Aardbevingbestendig beton houdt muren overeind

Als het over aardbevingbestendig bouwen gaat, denken we al snel aan nieuwbouw die bestand is tegen de schokken als gevolg van bijvoorbeeld aardbevingen. Maar het aantal bestaande gebouwen is veel groter. Zou het dan ook niet veel interessanter zijn om die aardbevingbestendig te maken? Een nieuwe betonsoort die door de universiteit van British Columbia werd ontwikkeld, maakt het binnenkort wellicht mogelijk. Wanneer het op bestaande muren wordt gespoten, zijn ze volgens de onderzoekers bestand tegen bevingen die anders voor een grote hoop puin zouden zorgen.

De betonsoort staat bekend als EDCC, een milieuvriendelijk, vervormbaar cementcomposiet. Het beton bevat daarbij polymeer-gebaseerde vezels die het een sterk maar tegelijkertijd vervormbaar maken. Daarnaast is zo’n 70 procent van het cement in het materiaal vervangen door een industrieel bijproduct: vliegas. Het gebruik daarvan maakt de betonsoort milieuvriendelijk want bij de productie van cement komen een hoop broeikasgassen vrij. Bovendien wordt het vliegas, dat anders in de afvalstroom terecht zou komen, nu nuttig verwerkt.

In laboratoriumtesten, werd een 10 mm dikke laag EDCC aangebracht op traditionele betonblokken. Vervolgens werden deze blootgesteld aan beving met een kracht van 9,0 – 9,1. De muren bleven tijdens deze testen gewoon overeind terwijl de delen die niet waren gecoat in elkaar stortten.

Er zijn nu plannen voor een eerste live toepassing van de technologie. De muren van een van de gebouwen van een school in Vancouver worden daarbij met de coating uitgevoerd. Daarnaast wordt het materiaal klaar gemaakt voor het aardbevingebestendig maken van een school in Noord-India.

Meer weten? Bekijk dan onderstaande video.

De potentie van composiet

Nederlandse onderzoekers hebben nieuwe vliegtuigonderdelen gemaakt van afgedankt koolstofvezelcomposiet. Onderdelen die waarschijnlijk als eerste ter wereld ook echt gebruikt gaan worden. Het is een goed voorbeeld van hoeveel potentie composiet heeft, nu en in de toekomst.

Voor techneuten en engineers is koolstofvezelcomposiet een dankbaar materiaal: het is zo sterk als staal maar heel erg licht. Het wordt veel gebruikt in onder andere laptops, racefietsen, drones, satellieten en auto-onderdelen. Ook verschillende nieuwe vliegtuigmodellen bestaan al voor 80% uit koolstofvezelcomposiet. Daarmee lijkt het de potentie te hebben om op termijn de plek van aluminium in te gaan nemen.

Of dat ook echt gaat gebeuren is echter nog maar de vraag. Koolstofvezelcomposiet kent namelijk ook een belangrijk nadeel, namelijk dat het moeilijk te recyclen is (in tegenstelling tot aluminium). Dat geldt vooral voor het type koolstofvezelcomposiet dat nu nog veel gebruikt wordt, thermoharders. Voor het recyclen daarvan is het noodzakelijk om een pyrolyse-proces toe te passen; het moet de oven in om het kunststof van de vezels af te branden. Dat is weer nadelig voor de vezels, terwijl koolstofvezelcomposiet zijn kracht juist ontleend aan de lengte van de vezels. 

De markt voor koolstofvezel bestaat nu nog voor circa 80% uit thermoharders en voor 20% uit thermoplasten. De laatste tien jaar zijn er wereldwijd ruim 15 bedrijven gestart met het recyclen van koolstofvezelcomposiet. De totale recycling capaciteit is echter nog beperkt. Gerecyclede koolstofvezels zijn tot een derde goedkoper dan nieuwe koolstofvezels en de productie kost een tiende van de energie. Toepassingen: onder meer het dak van de BMW i3 en i8.

Oplossing

Nederlandse onderzoekers hebben hier iets op gevonden. Ze richten zich daarbij allereerst op thermoplasten. ‘Restanten thermoplast kun je verwarmen en vervormen tot een nieuw product. Zo is het mogelijk om tegelijk de vezels én het kunststof te recyclen’, zegt Thomas de Bruijn, onderzoeker Lichtgewicht Construeren bij Hogeschool Saxion in Enschede, tegen Scientias.nl De Bruijn werkt samen met verschillende partners in het project TPC-Cycle aan een manier om resten thermoplastisch koolstofvezelcomposiet te recyclen. De heilige graal is om van kostbaar koolstofvezelcomposiet waaruit vliegtuigen zijn opgetrokken, na recycling weer onderdelen voor een vliegtuig van te maken.

Honderden miljoenen euro’s

In Nijverdal is de belangrijkste Europese productiefaciliteit van TenCate Advanced Composites gevestigd. Dit Nederlandse bedrijf produceert thermoplast koolstofvezelcomposiet, iets waarvolgens de experts in de toekomst steeds meer vraag voor zal zijn (een groei van 200 tot 300%). Dit zorgt op zijn beurt weer voor meer thermoplast afval. ‘Naar schatting ontstaat alleen al in Nederland voor 2024 zo’n 1.000 ton van dit type afval’, aldus De Bruijn. ‘De waarde hiervan is circa 100 miljoen euro.’ Nederland wordt daarmee een belangrijk land als het gaat om hoog kwalitatief thermoplastisch composietafval.

Tot 60% verlies

Nu ontstaat het meeste afval aan koolstofvezelcomposiet bij het maken van producten met dit materiaal. Uit een plaat composiet worden onderdelen gesneden en het raamwerk dat overblijft wordt weggegooid. ‘Gemiddeld ligt de hoeveelheid snijafval op 30% van een plaat’, vertelt De Bruijn. ‘Maar dat kan oplopen tot 60%, zo bleek uit al eerder gedaan onderzoek door dr Soraia Pimenta en professor Silvestre Taveira Pinho van het Imperial College London en andere wetenschappers.’ Om dit snijafval te recyclen, is het nodig om het eerst te verkleinen tot stukken die je goed kunt verwerken. Hoe kleiner het is, hoe makkelijker het is om te verwerken. Maar hoe groter, hoe beter de mechanische eigenschappen zijn en des te meer waarde het heeft. ‘Wij zorgen ervoor dat het verhakselde composiet bestaat uit delen die tussen 10-15 millimeter groot zijn, waardoor de sterkte en stijfheid van het materiaal hoog blijft’, aldus De Bruijn. Na het verhakselen wordt het materiaal gemengd, opgewarmd en in een mal geperst tot de juiste vorm.

Niets gaat verloren

Zo blijft zowel de vezel als de kunststof bewaard in een nieuw product, in plaats van dat het kunststof in een oven van de vezels wordt afgefikt en verloren gaat. Dat biedt winst voor het milieu, omdat er minder stappen nodig zijn om het composiet te recyclen. Deze methode verbruikt ook nog eens minder energie dan bij de recycling van thermoset het geval is. Aan gerecycled thermoplast kan daardoor een hoger prijskaartje hangen, dan aan de koolstofvezels die overblijven na recycling van thermoset. Maar beide typen recyclaat vallen minder duur uit dan nieuw koolstofvezelcomposiet. De Bruijn licht verder toe: ‘We weten ook beter wat voor eigenschappen ons gerecyclede materiaal heeft, omdat het intact is gebleven.’ Het enige nadeel is dat het snijafval nog steeds verhakseld moet worden. ‘Maar met korte vezels zijn veel complexere producten te maken dan met lange vezels, omdat deze vezels ergens heen moeten lopen’, vervolgt De Bruijn. ‘Er kunnen geen scherpe bochten mee worden gemaakt, of diktevariaties. Met korte vezels kan dat wel. Je kunt met korte vezels ook ribben maken, wat een groot voordeel is. Normaal is de stijfheid van het product afhankelijk van de lange vezels. Maar met ribben kun je ook stijfheid creëren. Dat geeft meer mogelijkheden om een product te optimaliseren.’

De Bruijn is nu bezig met GKN Aerospace’s Fokker business om een semi-structureel toegangsluik voor de buitenkant van een helikopter te ontwikkelen. Hiervoor wordt snijafval gebruikt – afkomstig van TenCate’s laminaat – dat overblijft bij de productie van thermoplast composiet onderdelen voor dezelfde helikopter. Er zijn nog tal van testen nodig, maar de verwachting is dat in het voorjaar van 2018 de eerste helikopter hiermee zal vliegen. Dat zou een internationale primeur zijn.

‘Er is gebleken dat na zo’n vijf keer recycling – waarbij het materiaal wordt verkleind – bijna geen eigenschappen verloren zijn gegaan’, aldus De Bruijn. ‘Mits je het proces van verwarmen goed onder controle hebt. Anders kan het thermoplast degraderen. Ik vraag me wel af of composieten echt meer dan vijf keer gerecycled gaan worden, gezien de lange levensduur van producten. Een romp van een vliegtuig of een passagierscompartiment van een auto is langer dan tien jaar in gebruik. Dan zijn er semi-structurele onderdelen mee te maken, zoals een toegangsdeur, cabine-onderdelen of stoelen. Je kunt het zo wel tien keer recyclen, voordat er alleen nog een kratje van te maken valt. Tegen die tijd zijn er al vele decennia verstreken.’

Het project TPC-Cycle loopt van 1 september 2015 tot 30 augustus 2019. Budget: 1,2 miljoen euro, onder meer afkomstig uit het RAAK-programma van Regieorgaan SIA, onderdeel van het NWO.
Projectpartners: Saxion, ThermoPlastic composites Research Center, GKN Aerospace’s Fokker business, TenCate Advanced Composites, Dutch Thermoplastic Components, Cato Composite Innovations en Nido Recycling Techniek.

Onderzoek

IDTechEX pubkiceerde onlangs een rapport waarin het de potentie van composiet benadrukt. ‘De composietindustrie lijkt een gevestigde markt maar onder het oppervlak zijn in elke fase van de toeleveringsketen veel belangrijke innovaties gaande. Innovaties die veel kansen bieden aan allerlei uiteenlopende bedrijven.’ De voorspelling is dat de markt voor alle synthetische vezels gebruikt in composietonderdelen zal groeien tot 9 miljard dollar in 2027. Er zal zowel groei zijn bij nieuwe type vezels als gevestigde materialen.

Door: Kelly Bakker
Bron: Scientias.nl

DHL test autonome StreetScooter elektrische bestelbussen

DHL en NVIDIA gaan gezamenlijk een testproject uitvoeren met volledig autonome voertuigen. De bedrijven gaan de StreetScooters die DHL in eigen beheer ontwikkelt voorzien van technologie van het Duitse ZF, waardoor de StreetScooters zelfstandig kunnen rijden. Een eerste prototype van een autonome StreetScooter is al gepresenteerd door DHL.

In totaal beschikt DHL over 3.400 elektrische StreetScooters die worden ingezet voor pakketbezorging. Deze voertuigen zijn sinds begin 2017 ook in Nederlandse steden in gebruik. De StreetScooters worden voorzien van apparatuur van ZF, waaronder camera’s, LIDAR-sensoren (LIght Detection And Ranging of Laser Imaging Detection And Ranging) en een radarsysteem. Deze apparatuur verzamelt informatie over de directe omgeving van het voertuig en brengt obstakels zoals mensen, voertuigen, bomen en muren in kaart. 

Kunstmatige intelligentie

De verzamelde data wordt vervolgens in het ZF ProAI systeem ingevoerd. Dit systeem maakt gebruik van kunstmatige intelligentie (AI) om de data te analyseren en de StreetScooters in staat te stellen hun omgeving te begrijpen. Met behulp van deze informatie kunnen de StreetScooters een veilige route rond obstakels plannen en een geplande route naar de eindbestemming van een pakje op veilige wijze afleggen. 

Het ZF ProAI systeem is een systeem dat draait op de NVIDIA DRIVE PX, een computersysteem van NVIDIA dat specifiek is ontwikkeld voor gebruik in geautomatiseerde en autonome auto’s. Deze computer wordt ingebouwd in de StreetScooters van DHL en functioneert in feite als het ‘brein’ van de voertuigen. 

Deep learning

Het ZF ProAI systeem is verbonden met het datacenter van DHL, waar NVIDIA DGX-1 servers zijn geplaatst. Op deze servers draait een kunstmatig neuraal netwerk, een netwerk dat is gebaseerd op de biologische neurale netwerken die onder meer in het menselijk lichaam aanwezig zijn. Door een kunstmatig neuraal netwerk grote hoeveelheden data te laten verwerken kan dit netwerk ‘leren’, wat ook wel deep learning wordt genoemd. Een kunstmatig neuraal netwerk is dus niet statisch, maar wordt naarmate deze meer en meer wordt gebruikt steeds slimmer. 

De StreetScooters die worden voorzien van de technologie voor autonoom rijden zijn door DHL in eigen beheer ontwikkeld. Het bedrijf beschikt inmiddels over 3.400 StreetScooters die worden ingezet voor pakketbezorging in verschillende landen. Het bedrijf heeft al aangekondigd dit aantal nog in 2017 te willen opvoeren tot 5.000 stuks. 

10.000 tot 20.000 StreetScooters per jaar

DHL produceert de StreetScooters daarnaast voor derde partijen. Het bedrijf maakte in mei bekend per jaar 10.000 tot 20.000 StreetScooters te gaan produceren in een nieuwe productielocatie in het Duitse Noord Rijn-Westfalen. De StreetScooters zijn beschikbaar in verschillende varianten. Zo levert het bedrijf de Work en Work L elektrische bestelbussen, maar ook een e-bike onder de naam Work S en en de e-trike Work M. Alle StreetScooters zijn volledig elektrisch en bevatten dus geen verbrandingsmotor. 

Meer informatie over de StreetScooter is te vinden in dit artikel, dat eerder is verschenen op Maakindustrie.nl.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: DHL
Bron: NVIDIA
Bron: ZF
Bron foto: ZF

Nederland heeft met Sealing Valley z’n eigen Silicon Valley

Sealing Valley – dat moet de naam gaan worden van de Nederlandse variant van Silicon Valley. Een omgeving waar kennis, creativiteit en ondernemerschap samenkomen. Het Nederlandse Beele Engineering is de initiatiefnemer en drijvende kracht achter deze nieuwe kennisomgeving.

In tegenstelling tot Silicon Valley zal het in Sealiing Valley niet gaan om halfgeleiders en computers maar om afdichtingstechniek die bedoeld is om onze woon- en werkomgeving te beschermen tegen brand en water. Al meer dan veertig jaar lang doet het Achterhoekse bedrijf onderzoek naar rubbersoorten die brandwerend zijn. Een opmerkelijke keuze want rubber zoals we dat bijvoorbeeld kennen van autobanden, brandt als een fakkel. Toch slaagde het bedrijf erin waarbij het rubber ook nog eens water-, rook- en gasdicht bleek te zijn. Het heeft er in de afgelopen decennia toe geleid dat het bedrijf een ongekend groot aantal patenten op haar naam heeft staan.

De rubbersoorten worden ingezet voor afdichtingssystemen waarmee de openingen voor kabels en buizen door wanden en vloeren worden ‘afgedicht’. Dat afdichten is niet zomaar iets; per slot van rekening moet het product dat nú wordt ingezet ook nog zijn werk doen als over 50 jaar brand uitbreekt. Om daar zeker van te zijn, doet het bedrijf uit Aalten op grote schaal onderzoek. Eigen laboratoria en een eigen brandlab waar dagelijks toekomstige situaties worden nagebootst, geven die zekerheid.

Sealing Valley is bedoeld om de kennis die zo is opgebouwd beter toegankelijk te maken. Voor studenten, bedrijven, overheden en ieder ander die op een of andere manier betrokken zijn of zich betrokken voelen bij brandveiligheid. Dat er veel te vertellen valt, blijkt wel uit de omvang van Sealing Valley. In totaal omvat het kennis- en expertisecentrum 45.000 vierkante meter: goed voor 9 voetbalvelden. Naast kennisopbouw en kennisoverdracht zal ook een deel van de productie van het bedrijf hier worden ondergebracht. De oplevering van het eerste deel van Sealing Valley staat gepland voor eind 2018.

VDL Groep levert autonome vrachtwagens aan BASF en Katoen Natie

VDL Groep maakt bekend Automated Guided Vehicles (AGV’s) te gaan leveren aan chemieconcern BASF. Daarnaast heeft het bedrijf onlangs zijn eerste ‘chauffeurloze truck’ geleverd aan het Singaporese logistiek bedrijf Katoen Natie. In beide gevallen zijn de voertuigen in staat autonoom te rijden en goederen te vervoeren, zonder dat het gebied waarin de voertuigen rijden hoeft worden afgeschermd. 

Het bedrijf levert aan het Duitse chemieconern BASF een zevental 16-assige AGV’s, inclusief onder meer laadpalen, infrastructuur en besturingsapparatuur voor de voertuigen. De voertuigen zullen door BASF worden ingezet in de Ludwigshaven, waar zij met een snelheid van maximaal 30 km/u over een traject met een lengte van meer dan 100 kilometer routes zullen afleggen. 

Slechts 1,15 meter hoog

De AGV’s zijn 18 meter lang, wegen leeg 28 ton en kunnen inclusief belading maximaal 113 ton wegen. De voertuigen zijn zonder lading slechts 1,15 meter hoog, waardoor de AGV’s in logistieke omgevingen eenvoudig onder bestaande obstakels zoals leidingen heen kunnen rijden. 

VDL meldt dat de AGV’s de eerste voertuigen ter wereld zijn die kunnen opereren in een bemande omgeving, zonder dat de route die het voertuig aflegt hoeft worden afgeschermd of een bewaker hoeft mee te rijden. “Er is sprake van een samenspel van computers, camera’s, sensoren en scanners, waardoor de voertuigen weten of er obstakels zijn”, legt Miel Timmers, hoofd communicatie van VDL Groep. Deze combinatie stelt de voertuigen in staat bijvoorbeeld te signaleren dat voetgangers het voertuig vanaf een bepaalde richting naderen, zodat het tijdig tot stilstand kan komen. Timmers geeft aan dat de AGV’s automatisch hun route vervolgen zodra de weg weer vrij is. 

Katoen Natie

Daarnaast maakt VDL Groep bekend de eerste chauffeurloze truck te hebben geleverd aan Katoen Natie, dat actief is in het Aziatische land Singapore. Het voertuig vervoert autonoom opleggers voor het logistieke bedrijf. De eerste rijtesten met het voertuig zijn succesvol verlopen, meldt VDL. Op termijn wil Katoen Natie nog 11 van deze voertuigen in gebruik nemen. 

De trucks gaan in eerste instantie rijden op het terrein van een Aziatisch petrochemisch bedrijf, dat niet bij naam wordt genoemd. Dit terrein is voorzien van elektronische bakens die de trucks in staat stellen hun route te vinden. Op termijn wil het Katoen Natie de voertuigen ook inzetten op de openbare weg op het Singaporese eiland Jurong. Hierbij wordt niet langer gebruik gemaakt van elektronische bakens, maar van satellietnavigatie. 

Tekort aan chauffeurs

Door autonome trucks op de openbare weg in te zetten wil Katoen Natie het tekort aan geschikte chauffeurs opvangen. Lokale chauffeurs zijn op Jurong moeilijk te vinden, terwijl de Singaporese overheid het aantal buitenlandse chauffeurs wil afbouwen. VDL Groep kan niet melden of Katoen Natie al toestemming heeft gekregen van de Singaporese overheid om de autonome trucks op de openbare weg in te zetten.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: VDL Groep (foto)

Geen sleutel meer nodig

Huisbesturing, zowel in als buiten het huis, is niet iets van de laatste tijd. We kennen allemaal de reclame van het jongetje, dat op het grasveld in de tuin met de verkeerde afstandsbediening aan het spelen is. In plaats van het besturen van zijn speelgoedauto doet hij de garagedeur, waaronder papa’s auto geparkeerd staat, open en dicht. Zijn uitroep ‘Pap, de auto is kapot’ slaat in dit geval niet op de speelgoedauto.

Luchtkasteel

In De Woonindustrie in Nieuwegein werd begin oktober een luchtkasteel voorgeschoteld aan de pers. Letterlijk. De entree tot de demonstratieruimtes ging namelijk via een prachtig opblaaskunstwerk, het zogenaamde luminarium. Een levensgrote opblaasbare constructie, waar we als bezoekers doorheen mochten dwalen. Nadat we ons schoeisel in bewaring hadden gegeven, werden we ondergedompeld in een prachtige, wonderlijke wereld van licht, kleur en geluid. Daardoor ontstond een bijzondere sfeer. Helemaal ‘zen’ kwamen we weer naar buiten. 

We kregen een uitgebreid overzicht van de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van huis- en gebouwbesturing en een inkijkje is de slimme oplossingen voor nieuwbouw, verbouw en renovatie. Verder werd het – door derden – van buitenaf regelen en besturen van het energiegebruik van woningen en andere gebouwen gedemonstreerd. Tenslotte was er een overzicht van de up-to-date energie-efficiënte toepassingen voor de industrie.

Slimme elektronica in woonhuizen

Een paar jaar geleden was je niet meer bij de tijd als je op de verjaardag van – we noemen een willekeurige dwarsstraat – je schoonmoeder niet tenminste de thermostaat in je eigen huis op afstand met je smartphone kon regelen. Aan het eind van de avond, na de laatste bitterbal, kon je triomfantelijk wijzend naar je device, roepen dat je ‘hem thuis alvast een graadje hoger had gezet.’

De mogelijkheden zijn tegenwoordig flink uitgebreid. Naast temperatuur is werkelijk elke instelling op afstand te besturen: het type verlichting, afhankelijk van de toepassing en de sfeer die je wilt creëren. Audio, video, internet, wel of geen gordijnen, de mogelijkheden zijn legio. Te besturen per ruimte en aan te passen aan het tijdstip van de dag of nacht. Als je niet thuis bent kun je zelfs zien wie er bij je aanbelt of in de tuin rondspookt.

Besturingsmogelijkheden in gebouwen

Behalve de monitoring van elektronica in woningen werd in Nieuwegein door ABB ook gedemonstreerd welke geavanceerde besturingsmogelijkheden er zijn voor zorginstellingen, hotels en voor vergader- en presentatieruimtes in kantoren. In een zorgkamer is er bijvoorbeeld een bepaald type verlichting nodig als de bewoner gewassen wordt. Maar als deze daarna lekker tv ligt te kijken, wil de gebruiker dit natuurlijk doen in een iets gezelligere verlichtingssituatie.
Alles in de hotelkamer van de toekomst is met minimale moeite eenvoudig aan te sturen. Alle onderdelen in de kamer, van lichtdimmers tot temperatuurregelaars en van de jaloezieën tot de videospeler, de stereo en het internet zijn vanaf een locatie te bedienen.    

Energiemanagement

Slimme steden (smart cities), waar informatietechnologie wordt gebruikt om de stad te beheren en te besturen, gaan er komen. Daarom wil de Nederlandse overheid voor 2030 minstens 1 miljoen energieneutrale woningen realisteren in stedelijk gebied. Onderdeel daarvan zijn onder andere de zogenaamde Nul Op de Meter (NOM)-woningen. Aannemers hebben gegevens van de elektriciteits- en gasinstallatie van die woningen nodig om aan de NOM-voorwaarden te kunnen voldoen. ABB toonde deze ochtend ook haar nieuwe Smart Energy Management-module. Deze monitort het energieverbruik per woning, stuurt dit zo nodig bij en zet het in de cloud. Zo kan de energievoorziening op elk moment worden geoptimaliseerd.

Industriële toepassingen

Energie-efficiëntie, energiedistributie, critical power, machineveiligheid en robotica. Zomaar een paar steekwoorden, waarop in De Woonindustrie door middel van demonstraties werd ingegaan. Met uiteraard aandacht voor connectiviteit, Industrie 4.0 en IoT. Dat kan ook moeilijk anders meer. 

Door: Janet Kooren

Modulair ontwerp geeft 3D printer extra mogelijkheden

De start-up Mooz wil het gat tussen de goedkopere 3D printers en de kostbare industriële uitvoering gaan opvullen met een modulair 'all-in-one' ontwerp. Deze printer, afkomstig van een Koreaans bedrijf, is uitgevoerd met een verwisselbare kop waardoor eenvoudig kan worden gewisseld tussen meerkleuren 3D-printen, CNC-snijden (8.000 toeren/minuut, 0-5 mm diep) en lasergraveren (250 mW-laser).

De machine wordt in eerste instantie geleverd in drie basis uitvoeringen. De Mooz 1 biedt mogelijkheden voor eenvoudige 3D-printopdrachten en CNC- en laserbewerkingen met één verticale arm. De Mooz 2 biedt daarnaast een extra verticale arm voor een hogere nauwkeurigheid en stabiliteit. Mooz 3 tenslotte is volledig anders; het 3 koloms-ontwerp biedt weliswaar geen ruimte voor de CNC- of laserkoppen, maar werkt wel met twee verschillende kleurenfilamenten tegelijk.

Elk van de Mooz-uitvoeringen is voorzien van een smartphone-achtig besturingspaneel met USB-aansluiting. Met het insteken van de USB-kabel kunnen ontwerpen, parameters, en dergelijken eenvoudig worden geüpload. Alle onderdelen van de Mooz zijn vervaardigd van aluminium. De printers zelf hebben zeer nauwkeurige stappenmotoren en lineaire geleidingen zodat de trillingen tot een minimum beperkt blijven: de printer werkt met een nauwkeurigheid van 0,02 mm.

Bron: Mooz

Nieuw testraamwerk helpt autonome voertuigen veiliger te maken

Steeds meer bedrijven ontwikkelen en testen autonome voertuigen. Deze voertuigen rijden geheel automatisch en nemen zelf beslissingen. Gebruikers leggen dan ook in belangrijke mate hun leven in handen van een computer. Om dit op een veilige en verantwoorde wijze te kunnen doen, is het noodzakelijk zeker te stellen dat de algoritmes waarop autonome voertuigen hun beslissingen baseren zo min mogelijk fouten bevatten. Een fout van een autonoom voertuig kan immers in het ergste geval dodelijke gevolgen hebben. Een nieuw testraamwerk genaamd DeepXplore spoort fouten in algoritmes van zelfrijdende auto’s op.

Autonome auto’s maken zelfstandig keuzes, waarbij zij zich baseren op algoritmes. Deze algoritmes worden door computersystemen zelfstandig gecreëerd via een vorm van machine learning dat deep learning wordt genoemd. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van een kunstmatig neuraal netwerk, dat is gebaseerd op het menselijk brein. Een dergelijk netwerk bestaat uit verschillende lagen van chips, die neuronen nabootsen. Iedere laag maakt een andere analyse van de data die wordt geanalyseerd en geeft zijn resultaten door aan de volgende laag neuronen. 

Zelfstandig leren

Deep learning-netwerken kunnen hierdoor zelfstandig leren en worden steeds slimmer naarmate zij meer data analyseren. De technologie heeft als belangrijk voordeel dat algoritmes aanzienlijk slimmer kunnen worden dan zij ooit door een menselijke programmeur geprogrammeerd zouden kunnen worden. Een nadeel is echter dat niemand precies weet hoe deze algoritmes zijn geschreven en hoe deze op uitzonderlijke situaties reageren. 

“Kritieke veiligheids- en beveiligingssystemen op basis van deep learning moeten, net als traditionele software, systematisch getest worden op verschillende uitzonderingen om idealiter iedere potentiële fout of ongewenst gedrag te detecteren en verhelpen. Dit presenteert een nieuw probleem, aangezien het geautomatiseerd en systematisch testen van grootschalige deep learning-systemen met duizenden neuronen en miljoenen parameters extreem uitdagend is”, schrijven Kexin Pei, Junfeng Yang en Suman Jana van de Columbia University en Yinzhi Cao van de Lehigh University in een onderzoekspaper. 

Het gaat helaas wel eens fout

De onderzoekers noemen enkele voorbeelden van situaties waarin het al fout is gegaan. Zo wijzen de onderzoekers op een recent ongeluk met een zelfrijdende auto van Google, die ervan uitging dat een bus voorrang zou verlenen. Dit bleek echter niet het geval te zijn, met een ongeluk als gevolg. 

Een ander voorbeeld is een auto van Tesla die in autopilot modus reed en tegen een vrachtwagen is gebotst. Dit ongeluk kon ontstaan doordat het autopilot systeem de trailer niet kon herkennen als obstakel, aangezien de witte kleur van de trailer moeilijk te onderscheiden was. Het systeem bleek niet in staat de witte trailer te onderscheiden van de felverlichte lucht en werd daarnaast in de war gebracht door de hoge rijhoogte van de trailer.

Traditionele testen

Bij traditionele testen voor deep learning-systemen worden twee methoden gehanteerd. Bij de eerste methode worden handmatig gegenereerde testafbeeldingen op willekeurige wijze aan een deep learning-systeem gepresenteerd, net zo lang tot een afbeelding een verkeerde beslissing maakt. De tweede methode maakt gebruik van testafbeeldingen die geautomatiseerd worden gegenereerd. Hierbij wordt een testafbeelding continu in kleine stapjes aangepast, net zolang tot een afbeelding het systeem de fout in laat gaan. De onderzoekers stellen echter dat met deze methoden nooit meer dan een minimale hoeveelheid van alle mogelijke uitzonderingen getest kan worden. 

“De belangrijkste uitdagingen in het geautomatiseerd en systematisch testen van grootschalige deep learning-systemen zijn tweeledig: (1) hoe genereer je voldoende input die verschillende delen van de logica van deep learning-systemen triggert en ontdek je verschillende soorten onjuist gedrag, en (2) hoe identificeer je onjuist gedrag van een deep learning-systeem zonder handmatig labels aan te brengen en controles uit te voeren”, aldus de onderzoekers. 

DeepXplore

Om deze uitdagingen te overwinnen hebben de onderzoekers het nieuwe testraamwerk DeepXplore ontwikkeld. Dit systeem zet het deep learning-netwerk dat wordt getest in om testafbeeldingen te genereren die een grote kans hebben de verschillende lagen met neuronen conflicterende beslissingen te laten nemen. Deze werkwijze maakt het mogelijk veel meer uitzonderingen te testen dan met traditionele testmethoden mogelijk is. 

DeepXplore kan overigens niet alleen fouten in deep learning-systemen opsporen, maar deze ook corrigeren. Indien de verschillende lagen van het neurale netwerk conflicterende beslissingen nemen, gaat DeepXplore aan de slag om deze fout te herstellen. Hierbij wordt het neurale netwerk opnieuw getraind om de foto die tot problemen leidt beter te herkennen. DeepXplore vergroot hiermee de nauwkeurigheid van het systeem en voorkomt dat het systeem opnieuw de fout ingaat. 

Nauwkeurigheid met 3% verhogen

De onderzoekers hebben DeepXplore op de proef gesteld en met behulp van het testraamwerk vijftien deep learning-algoritmes getest die met behulp van vijf datasets zijn getraind. DeepXplore wist in deze test duizenden fouten in de deep learning-algoritmes op te sporen die door eerdere testen met andere technieken niet werden geïdentificeerd. Ook melden de onderzoekers met behulp van DeepXplore de nauwkeurigheid van sommige netwerken met 3% te hebben verhoogd door het netwerk opnieuw te trainen op basis van de input van DeepXplore. 

Overigens is DeepXplore niet zaligmakend. De testmethode kan worden ingezet om het aantal fouten in deep learning-systemen fors terug te dringen, maar het testraamwerk kan niet garanderen dat een deep learning-systeem aan een bepaalde veiligheidsstandaard voldoet. Overigens zijn er al wel systemen beschikbaar die hier wel toe in staat zijn. Deze systemen zijn op dit moment echter alleen in staat kleinschalige deep learning-systemen te controleren en zijn niet geschikt voor de grootschalige netwerken die in autonome auto’s worden gebruikt. 

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: Columbia University
Bron: arXiv
Bron: Pixabay / markusspiske

Batterijen sneller laden met asfalt

Lithiumbattijen kunnen 10 tot 20 keer sneller laden wanneer ze gebruik maken van asfalt. Dat is het resultaat van onderzoek door wetenschappers van de Rice University.

De wetenschappers maakten één onderdeel van een batterij met behulp van koolstof dat afkomstig was van het stroperige asfalt. De batterijen bleken vervolgens in enkele minuten volledig te zijn opgeladen. Bovendien voorkomt het gebruik van asfalt de vorming van bezinksel wat de levensduur van batterijen verkort.

Sneller laden

De capaciteit van de asfaltbatterijen is groot. Om de batterij op te laden van 0 tot 100 procent zijn slechts enkele minuten nodig, in plaats van de gebruikelijke twee of meer uren. De batterijen zijn vervaardigd van koolstof dat afkomstig is van asfalt en gemengd wordt met grafeen nanodeeltjes en vervolgens gecoat met lithiummetaal. Dit productieproces is eenvoudiger dan eerdere technieken die door de onderzoekers werden ingezet.

Om de stabiliteit van de nieuwe technologie te kunnen garanderen, hebben de wetenschappers inmiddels prototypen van de batterij honderden keren opgeladen en ontladen. Tijdens deze testen bleken de batterijen ook minder last te hebben van zogenaamde lithiumvertakkingen. De opbouw hiervan zorgt ervoor dat de levensduur van een batterij langzaam aan afneemt.

De wetenschappers van de Rice University staan niet alleen in hun zoektocht naar snel opladende batterijen. Eerder dit jaar kondigde StoreDot de introductie aan van snel oplaadbare batterijen. Ook Tesla, Qualcomm en tal van andere bedrijven maken snel vooruitgang.

Voorspelling: bijna 2 miljoen nieuwe robots veranderen fabrieken wereldwijd

In 2020 zullen meer dan 1,7 miljoen nieuwe industriële robots geïnstalleerd zijn bij fabrieken over de hele wereld. Dat is de voorspelling van de International Federation of Robotics, die het een en ander uiteenzette in een uitgebreid rapport.

China als koploper

De grootste groei in de robotindustrie zit op dit moment in Azië: China is wereldleider op dit gebied. Verwacht wordt dat nog dit jaar het aantal robotinstallaties in de Aziatische en Australische regionen zal groeien met 21 procent. Dit tegenover 16 procent in Amerika en 8 procent in Europa.
Belangrijke aanwakkeraars van deze ontwikkeling: de adaptatie van robots is een reactie op snellere businesscirkels en de vereiste om flexibeler te produceren als het gaat om de vraag van consumenten. Zeker de nieuwe aanstaande generatie industriële robots zal een flexibele automatisering mogelijk maken.

‘Robots bieden een hoog niveau van precisie en hun onderlinge verbindingen spelen een belangrijke rol in de nieuwe digitale productie-omgevingen’, zegt Joe Gemma, president van de IFR op de website. ‘Toenemende beschikbaarheid stelt meer en meer fabrikanten van alle formaten in staat om te automatiseren.’

Als het gaat om het aantal stuks, voorspelt de IFR dat de wereldwijde voorraad van operationele industriele robots in 2020 zal zijn toegenomen tot ruim 3 miljoen eenheden (tegenover 1,8 miljoen in 2016). Dit betekent een gemiddelde jaarlijkse groei van 14 procent tussen 2018 en 2020.

Slimme fabriek

IFR denkt dat een fabriek waarin real-life wordt gekoppeld aan virtual reality een grote rol gaat spelen in de wereldwijde maakindsutrie. Als straks drempels als complexiteiten van systemen en het niet kunnen uitwisselen van data zijn opgelost, wordt het voor fabrikanten steeds makkelijker om robots te integreren in hun fabrieksnetwerk van machines en systemen.

Nemen robots het over?

Een ander bedrijf, Price Waterhouse Coopers (PWC) deed met een andere insteek onderzoek naar robotisering, namelijk in hoeverre robots het werk van mensenhanden gaan overnemen. In het rapport ‘Workforce of the future’ wordt een tijdlijn voor de toekomst uitgestippeld waarin af te lezen valt dat het toenemende aantal robots zal zorgen voor steeds meer automatisering van processen. Veel fysieke werknemers zullen zichzelf andere vaardigheden aan moeten leren om niet achter te blijven. Hoewel alleen inwoners van China, India, Duitsland, Groot-Britannie en de VS zijn ondervraagd, verwacht het accountants- en belastingadviseursbedrijf dat dit een wereldwijde trend betreft.
Bill Gates zei vorig jaar in een interview dat mensen drie verschillende vaardigheden nodig hebben om een plek te behouden in de geautomatiseerde industrie: engineering, wetenschap en economie.

Door: Kelly Bakker 
Bron: IFR + PwC
Foto: BMW

Swarming Robots: afgekeken van de natuur

Robots die zich gedragen als een zwerm. Een zwerm waarvan een of meerdere robots iets detecteren en dan gezamenlijk een actie ondernemen. Toekomstmuziek? Eng?

We praten op de Campus van RDM Rotterdam met Wilco Braam, hoofddocent Onderzoek & Innovatie bij Hogeschool Rotterdam, over de zogenaamde ‘swarming robots.’ “Stel je eens voor” zegt hij, “een centrale waterdrone, een aquabot, die als een soort moedereend een zwerm andere aquabots als de kuikens om zich heen heeft. Samen varen ze op een rivier, om bijvoorbeeld de bodemgesteldheid van die rivier in kaart te brengen. Als een lid van de zwerm, of het nou de moedereend of een van de kuikens is, iets opmerkt, krijgt de rest een seintje.”

Het bovenstaande is een gesimplificeerde weergave van het begrip ‘swarming robots’, in slecht Nederlands ‘zwermende robots.’ Het idee is rechtstreeks afkomstig uit de natuur, waar sociale insecten en vogels een soort gecontroleerd zwermgedrag kunnen vertonen. Het centrale insect of de centrale vogel, en in dit geval dus de centrale aquabot, wijst de andere insecten, vogels of aquabots de weg. In het begin werken de ‘kuikens’ semi-autonoom, maar na verloop van tijd kunnen ze volledig zelfstandig hun werk doen. Ze zijn dus zelflerend.

Trucjes uit de natuur toepassen in het dagelijks leven, het zogenaamde bio-mimicry, is natuurlijk niet nieuw. Denk aan klittenband (gebaseerd op de haakjes aan de uiteinden van de bladeren van de – geen geintje – Klit-plant) en het Fastskin haaienpak dat verschillende zwemmers op de Olympische Spelen van 2000 droegen. Geïnspireerd op de huid van een haai en na die Spelen ook niet meer toegestaan. De zwemmers die zo’n pak droegen, zwommen te hard!

Te land, ter zee en in de lucht

De toepassingen van swarming robots zijn legio. Behalve het in kaart brengen van de bodemgesteldheid van rivieren zijn de zwermrobots bijvoorbeeld uitermate geschikt om in een rivier te worden ‘losgelaten’ en ze er paar een kilometer verder weer uit te vissen. Ze hebben in die paar kilometer met z’n allen ontzettend veel formatie over dingen als stroming en watervervuiling verzameld. 

Een andere toepassing van swarming robots is het gebruik in rampgebieden. Robots kunnen op plaatsten komen waar reddingswerkers hun leven niet veilig zijn. Ze kunnen daar ter plekke door middel van infraroodsensors bepalen of er ter plaatste nog levende slachtoffers zijn. Met de informatie die ze verzamelen kunnen de reddingswerkers de risico’s bepalen voor een reddingsactie.

In de lucht kunnen de robotzwermen de luchtkwaliteit meten. Of worden ingezet bij inbraakpreventie. En op de weg zijn er zelfs plannen om in Rotterdam Europoort, tussen de Eerste en Tweede Maasvlakte en de terminals, autonome vrachtwagens te gaan laten rijden volgens het platooning-principe.

Natuurlijk zijn er ook wat meer controversiële manieren op swarming robots te gebruiken. Ze kunnen bijvoorbeeld een zelfstandig leger vormen. De Amerikaanse marine heeft een zwerm autonoom varende robots getest, die kunnen sturen en offensieve acties kunnen ondernemen, zonder tussenkomst van buitenaf. Deze soort swarming robots kan worden bewapend om zodoende vijandelijke schepen af te kunnen schrikken en eventueel te vernietigen.

In alle voorbeelden geldt hetzelfde: Door de constante stroom van informatie tussen de leden van de zwerm wordt een enorme hoeveelheid Big Data opgebouwd.

Wat vindt Wilco Braam eigenlijk van de discussie over het gevaar van zelflerende robots? “Deze discussie kan niet vroeg genoeg beginnen. De mens moet belangrijk blijven om de techniek te besturen en beheersen. De processoren en algoritmes van zelflerende robots hebben een enorme kracht en snelheid, deze wordt steeds groter.  Die kracht kan de mens niet aan. Als voorbeeld: een paar weken geleden heeft een zelflerend algoritme de beste go-spelers ter wereld verslagen.”

Hij vervolgt: “Bij ons op de campus gaat het erom vrij ‘domme’ robots te ontwikkelen, die simpele taken kunnen uitvoeren, maar wel met grote impact. Daarnaast zijn we ook heel veel bezig met circulaire economie: wat is de impact van robots op de omgeving en wat kost het als er iets mis gaat.”

Door: Walter Kooren

Virtual Reality en de auto-industrie, een Gouden Match?

Als je bij Virtual Reality (VR) vooral denkt aan de grote VR-brillen waarmee je interactieve 3D-videogames kunt spelen dan zit je er niet zo heel ver naast. Gamen met een VR bril is tenslotte de manier waarop de meeste mensen voor het eerst in contact komen met VR. Vraag je een willekeurig iemand echter om een bedrijfsmatige toepassing van VR te noemen dan zal het antwoord een stukje langer op zich laten wachten. Maar dat wil niet zeggen dat bedrijven er helemaal niet mee bezig zijn.

De afgelopen jaren heeft de bedrijfsmatige toepassing van VR in Nederland een bescheiden ontwikkeling doorgemaakt en we zien nu dat bedrijven VR ook steeds meer gaan ontdekken. Een aantal bedrijven heeft zich helemaal gespecialiseerd in VR en zij bedenken nieuwe toepassingen zoals simulaties, virtuele trainingen en 3D animaties die door allerlei bedrijven gebruikt kunnen worden voor, met name, marketingdoeleinden of evenementen.

Test je nieuwe auto met een virtuele proefrit

Maar hoe zit dat eigenlijk in de automotive industrie? De verkoop van auto’s kan zeer grillig verlopen en het valt voor automerken vaak niet mee om mensen naar de dealers te krijgen voor een proefrit en een nieuwe auto. Wij van Oponeo.nl vroegen ons af of in de automotive industrie gebruik gemaakt wordt van VR en hoe dat dan wordt ingezet om meer klanten aan te trekken, meer omzet te behalen en dus meer auto’s te verkopen.

Hoe zit dat bijvoorbeeld in de Verenigde Staten? Hier loopt men redelijk voorop in de ontwikkeling en toepassing van VR. Uit de VS komen dan ook regelmatig berichten over de toepassing van VR door automerken als middel om het aantal proefritten te verhogen. Een mooi voorbeeld is de virtuele proefrit die door Jaguar Land Rover is ontwikkeld om mensen over te halen een echte proefrit over de weg te maken. Als je bij een van hun dealers komt dan krijg je een VR bril op waarmee je van elk nieuw automodel een interactief voorproefje krijgt.

De auto wordt hierbij netjes aan je voorgesteld. Je krijgt een eigen virtuele auto waarbij je via animaties het interieur vanuit allerlei hoeken kunt bekijken. Net alsof je zojuist de auto in gestapt bent. Alleen zit je dan gewoon op een bureaustoel met een VR bril op je hoofd. Met 3D animaties worden alle technische snufjes van de auto uitgelegd en je kunt ze testen alsof je er zelf in zit.

Virtuele showrooms – Maak een proefrit in je lunchpauze

Een andere manier om VR in de automotive branche te gebruiken zijn virtuele showrooms. Zo heeft Audi in London een piepkleine showroom met 4 auto’s waar je met een VR bril testritten kunt maken in alle nieuwe Audi modellen. En dat werkt goed, want mensen bestellen in deze showroom nieuwe auto’s waarin ze alleen maar een virtuele proefrit gemaakt hebben. Gewoon, tijdens hun lunchpauze.

Hyundai pakt het net weer even anders aan met een pop-up showroom. Deze digitale winkel combineert in-store, online en mobiele platforms, zodat je hier alles online kunt doen: van het reserveren van een proefrit tot het kopen en financieren van een nieuwe auto.

Met VR richten de marketeers in de automotive industrie zich met name op een wat jonger publiek wat veel zaken via de computer, tablet of smartphone regelt. Toyota heeft bijvoorbeeld een compleet VR team die alle mogelijkheden om VR in te zetten in automotive marketing onderzoekt. Zij ervaren dat virtuele proefritten leiden tot meer proefritten op de weg en dat klanten beter geïnformeerd naar de dealers komen waardoor ze sneller vinden wat ze zoeken.

Hoe gebruiken bandenfabrikanten Virtual Reality?

Hoe zit het eigenlijk in andere takken van de automotive industrie, zoals bijvoorbeeld de bandenfabrikanten? Wji waren benieuwd of zij ook VR gebruiken en hoe dit wordt ingezet om het (online) kopen van banden te stimuleren. Onderzoek leert dat men ook hier bezig is met het onderzoeken en toepassen van de mogelijkheden van VR.

Autobandenmerk Continental heeft de eerste stappen al gezet en gebruikt VR voor een interactieve brochure over alles wat met autobanden te maken heeft. Deze kan met een speciale app op de smartphone of tablet bekeken worden. Continental zet VR ook in om een interactieve 360° ervaring van de verschillende bandentechnologieën aan te bieden.

Een ander voorbeeld is de VR ervaring die bandenfabrikant Falken aanbiedt. Deze bestaat uit een speciale video waarbij je als bijrijder een rondje over de Nürnburgring kunt rijden in de Porsche van Falken. Inclusief natuurlijk een pitstop om de banden te wisselen. De video hoort bij een app waarmee je o.a. dealers kunt opzoeken en video’s over het merk kunt bekijken.

De gouden match

Of automotive en Virtual Reality een gouden match zijn dat zal de toekomst nog uit moeten wijzen. Feit is wel dat er inmiddels door verschillende autofabrikanten in het buitenland succesvol stappen zijn gezet om VR tot een vast onderdeel van hun marketingcampagnes te maken. Een aantal initiatieven hebben hun succes al bewezen voor autofabrikanten in landen zoals de VS en het Verenigd koninkrijk. Een groot aantal van die fabrikanten hebben ook vestigingen of dealers in Nederland. Hierdoor zal Nederland ook steeds vaker in aanraking komen met VR bij de autodealers op het gebied van:

• Virtuele testritten (ook in conceptauto’s)
• Virtuele showrooms
• VR Promotievideo’s op evenementen die zorgen voor meer naamsbekendheid     en vergroting van het aantal potentiële klanten

Zo is Audi inmiddels begonnen met het gebruik van VR in hun Nederlandse showrooms voor het maken van proefritten. En ja, je kunt hierbij ook een proefrit maken in een door jou zelf samengestelde auto, iets wat tot voor kort nauwelijks mogelijk was.

Bij DAF kun je in de virtuele showroom in de cabine kruipen van de nieuwste vrachtwagenmodellen. Zo zie je meteen hoeveel ruimte je hebt, welke functies er in de vrachtwagen zitten en hoe de bedrijfshal van DAF er uit ziet. Ook leuk als je gewoon eens wilt weten hoe het nou is om in een vrachtwagen te zitten.

Tot slot

De toepassing van VR in de automotive industrie is met name in de Verenigde Staten en het Verenigd Koninkrijk succesvol gebleken. Doordat grote fabrikanten zoals Audi en DAF ook in Nederland VR inzetten om hun verkopen te laten stijgen en potentiële klanten aan zich te binden, is het niet ondenkbaar dat ook in de Nederlandse auto industrie VR kan uitgroeien tot een meerwaarde voor de automotive marketing.

Dit blog is geschreven door Richard de Jong. Bekijk hier zijn profiel.