is dat de robot het voorbereidende werk doet, en de chirurg zelf het cruciale laatste deel, om zo op een veilige manier ervaring op te doen met de robot. Het is de bedoeling dat het bedrijf Eindhoven Medical Robotics, de robot naar de markt gaat brengen in samenwerking met de TU Eindhoven.

Niet te fixeren

Een robot die voorgeprogrammeerd een chirurgische ingreep uitvoert, is een nieuwe ontwikkeling. Toch denkt Bos niet dat er op korte termijn robots komen die allerlei andere operaties kunnen uitvoeren. “Het principe van deze robot is alleen toepasbaar bij precisie-ingrepen op harde weefsels, vooral bot. Zacht weefsel is niet nauwkeurig genoeg te fixeren.”

Bron: TU Eindhoven

Foto: Bart van Overbeeke

Plantaardige biefstuk krijgt plaats in schap vleesvervangers

Vleesvervangers krijgen steeds meer plaats in het schap van de Europese supermarkt. Hier komt nu ook plantaardige biefstuk bij. Producent Vivera levert volgende week de eerste 100 procent plantaardige biefstuk ter wereld aan de 400 winkels van de Britse supermarktketen Tesco. Volgende maand volgen Nederlandse supermarkten en vanaf de tweede helft van dit jaar ligt de biefstuk ook in Duitse, Franse en Italiaanse winkels.

Vivera in Holten – met een weekproductie van meer dan 1 miljoen vleesvervangende producten een van de drie grootste producenten in Europa – verwacht dit jaar nog miljoenen biefstukken te produceren. De vleesvervangers zijn in 23 Europese landen en bij zo’n 25.000 supermarkten verkrijgbaar.

De biefstuk, gemaakt van plantaardige ingrediënten als tarwe en soja, is geschikt voor vegetariërs, veganisten en flexitariërs. Gert Jan Gombert van Vivera: “Een grote groep vegetariërs, veganisten en flexitariërs heeft al vele jaren enorme interesse in een dergelijk product. Met de doorbraak van grootschalige productie kan een grote groep consumenten genieten van dit zeer smaakvolle plantaardige product. De geur, smaak en bite zijn nauwelijks te onderscheiden van echte biefstuk en wij zijn ervan overtuigd dat het in een grote behoefte voorziet. Het is van groot belang dat we minder vlees eten, zowel voor onze eigen gezondheid, dierenwelzijn en voor onze planeet. Innovatieve en hoogwaardige plantaardige producten kunnen hieraan een belangrijke bijdrage leveren.’

Vivera voegt het nieuwe product toe aan het assortiment Plantaardig waarin al Falafel, Gehakt, Bean Burger en een Zigeuner Schnitzel te vinden zijn. De producent in Holten brengt sinds 1990 een assortiment vegetarische en plantaardige maaltijdcomponenten in de segmenten Vegetarisch, Lupine en Biologisch.

De focus van Vivera ligt op het realiseren van een productassortiment dat voor het eind van dit jaar voor 100 procent uit plantaardige producten bestaat. Het assortiment omvat ruim 40 vleesvervangende producten die zijn samengesteld uit onder meer tarwe, soja, erwten, mais, rijst en groenten.

De producent van vleesvervangers is Founding Member van de Green Protein Alliance en mede-oprichter van Het Planeet (Platform Duurzame Eiwitten). Beide organisaties stimuleren de eiwittransitie van dierlijke naar plantaardige eiwitten. Dit is beter voor mens, dier en milieu en levert nieuwe marktkansen op voor alle partijen in de keten. Het bedrijf heeft tevens met de Dutch Tofu Company een geavanceerde productiefaciliteit voor tofu in Europa.

Grootschalig plantaardig produceren wordt de toekomst

De ontwikkeling van plantaardige biefstuk past in het innoveren van gezonde en kwalitatief hoogwaardige vleesvervangende producten. Grootschalig plantaardig produceren wordt de toekomst; de interesse van consumenten in gezondere en duurzamere voeding neemt in grote delen van Europa sterk toe. Zo eet inmiddels tweederde van de Nederlanders een dag of meer per week geen vlees meer.

Volgens de FAO (Food and Agriculture Organization van de VN) zal de wereldconsumptie bij onveranderd beleid verdubbelen in 2050. De productie van plantaardige voeding biedt voordelen als gevolg van een veel lagere milieubelasting en druk op schaarse hulpmiddelen als landbouwgrond en water.

Nieuwe doorbraak in batterijen laat elektrische auto langer rijden

Imec, ’s werelds toonaangevende onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica, energie en digitale technologie, en partner in EnergyVille, kondigde vandaag een belangrijke doorbraak aan op het vlak van batterijen. Onderzoekers ontwikkelden een nieuw nanomateriaal voor vastestof Li-ion batterijen en demonstreerden het in een batterijcel. De cel scoort beter dan andere vastestof-batterijen. En ook al zijn deze batterijen nog niet zo goed als huidige Li-ion batterijen met een vloeibaar elektroliet, toch zullen ze deze in de toekomst overtroeven. Zoveel zelfs dat we straks de helft meer afstand kunnen rijden met onze elektrische wagen. De resultaten worden deze week voorgesteld tijdens de IDTechEx Show in Berlijn.

Nieuw nanomateriaal

Imec, ’s werelds toonaangevende onderzoeks- en innovatiehub op het vlak van nano-elektronica, energie en digitale technologie, en partner in EnergyVille, kondigde vandaag een belangrijke doorbraak aan op het vlak van batterijen. Onderzoekers ontwikkelden een nieuw nanomateriaal voor vastestof Li-ion batterijen en demonstreerden het in een batterijcel. De cel scoort beter dan andere vastestof-batterijen. En ook al zijn deze batterijen nog niet zo goed als huidige Li-ion batterijen met een vloeibaar elektroliet, toch zullen ze deze in de toekomst overtroeven. Zoveel zelfs dat we straks de helft meer afstand kunnen rijden met onze elektrische wagen. De resultaten worden deze week voorgesteld tijdens de IDTechEx Show in Berlijn.

Elektrische auto’s breken nog niet echt door bij het grote publiek. Een van de redenen hiervoor is de beperkte actieradius en lange oplaadtijd, ondanks voortdurende verbeteringen op dit vlak. Vandaag rijden elektrische auto’s rond met natte Lithium-ion (Li-ion) batterijen. ‘Nat’ omdat het elektroliet in de batterij een vloeistof is. Dat elektroliet is het hart van de batterijen; het zorgt voor het transport van de Lithium-ionen tussen de twee polen van de batterij. De onderzoekswereld werkt aan een nieuw type batterijen op basis van een vast elektroliet. Zo’n batterijen beloven een hogere energiedichtheid (meer energie voor zelfde volume), betrouwbaarheid en levensduur, en een hogere oplaadsnelheid.  

Betere batterij

Tot nu toe waren de vastestof-batterijen geen echt succes. De geleidbaarheid van het vastestof-elektroliet was nog veel te laag waardoor enkel heel dunne batterijen (voor sensoren) tot de mogelijkheden behoorden. Het nieuwe vaste elektroliet dat imec ontwikkelde brengt daar verandering in. Met een energiedichtheid van 200 Wh/liter en een laadsnelheid van 0,5C (2 uur) scoort de prototypebatterij met het nieuwe elektroliet aanzienlijk beter dan andere vastestof-batterijen. En als alles volgens plan verloopt, zal het met de nieuwe technologie mogelijk zijn om tegen eind 2018 zelfs de meeste vloeibare Li-ion batterijen te evenaren en ze in de jaren nadien te overtreffen.

“We werken met een nanocomposiet materiaal dat wordt aangebracht als vloeistof en pas achteraf in een vaste stof wordt omgezet,” verduidelijkt Philippe Vereecken, hoofdonderzoeker en programmaleider bij imec. “Dat heeft als grote voordeel dat batterijfabrikanten hun productieproces niet drastisch moeten gaan veranderen als ze dit nieuw soort batterijen willen gaan maken. Ons uiteindelijke doel is om elektrolieten te ontwikkelen met een geleidbaarheid die tien keer beter is dan de huidige vloeibare elektrolieten.”

Imec doet dit onderzoek samen met materiaalleveranciers en batterijfabrikanten en zette daarom een innovatieprogramma op. “Dit is essentieel als we snel vooruitgang willen boeken en als we mensen snel willen laten genieten van de vele voordelen van deze innovatie,” besluit Vereecken.

Bron: Imec

Additieve productie helpt marineschepen op leeftijd in de vaart te houden

De Amerikaanse marine wil onderdelen voor verouderde marineschepen gaan 3D-printen. Het ontwikkelen van 3D-modellen van deze onderdelen is echter een tijdrovend proces. GE Global Research, een divisie van GE gericht op technologische ontwikkelingen, heeft daarom 9 miljoen dollar beschikbaar gekregen van het Amerikaanse Office of Naval Research om een methode te ontwikkelen om dit proces te versnellen.

Marineschepen hebben een lange levensduur; de gemiddelde leeftijd van schepen in de Amerikaanse marine bedraagt 17 jaar. Het oudste Amerikaanse marineschip dat vandaag de dag nog in gebruik is werd in 1970 te water gelaten. Het in de vaart houden van dit soort schepen op leeftijd is een flinke uitdaging, onder meer omdat veel onderdelen niet langer geproduceerd worden. Deze onderdelen moeten daarom op maat worden ontwikkeld, wat veel tijd in beslag neemt. 

Onderdelen sneller produceren

De Amerikaanse marine kijkt daarom naar additieve productie om vervangende onderdelen sneller te produceren. Deze vorm van productie maakt het mogelijk onderdelen in een zeer kleine oplages of zelfs een oplage van één te produceren. Onderdelen voor oudere machines die hierdoor niet langer interessant zijn voor fabrikanten om via traditionele productietechnologieën te produceren, kunnen hierdoor toch gemaakt worden. 

Hiervoor zijn echter wel 3D-modellen nodig. Het opnieuw ontwikkelen van een bestaand onderdeel neemt veel tijd in beslag. Om dit proces te versnellen ontwikkelt GE Global Research in samenwerking met onderzoekers van GE Aviation, GE Additive, Honeywell, Penn State, Lawrence Livermore National Laboratory, Navy Nuclear Lab en het National Center for Defense Manufacturing and Machining zogeheten ‘digital twins’. Dit zijn levende en ‘lerende’ digitale modellen van fysieke objecten zoals onderdelen van een marineschip. De modellen zijn gebaseerd op model-gebaseerde data van het onderdeel en sensor-gebaseerde data van 3D-metaalprinters. 

Single source of truth

De modellen worden continu vernieuwd, zodat het digitale model continu een exacte replica is van zijn fysieke tegenhanger. Digital twins dienen hierdoor als een ‘single source of truth’ voor alle gegevens gerelateerd aan het onderdeel. Denk hierbij aan informatie over de huidige staat en prestaties van het object, maar ook aan de staat waarin het object op eerdere momenten in zijn geschiedenis verkeerde en de prestaties die het toen leverde. Dit maakt het mogelijk op basis van een digital twin onder meer analyses uit te voeren om signalen op te sporen die kunnen wijzen op aanstormende problemen. 

GE Global Research wil deze digital twins nu dus gaan inzetten om sneller een 3D-printbaar model te kunnen creëren van onderdelen van onder meer marineschepen. Dit is tot nu toe een flinke uitdaging, aangezien aan dergelijke modellen strenge eisen verbonden zijn. “De belangrijkste uitdaging met industrieel 3D-printen is het additief bouwen van een onderdeel dat exact dezelfde materiële samenstelling en eigenschappen bevat als het originele onderdeel dat via subtractieve methoden is geproduceerd. Met de missiekritieke apparatuur van de marine is er geen ruimte voor afwijkingen in de prestaties van materialen of productiefouten”, legt Ade Makinde, Principal Engineer Additive Technologies bij GE Global Research, uit. 

Van jaren naar weken

Met behulp van digital twins verwacht GE Global Research niet alleen aan deze eisen te kunnen voldoen, maar 3D-modellen ook veel sneller te kunnen ontwikkelen dan nu mogelijk is. “Met hedendaagse technologie kan het ontwerpen van een nieuw onderdeel jaren in beslag nemen. We denken dit te kunnen verkorten tot weken met de unieke oplossingen die nu in ontwikkeling zijn”, aldus Makinde. 

Binnen het project wordt gebruik gemaakt van een techniek om foutloos te kunnen printen die wordt ontwikkeld binnen het Accelerated Certification of Additively Manufactured Metals project van de Lawrence Livermore National Laboratory. Deze techniek maak gebruik van simulaties om het eindresultaat van het printproces te kunnen voorspellen, zodat problemen in het ontwerp vooraf aan het printproces kunnen worden ontdekt en verholpen. Niet alleen zorgt dit ervoor dat prints minder vaak mislukken, ook kan dit helpen het certificeren van 3D-geprinte onderdelen die voor kritieke toepassingen worden gebruikt te versnellen. 

Onderdelen voor klassieke Porsche’s

In andere sectoren wordt al langer gebruik gemaakt van additieve productie om onderdelen in kleine oplages te produceren. Zo produceert Porsche sinds begin dit jaar met behulp van 3D-printers onderdelen voor klassieke Porsche’s. De autofabrikant produceerde deze onderdelen voorheen via traditionele productiemethoden, maar kon deze niet efficiënt in kleine oplages produceren. Het bedrijf had hierdoor moeite onderdelen waar weinig vraag naar is in productie te houden. Additieve productie maakt het mogelijk onderdelen in kleinere oplages te printen, waardoor dit wel mogelijk is. 

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: GE (foto)
Bron: Lawrence Livermore National Laboratory
Bron: Porsche

Volvo kondigt eerste volledig elektrische vrachtwagens aan

Volvo Trucks kondigt de Volvo FE Electric aan. Deze volledig elektrisch aangedreven vrachtwagen is ontwikkeld voor zwaardere taken, zoals stedelijke distributie en het ophalen van afval. Het is de tweede elektrische vrachtwagen die Volvo Trucks in drie weken tijd aankondigt. Het bedrijf introduceerde begin april de Volvo FL Electric, een 16-tons vrachtwagen die eveneens volledig elektrisch wordt aangedreven.

De Volvo FE Electric is om een 27-tons vrachtwagen met twee elektromotoren die gezamenlijk een piekvermogen van 370 kW en een continu vermogen van 260 kW kunnen leveren. De elektromotoren hebben een ieder koppel van 425 Nm en leveren 850 Nm koppel in totaal. De vrachtwagen is voorzien van een Volvo-transmissie met twee versnellingen. 

Bereik van 200 kilometer

De elektromotoren worden aangedreven met behulp van lithium-ion accu’s, die afhankelijk van de configuratie een capaciteit tussen de 200 en 300 kWh leveren. Hiermee heeft de Volvo FE Electric een bereik tot 200 kilometer. De accu’s kunnen worden opgeladen met twee oplaadsystemen: een 22 kW systeem voor AC-opladen via het lichtnet en een 150 kW systeem voor DC-snelladen via CCS/Combo2. Met behulp van het snellaadsysteem kunnen de accu’s in anderhalf uur worden opgeladen tot 300 kWh. Indien gebruik wordt gemaakt van het AC-oplaadsysteem neemt dit proces circa 10 uur in beslag. 

De Volvo FE Electric wordt vanaf 2019 in Europa verkocht. Het eerste exemplaar dat wordt geleverd is een vuilniswagen, waarvan de opbouw is ontwikkeld in samenwerking met carrosseriebouwer Faun. Deze elektrische vuilniswagen wordt vanaf begin 2019 ingezet in Hamburg, de op één na grootste stad van Duitsland. Prof. Dr. Rüdiger Siechau, CEO bij Stadtreinigung Hamburg, licht toe: “Op dit moment stoot elk van onze 300 conventionele vuilniswagens circa 31.300 kg kooldioxide per jaar uit. Een elektrisch aangedreven vuilniswagen met een accu die een volledige dienst van acht tot tien uur meegaat, is een technologische doorbraak. Een ander voordeel is het feit dat Stadtreinigung Hamburg klimaatneutrale elektriciteit produceert die kan worden gebruikt om de accu’s op te laden.”

Volvo FL Electric

Volvo Trucks  kondigde drie weken geleden zijn eerste volledige elektrische vrachtwagen aan: de Volvo FL Electric. Deze 16-tons vrachtwagen is voorzien van een elektromotor met een piekvermogen van 185 kW en een continu vermogen van 130kW. Het koppel bedraagt 425 Nm. Net als zijn grotere broer is de Volvo FL Electric voorzien van een versnellingsbak met twee versnellingen. 

De Volvo FL Electric kan worden voorzien van twee tot zes lithium-ion accu’s, die een capaciteit leveren van 100 tot 300 kWh. Indien voor zes accu’s wordt gekozen loopt de actieradius op tot 300 kilometer, meldt Volvo Trucks. Net als de Volvo FE Electric kan het 16-tons model worden opgeladen met behulp van een 22kW AC-oplaadsysteem of een 150kW DC-snellaadsysteem. Met het 150kW systeem kunnen de accu’s in één tot twee uur worden opgeladen tot 300 kWh, terwijl dit proces met de AC-lader 10 uur in beslag neemt. 

Minder overlast door commerciële activiteiten

“Met de introductie van de Volvo FE Electric kunnen we een complete reeks elektrisch aangedreven trucks aanbieden voor werkzaamheden in de stad. We zetten hiermee opnieuw een strategische stap in de ontwikkeling van ons totaalaanbod voor elektrisch aangedreven transportoplossingen. Dit biedt mogelijkheden voor nieuwe vormen van samenwerking met steden die zich richten op het verbeteren van de luchtkwaliteit, het verminderen van verkeerslawaai en het voorkomen van files in de spits. Commerciële activiteiten kunnen namelijk met weinig lawaai en zonder uitlaatgassen ’s ochtends vroeg of ’s avonds laat worden uitgevoerd”, aldus Claes Nilsson, President Volvo Trucks.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: Volvo Trucks (foto)

Vlaanderen en Nederland zetten zeewierteelt op de kaart

De Noordzee is prima geschikt voor de teelt van diverse soorten zeewier met economische mogelijkheden. In Vlaanderen ligt een zee van kansen in de keten voor bedrijven en kennisinstellingen, ziet het consortium SeaConomy. De zeewierketen krijgt ook in ons land steeds meer interesse.

Zeewieren zijn momenteel nog erg nieuw. Hoewel er wereldwijd 25 miljoen ton zeewieren worden geproduceerd blijven mogelijkheden voor innovatie en milieu in Europa nog grotendeels onderbenut.

In Vlaanderen is inmiddels het eerste proefproject Value at Sea met lokale kweek, verwerking en vermarkting opgestart. Over een jaar of zeven kunnen er in het Belgische deel van de Noordzee zeewieren voor voedingsproducten en voeder worden gekweekt. Nog een jaar of tien later bieden grootschalige gekweekte en geraffineerde zeewieren kansen voor biomaterialen.

Zo ziet SeaConomy de toekomst voor Vlaams zeewier:

• De Noordzee is uitermate geschikt voor de teelt van Atlantische wakame, suikerwier, blaaswier, zee-eik, zee-sla, dulse, nori, en Iers mos. Er zijn zes zoekzones bepaald en voorgesteld voor het mariene ruimtelijk plan (2020-2026). In een daarvan is proefproject Value at Sea begonnen.

• Zo’n 15 Vlaamse bedrijven zien na experimenten met zeewieren dat de commerciële interesse in de voedings-, voeder- en agrosector groeit. Dit komt door het lokale aspect, versheid, duurzaamheid, smaak, kleurenpallet, unieke samenstelling en bioactieve eigenschappen van zeewier.

• Zeewieren hebben op korte termijn het meeste potentieel als additief (< 10% bijmenging) in voeding en voeders vanwege deze eigenschappen, de natuurlijke oorsprong uit zee en hun lokale of Europese herkomst. De lokale vraag vanuit de voedings- en voedersector kan qua ruimtegebruik volledig door kweek in Belgische wateren worden gedekt.

• Zeewieren om voeding of voeders te verduurzamen is mogelijk, maar ze moeten dan gangbare niet-duurzame elementen (zoals soja) deels of volledig vervangen. Om zeewier concurrerend te kunnen inzetten als eiwitbron in voeders is een constante aanvoer van grote volumes zeewieren tegen een lage kostprijs noodzakelijk. Voor dergelijke scenario’s is nog enkele jaren onderzoek en ontwikkeling noodzakelijk.

Hoe de toekomst van zeewier in Vlaanderen tussen 2025 en 2035 eruit ziet is te downloaden via

http://fabriekenvoordetoekomst.be/sites/default/files/Attachments/Visiet…

Ook Nederland werkt aan zeewierprojecten

Ook Nederland werkt aan zeewierprojecten. Zo is ons land betrokken bij Bio4Safe van het Interregprogramma de 2 Zeeënregio, de kustregio’s langs de zuidelijke Noordzee en Het Kanaal. Doel van het project is de rol van biostimulanten zoals zeewierextracten en bacteriën met innovatieve meetsensoren in de praktijk testen om het nutriënten- en waterverbruik in de tuinbouw te verminderen. De 2 Zeeënregio kent een intensieve tuinbouw die vraagt om grote hoeveelheden water en meststoffen.

Dit project wil het water- en nutriëntenverbruik via zeewierextracten en bacteriën verminderen. Deze biostimulanten verhogen de efficiency van nutriëntengebruik, de tolerantie tegen abiotische stress en de kwaliteit van planten. Door die biostimulanten te combineren met innovatieve plantsensoren hopen de onderzoekers het verbruik van water en meststoffen met respectievelijk 20 en 10 procent te verminderen. Ook wordt gefocust op mogelijkheden op basis van zeewier voor het creëren van economische kansen voor zeewierproducenten in de 2 Zeeënregio.

De Stichting Noordzeeboerderij is met Wageningen University & Research druk bezig met het testen van een van de eerste zeewieroogsten. Dit najaar beginnen proeven met nieuwe teelten en met drijvende zonnepanelen. Ook windparken hebben belangstelling; de Noordzeeboerderij verwacht op termijn binnen windparken een zeewierlocatie te beginnen. Dit maakt deel uit van het vierjarige Maatschappelijk Innovatie Programma Seaweed for Food and Feed, waarin beide partners en het bedrijfsleven samenwerken aan een duurzame zeewiersector met multifunctionele zeewierboerderijen in de Noordzee verbonden met een keten voor logistiek, verwerking en afzet naar de voedingsmiddelenindustrie. Staatssecretaris Martijn van Dam van Economische Zaken investeerde 5 miljoen euro in het programma dat duurt tot voorjaar 2021.

Fontys stelt metaalprinter open voor maakbedrijven in regio

Fontys Centre of Expertise Hightech Systems & Materials (CoE HTSM) heeft een metaalprinter geïnstalleerd. Vragen van bedrijven uit de regio over hoe 3D-printing kan worden gebruikt, zullen door studenten, docent-onderzoekers en medewerkers van de bedrijven worden opgepakt, waarbij de printer een belangrijke rol zal spelen. De Trumpf TruPrint 1000 biedt deze bedrijven, en natuurlijk de studenten van Fontys, de kans om de laatste toepassingen in 3D-printen te ontdekken

Fontys merkt in haar contacten met de maakindustrie in Zuidoost-Brabant dat er veel behoefte is aan onderzoek naar praktische toepassingen van 3D metaalprinting. Bekende toepassingen tot nu toe zijn in de medische industrie (implantaten) en de machine-industrie, waarvoor onderdelen op maat kunnen worden gemaakt.

,,Er staat echter nog maar een handjevol metaalprinters in het land. En er zijn, zeker in deze Brainportregio, veel meer bedrijven die zich afvragen of 3D metaalprinting (ook wel additive manufacturing genoemd) voor hen een meerwaarde kan hebben”, vertelt 3D-print expert Rein van der Mast. ,,Wij hebben regelmatig tekenaars, ontwerpers en constructeurs over de vloer van die bedrijven. Behalve de theorie kunnen we hen nu ook de praktijk laten zien.’’

Compact

De Trumpf TruPrint 1000 wordt veelal gebruikt om kleine, complexe componenten te printen. Fontys heeft deze machine gekozen omdat dit een compacte machine is die snel is bij het vervaardigen van werkstukken met een gering volume, terwijl de machine voldoende representatief is voor de grote metaalprinters. ,,Voor ons is het belangrijk dat je snel een resultaat hebt. We kunnen nu in korte tijd allerlei variabelen die het werkstuk beinvloeden onderzoeken, met inbegrip van hun onderlinge wisselwerking. Daarbij beschikken we hier over allerlei voorzieningen om de geprinte stukken te beproeven”, aldus Van der Mast.

De machine wordt ook ingezet in het kader van de Open Learning Labs dat het Centre of Expertise HTSM binnenkort zal lanceren. Bedrijven kunnen via e-learning op het internet hun expertise vergroten op het gebied van robotics, additive manufacturing/3D printing en agro-mechatronics. Het geleerde wordt naar behoefte in de praktijk gebracht in fysieke labs, waaronder dat rond de nieuwe metaalprinter.

Fontys HTSM biedt daarnaast (kortlopende) trainingen aan in combinatie met Topology Optimization, Design for Additive Manufacturing , Post Processing en Materials.

Over Fontys Centre of Expertise HTSM
Samen met bedrijven in de regio Zuidoost-Nederland heeft Fontys, op initiatief van het ministerie van OC&W, in 2013 het Centre of Expertise Hightech Systems & Materials (CoE HTSM) opgezet. Dit is uitgegroeid tot een ontmoetingsplek tussen onderwijs en praktijk op het gebied van robotics, additive manufacturing/3D-printing en agro-mechatronics.

Over Trumpf
Trumpf is een oorspronkelijk Duitse, wereldwijde onderneming voor gereedschapsmachines, laser en elektronica voor industriële toepassingen. 3D metaalprinting is een van de expertisegebieden van het bedrijf.

Bron: Fontys.

Geluidonderdrukkende ramen zorgen voor meer stilte

Nu de zomer weer voor de deur staat, gaat er af en toe niets boven een fris briesje door een openstaand raam. Het geluid van de straat kan daarbij echter behoorlijk storend zijn. Geïnspireerd door de geluiddempende techniek die ook in koptelefoons wordt gebruikt, ontwikkelden onderzoekers van de Nanyang Technological University uit Singapore een systeem dat storend geluid van buiten actief kan verminderen.

Geluidonderdrukkende systemen blokkeren niet het geluid maar bestrijden het actief met hun eigen geluidsgolven. Dergelijke systemen maken gebruik van een microfoon waarmee het binnenkomende geluid wordt beluisterd. Algoritmen analyseren dit geluid en genereren een tegenovergestelde uitvoering daarvan die via luidsprekers wordt ‘uitgezonden’. Wanneer de twee geluiden samenkomen, wordt het omgevingsgeluid van buiten, bijvoorbeeld in de vorm van toeterende auto’s of herrie van de bouwplaats, gedempt.

Deze actieve geluidonderdrukkende technologie wordt veel gebruikt in koptelefoons, headsets, helmen, auto’s en zelfs in anti-snurkproducten. De wetenschappers uit Singapore willen het nu ook op ramen gaan gebruiken. Het prototype hiervan is inmiddels een feit. Deze is opgebouwd uit een netwerk van kleine apparaatjes met microfoon, luidspreker en verwerkingseenheid. Wanneer deze over een raamrooster worden aangebracht kan geluid worden herkend voordat het raam wordt bereikt en real-time worden verwerkt. De grote uitdaging hierbij is de grote open ruimte waarin het geluid moet worden beheerst. Het prototype berekent niet alleen de juiste hoeveelheid en soort anti-geluid, maar verzendt dit ook nog eens voordat het geluid het gebouw kan binnenkomen.

Het systeem is getest in een replica van een kamer, compleet met deuren en ramen, binnen een geluidsdichte ruimte. De geluiden van bouwplaats of passerende vliegtuigen, treinen en auto’s werden vervolgens gesimuleerd. Volgens de onderzoekers wordt het geluid hiervan tot max. 50 procent onderdrukt. Enige nadeel aan het huidige prototype: de herrie mag dan minder zijn, door de omvangrijke installatie neemt de ‘visuele vervuiling’ behoorlijk toe. Er wordt nu dan ook ingezet om verdere miniaturisering.

In onderstaande video wordt het geluidonderdrukkende systeem gedemonstreerd.

Klant haalt boodschappen uit de muur

De klant van Carrefour haalt zijn boodschappen nu ook uit de muur. Bij de Hypermarkt van Waterloo begon de supermarkt met de eerste automatische food drive waar de klant zijn bestelling uit een kastje kan nemen. In de muur met daarin metalen kastjes kunnen zowel online bestelde versproducten als droge kruidenierswaren worden neergezet.

De klant bestelt de producten online bij de winkel in Waterloo en kan deze vanaf de volgende dag ophalen. Daarbij kan hij dagelijks kiezen uit twee tijdstippen: tussen 11.00 en 15.00 uur en tussen 16.00 en 23.00 uur. In de praktijk kan de klant zijn bestelling ook na 23.00 uur afhalen. In totaal kunnen er ongeveer 50 bestellingen per dag bij de food drive worden afgehaald.

Om zijn inkopen bij de muur mee te kunnen nemen geeft de klant de code in die hij per sms heeft gekregen, hij scant de QR-code die op het scherm verschijnt en betaalt vervolgens via de bank app. Wanneer de bestelling is betaald, gaat de deur van het kastje open. De klant ontvangt ook details van de bestelling en zijn ticket.

Een variant van eten uit de muur halen was de Wall die de Amsterdamse maaltijdenwinkel Bilder&DeClercq enkele jaren geleden opende bij het hoofdkantoor van Google in Amsterdam.

Werknemers konden hier bij de bestelmuur dagelijks voor 16.00 uur ingrediënten voor gerechten voor maaltijden bestellen en betalen met een app. Een fietskoerier leverde de bestelde verse ingrediënten met recept vervolgens op kantoor af. Bilder&DeClercq sloot dit voorjaar de winkel en richt zich nu uitsluitend op online bestellingen van maaltijdboxen.

Afhalen bij winkels

Net als diverse andere supermarktformules opereert ook Carrefour al met food drive afhaalpunten om het afhalen van bestelde boodschappen gemakkelijker te maken. De keten heeft nu ongeveer 193 van deze automatische afhaalpunten en wil er binnen het jaar nog 50 openen.

Deze food drive afhaallocaties zijn uitsluitend geopend tijdens de openingsuren van de winkel. De klant bestelt hier online, de levering wordt in de winkel voorbereid en vervolgens – afhankelijk of ze alleen uit droge voeding of verse producten of een combinatie ervan bestaat – in een of meerdere kastjes van de automatische drive wordt geplaatst.

Bij de nieuwe automatische food drive kunnen bestelde boodschappen flexibeler worden afgehaald. Bestellingen die op vrijdag worden geplaatst met afhalen op zaterdag van 16.00 tot 23.00 uur kunnen ook op zondag worden opgenomen. Bestellingen die op zaterdag worden geplaatst zijn vanaf maandag beschikbaar.

Carrefour wil de automatische drive ook op andere locaties installeren, maar heeft hiervoor nog geen concrete plannen. “Er zijn weinig data gekend rond dergelijke systemen, maar op basis van ons leertraject in Waterloo bestaat inderdaad de kans dat we uitbreiden”, aldus de supermarktketen.

Autonoom navigeren zonder gedetailleerde kaarten

Een nieuwe navigatiemethode geeft autonome voertuigen de mogelijkheid te navigeren zonder gedetailleerde kaarten en zonder aanwezige wegmarkering. Autonoom navigeren wordt hierdoor ook mogelijk in bijvoorbeeld landelijke gebieden. De techniek is ontwikkeld door het Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) van MIT. 

Onderzoekers van CSAIL schrijven in een onderzoekspaper dat autonoom rijden een aanzienlijke positieve sociale impact kan hebben, maar de toepassing ervan in belangrijke mate wordt beperkt doordat de autonome voertuigen moeite hebben in landelijke gebieden te navigeren. Systemen voor autonoom rijden vertrouwen op dit moment over het algemeen op twee navigatiemethoden:

• navigeren door wegmarkeringen te volgen;
• navigeren op basis van zeer gedetailleerde en nauwkeurige kaarten.

Navigatie in landelijke gebieden

Beide methode zijn minder geschikt voor navigatie in landelijke gebieden. Zo ontbreekt in dergelijke gebieden in veel gevallen de wegmarkeringen of is deze van dusdanig slechte kwaliteit van autonome voertuigen moeite hebben de markeringen correct te registreren. Daarnaast is het in veel gevallen niet praktisch om gedetailleerde kaarten van landelijke gebieden te ontwikkelen. Dit doordat veel van deze gebieden zeer uitgestrekt zijn en de omgeving daarnaast door de aanwezigheid van veel vegetatie continu veranderd. 

MIT heeft daarom een nieuwe navigatietechniek ontwikkeld die autonome auto’s in staat stelt te navigeren zonder gedetailleerde kaarten van hun omgeving. De techniek combineert eenvoudige kaarten met basale informatie met een informatie verzameld van sensoren om veilig zijn weg te vinden. Het voertuig kiest hierbij een navigatiedoel binnen het bereik van zijn sensoren, waarna het navigatiesysteem aan de hand van de beschikbare eenvoudige kaart een route kiest. Sensoren meten vervolgens onder andere de afstand van het voertuig tot de zijkant van de weg om zeker te stellen dat het voertuig veilig op zijn eigen weghelft blijft. Ook zoeken deze sensoren continu naar obstakels, zoals mensen, dieren, voertuigen en andere objecten. Dit proces wordt continu herhaald totdat het voertuig zijn eindbestemming heeft bereikt. 

OpenStreetMap

De techniek maakt gebruik van OpenStreetMap, een project dat als doel heeft vrij beschikbare en vrij bewerkbare landkaarten te ontwikkelen. Deze kaarten worden gemaakt door vrijwilligers, die informatie over onder andere straten, rivieren, grenzen en gebieden verzamelen en opslaan in een openbare database. OpenStreetMap bevat ook informatie over de verkeersregels op wegen. De navigatietechniek van MIT bepaalt met behulp van GPS de locatie van het voertuig op deze kaarten. Door deze informatie te combineren met gegevens verzameld door sensoren die op het voertuig zijn aangebracht kan het voertuig zijn weg te vinden in gebieden waarvan geen gedetailleerde kaarten beschikbaar zijn.

De onderzoekers wijzen erop dat hun techniek het daarnaast mogelijk maakt een kaart van een veel groter gebied op te slaan op dezelfde hoeveelheid opslagruimte. Zo wijzen de onderzoekers op Jesse Levinson, Michael Montemerlo en Sebastian Thurn van het Stanford Artificial Intelligence Laboratory, die in het artikel ‘Map-Based Precision Vehicle Localization in Urban Environments’ in Robotics: Science and Systems in 2007 beschreven hoe zij een gedetailleerde 2D-kaart van ruim 32.000 kilometer weg wisten te comprimeren tot een databestand van ongeveer 200GB. Door een kaart met veel minder details te gebruiken kan een kaart van ditzelfde gebied worden verkleind tot slechts 3,5GB. 

Snelheden tot 108 kilometer per uur

De techniek is door MIT getest tijdens een experiment op ware schaal, waarbij een autonome Toyota Prius met behulp van het systeem in een landelijk gebied zijn weg wist te vinden. Dit voertuig is uitgerust met LIDAR-sensoren om de afstand tot objecten te detecteren en traagheidsmeetsystemen om onder meer de snelheid en rijrichting van een voertuigen te meten. De gegevens die door deze sensoren worden verzameld worden vertaald met behulp van software die draait op een standaard PC. Met behulp van het systeem kan het voertuig de weg tot 35 meter voor zich detecteren. 

De onderzoeker stellen dat dit voldoende is om een voertuig op veilige wijze met een snelheid van 30 meter per seconde, omgerekend zo’n 108 kilometer per uur, autonoom te laten rijden. Door de software op een grafische processor parallel te laten draaien verwachten de onderzoekers dat deze maximumsnelheid fors kan worden verhoogd. 

Meer informatie is te vinden in de onderzoekerspaper van het CSAIL van MIT.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: MIT
Bron foto: CSAIL van MIT

'Jonge ingenieurs willen iets voor Moeder Aarde betekenen'

In opleidingen en het werk van jonge ingenieurs moeten duurzame energie en circulariteit een grote rol gaan spelen dan nu het geval is. Dat is de belangrijkste uitkomst van een enquête van het Koninklijk Instituut Van Ingenieurs (KIVI). ‘Young professionals hebben een grote behoefte om iets goeds te doen voor Moeder Aarde.’

Jonge ingenieurs (<35 jaar) vinden dat ze in hun werk nu te weinig met duurzaamheid en circulariteit bezig zijn. Van de 160 geënquêteerden – representatief voor de young professionals – zegt 38 % helemaal niet of nauwelijks bezig te zijn met duurzaamheid, voor circulariteit is dat met 54 % zelfs meer dan de helft.  De resultaten van de enquête zijn gepubliceerd in de nieuwste uitgave van De Ingenieur.

Optimisme

Er leeft duidelijk een wens om groener bezig te zijn; dat geldt bij beide onderwerpen voor bijna de helft van de jonge ingenieurs (49 % voor duurzaamheid en 48% voor circulariteit). Het percentage waarvoor dat niet hoeft, ligt voor duurzaamheid op 20 % en voor circulariteit op 17 %. Tegelijk is er optimisme over de toekomst: de jonge ingenieurs denken dat er voor beide onderwerpen meer ruimte komt.

‘De wens om meer met duurzaamheid en circulariteit bezig te zijn, zit dicht bij de verwachting dat dit ook zal gaan gebeuren’, zegt ir. Daniël Poolen van KIVI. ‘Het betekent dat het onderwerp leeft op het werk en tegelijk dat het voor de motivatie en betrokkenheid van de ingenieurs belangrijk is dat het bedrijf of de overheidsinstelling de wens waarmaakt.’ Een geënquêteerde verwoordt het zo: ‘Ik zou heel graag meer willen doen met duurzaamheid en circulariteit, maar heb een halfjaar tevergeefs naar zo’n baan gezocht. Goede en leuke banen zijn er gewoonweg te weinig.’

Sectoren die heel ‘groen’ kleuren zijn chemie en energie, waarbij duurzaamheid beter scoort dan circulariteit. De sectoren informatica, onderwijs en industriële vormgeving scoren duidelijk minder dan gemiddeld op in het werk bezig zijn met duurzaamheid of circulariteit.

Niet in opleiding

De jonge ingenieurs is ook gevraagd of er in hun opleiding veel is gedaan aan duurzaamheid en circulariteit. Van de respondenten zegt 80 % dat die onderwerpen in vakken, colleges of studieprojecten aan bod kwamen. Toch is de ontevredenheid erover groot, met name bij circulariteit. Van de respondenten vindt 58 % dat circulariteit helemaal niet of nauwelijks een rol speelde in de opleiding, voor duurzaamheid is dat 32 %. Dat had veel beter gemoeten, vindt 62 % voor circulariteit en 55 % voor duurzaamheid.

‘De resultaten uit de enquête onderschrijven een probleem dat al jaren broeit op universiteiten en met name hogescholen’, zegt Poolen. ‘Er is een gebrek aan gedegen vakken over duurzaamheid en circulariteit. Young professionals hebben niet alleen een grote behoefte om iets goeds te doen voor Moeder Aarde, de maatschappij vraagt simpelweg ook van ingenieurs dat ze met deze thema’s aan de slag gaan.’

Reactie

Een van de respondenten liet zelfs openlijk blijken het onbegrijpelijk te vinden dat er op de Nederlandse universiteiten zo weinig aandacht aan duurzaamheid wordt besteed. Hij schrijft: ‘Wat mij opviel tijdens mijn studie aan de TU Delft, was dat het volgen van vakken over duurzaamheid optioneel was. Het werd je ook niet makkelijk gemaakt om er een certificaat mee te bemachtigen. Bij mijn tussentijdse studie aan de Amerikaanse University of North Carolina in Charlotte werd ik daarentegen gebombardeerd met verplichte vakken over duurzaamheid. Ik heb meer over duurzaamheid geleerd tijdens mijn korte verblijf in de VS dan in Nederland op het hbo (2005- 2009, Avans Tilburg), de Academie van Bouwkunst (2008, Rotterdam) en de TU Delft (2009-2013) bij elkaar. Voor een land dat pretendeert een kenniseconomie te zijn, valt het inhoudelijk toch behoorlijk tegen.’

Liever geen Shell

Het Financieele Dagblad publiceerde vorige week een artikel waarin wordt bevestigd dat jonge ingenieurs waarde hechten aan duurzaamheid en circulariteit. Zo blijkt volgens de krant dat Shell niet meer tot de favoriete werkgevers van studenten van de TU Delft behoort. Het zakte in een paar jaar tijd van plaats drie naar zes. Shell is de afgelopen jaren meerdere keren negatief in het nieuws gekomen omtrent haar duurzaamheidsbeleid, of eerder het gebrek daaraan. ‘Veel technici willen zich niet meer vereenzelvigen met dit type bedrijven. Je draagt er niet bij aan een betere, duurzamere wereld’, zo citeert de krant een headhunter van Page Group Nederland. En cum laude afstudeerder werktuigbouwkunde Michel Bots zegt erover in die krant: ‘Shell is eerder een remmer dan een aanjager van de energietransitie. Daarom is het voor mij een minder interessant bedrijf.’

Door: Kelly Bakker

Bron: De Ingenieur
Foto: Techniekbeeldbank