Nieuwe ultrasone technologie kan deeltjes en componenten contactloos manipuleren

De Ultrasound Research Group van het Litouwse bedrijf Neurotechnology maakt bekend een nieuwe ultrasone 3D-printtechnologie te hebben ontwikkeld. De technologie maakt het mogelijk nagenoeg ieder object te 3D-printen, ongeacht de gebruikte materialen of componenten.

De 3D-printer maakt gebruik van ultrasone manipulatie, waarbij ultrasone golven worden gebruikt om kleine deeltjes en componenten te ‘vangen’ en bewegen. Om dit mogelijk te maken is de printer voorzien van een groot aantal ultrasone transducers (omvormers), die de zijpanelen van de printers bekleden. Deze transducers kunnen individueel worden aangestuurd, wat het mogelijk maakt kleine componenten en zelfs deeltjes te manipuleren zonder dat deze fysiek aangeraakt hoeven worden. 

Contactloze technologie

De technologie wordt door Neurotechnology dan ook contactloos genoemd. Dit is van belang, aangezien deze contactloze werkwijze het mogelijk maakt zeer gevoelige onderdelen te manipuleren zonder het risico te nemen deze te beschadigen. Onderzoekers Osvaldas Putkis van de Ultrasound Research Group van Neurotechnologie beschrijft de reeks transducers als een ‘contactloze grijper’. 

De inzet van ultrasone manipulatie heeft verschillende voordelen ten opzichte van traditionele mechanische methoden. Zo is ultrasone manipulatie:

• inzetbaar voor het manipuleren van deeltjes en componenten met sterk variërende mechanische eigenschappen en vormen. Denk hierbij aan metalen, schuim en vloeistoffen, maar ook aan complete elektronische componenten.
• geschikt voor deeltjes en componenten van nagenoeg ieder afmeting, van enkele millimeters tot submillimeter niveau.
• in staat zeer kleine componenten te manipuleren zonder dat hierbij elektrostatische krachten worden ingezet.
• inzetbaar voor het manipuleren van zeer gevoelige onderdelen zonder schade aan te brengen. 
   

Zeer veelzijdig

“Ultrasone manipulatie kan met een zeer brede reeks materialen overweg, waaronder metalen, plastic en zelfs vloeistoffen”, aldus Putkis. “Niet alleen kan het deeltjes manipuleren, het is ook geschikt voor componenten met verschillende vormen. Andere contactloze methoden zoals methoden gebaseerd op magnetisme of elektrostatische krachten kunnen deze veelzijdigheid niet bieden.” Daarnaast is de technologie zeer nauwkeurig. Indien 40KHz ultrasone golven worden ingezet is het mogelijk een nauwkeurigheid te realiseren van enkele tiende van een micron. 

Om de werking van hun 3D-printer te demonstreren heeft de Ultrasound Research Group een prototype printer ontwikkeld. In de onderstaande video is de printer in actie te zien:

In de demonstratie is te zien hoe het prototype een reeks ultrasone transducenten inzet om de elektronische componenten juist te positioneren op een te assembleren printplaat. Om zeker te stellen dat de onderdelen nauwkeurig op de juiste positie worden geplaatst, wordt een camera ingezet die continu de exacte positie van de printplaat van de elektronische componenten in beeld brengt. Vervolgens wordt een laser ingezet om de elektronische componenten op de printplaat te solderen, zonder dat hierbij fysiek contact ontstaat.

Bron: Neurotechnology

Magneten ingezet voor het verwijderen van oude satellieten

Verlaten satellieten kunnen in de toekomst mogelijk van een afstandje gegrepen en verwijderd worden van belangrijke banen rondom de aarde. De Universiteit van Toulouse heeft daarvoor een opsporingssatelliet ontwikkeld die magnetische krachten gebruikt.

Magnetische kracht

Er wordt al jaren gezocht naar een goede manier om ruimte-afval op te ruimen. Een efficiënte manier is om ze te verzamelen en verwijderen met een ander object. De grootste uitdaging daarbij is ervoor te zorgen dat zo’n ongecontroleerd, snel draaiend en zwaar wegend object, goed aanklampt en blijft zitten.
Eerder werd hiervoor al geëxperimenteerd met technieken als robotarmen, netten en harpoenen, maar al deze technieken bleken weinig effectief.  Onderzoeker Emilien Fabacher van de Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace, onderdeel van de Universiteit van Toulouse, heeft een nieuw element toegevoegd; magnetisch grijpen.

“Met het opruimen van satellieten is het veel beter als je op een veilige afstand kunt blijven, zonder dat het nodig is om in direct contact te komen en te riskeren dat je schade aanbrengt aan de sleepboot en de te verwijderen satelliet”, aldus Emilien. “Dus het idee dat ik onderzoek is om magnetische krachten aan te brengen; om zowel satellieten aan te trekken als af te stoten.”

Satellieten bij elkaar

Deze magnetische aantrekkingskracht wordt ook gezien als een veilige methode om meerdere satellieten in dichte samenstellingen in de ruimte te laten. Zulke ‘satellietzwermen’ zijn zeer geschikt voor astranomische observatie en verkenning van de aarde; als hun positie stabiel blijft, kunnen ze samen fungeren als een gigantische telescoop.
De weg te halen satellieten hoeven op deze manier ook niet meer van tevoren te woorden voorzien van extra attributen. In plaats daarvan beinvloed zo’n ‘space tug’ de te verwijderen satellieten door hun ‘magnetorquers’ te gebruiken: betrouwbare elektromagneten die al op de satelliet aanwezig zijn om zich te oriënteren op basis van het magnetische veld van de aarde.

Het sterke magnetische veld dat de ‘zoeksatelliet’ vereist komt tot stand door superaantrekkende draden die gekoeld worden. De magnetische satellieten kunnen er ook voor zorgen dat verschillende satellieten in een nauwkeurige formatie blijven vliegen, zo stelt een expert van ESA.

ESA

Voor zijn promotieonderzoek heeft Emilien onderzocht hoe de uiteindelijke begeleiding, navigatie en controle-technieken in de praktijk zouden werken. Daarvoor combineerde hij een rendezvous simulator met magnetische interactie-modellen, terwijl hij ook rekening hield met de continu veranderende staat van de magnetosfeer van de aarde.

Zijn onderzoek wordt ondersteund door ESA, dat ook al jaren onderzoek doet naar de meest efficiënte methode om ruimte-afval weg te halen. Hij bracht onder meer een bezoek een ESA’s technische faciliteit in Nederland. Zijn methode kwam mede tot stand na verschillende gespreken met ESA-experts. “De eerste verrassing was dat het theoretisch inderdaad mogelijk zou zijn. We waren er niet zeker van, maar de methode blijkt prima te werken.”

ESA test ondertussen ook verschillende technieken om verlaten satellieten te verwijderen. Zo werd vorige maand nog een satelliet getest die oude satellieten weghaalt door middel van een geavanceerde robotarm.

Door: Kelly Bakker

Bron: Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace

Philips neemt specialist in monitoren van hersenactiviteit over

Philips neemt Electrical Geodesics over, een Amerikaanse bedrijf dat is gespecialiseerd in non-invasieve technologieën voor het monitoren en interpreteren van hersenactiviteit. Het portfolio van Electrical Geodesics wordt geïntegreerd in het bestaande portfolio met beeldtechnologie en informatica-oplossingen van Philips. 

Electrical Geodesics is een bedrijf dat in 2016 een omzet van 14,3 miljoen dollar realiseerde en 90 werknemers in dienst heeft. Het bedrijf levert onder andere hardware, software en sensoren voor het uitvoeren van elektro-encefalogrammen (EEG’s). Zo heeft het bedrijf een ‘dense array electroencephalography’ (dEEG) platform ontwikkeld. Dit platform zet fors meer elektronen in dan conventionele EEG-producten (tot 256 elektronen) om hersenactiviteit in kaart te brengen.

Portfolio integreren
Philips wil de producten van Electrical Geodesics integreren in haar portfolio en combineren met onder andere haar eigen MRI- en PET-CT-scanners en oplossingen als IntelliSpace Portal voor neurologische toepassingen. Het bedrijf geeft aan met deze combinatie neurologische aandoeningen zoals beroertes, epilepsie, hersenletsel en de ziekte van Parkinson beter te kunnen behandelen. 

“Om de behandeling van enkele van de meest gecompliceerde, levensveranderende neurologische aandoeningen te verbeteren, hebben we meer gepersonaliseerde en adaptieve tools nodig om de therapeutische mogelijkheden van iedere individuele patiënt te plannen”, aldus Joe Burnett, Business Leader Neuro Diagnostics bij Philips. 

Uitgebreidere kaart van de hersenen creëren
“Deze overname stelt Philips in staat een geïntegreerde neurologische oplossingen te leveren die diagnostische beelden en klinische informatie levert om de anatomie van de hersenen en fysiologische processen te beoordelen, evenals EEG mapping tools van Electrical Geodesics om hersenactiviteit te meten. Door deze verschillende tools te combineren creëren we een uitgebreidere kaart van de hersenen en maken nieuwe computationele algoritmes mogelijk die helpen het pad naar een definitieve diagnose te verkorten en enkele van de meest complexe therapeutische strategieën te begeleiden.”

Philips betaalt ongeveer 32,9 miljoen euro voor Electrical Geodesics. De overname wordt naar verwachting in het derde kwartaal van 2017 afgerond. Een overzicht van de klinische producten van Electrical Geodesics is hier te vinden. Een overzicht van de onderzoeksproducten van het bedrijf is hier beschikbaar.

Door: Wouter Hoeffnagel

Britse overheid investeert 800 miljoen Britse pond in autonome en elektrische voertuigen

De Britse overheid wil meer dan 800 miljoen Britse pond, omgerekend ruim 900 miljoen euro, investeren in technologie voor autonome en uitstoot-vrije voertuigen. De investering is onderdeel van bredere plannen van de Britse overheid om de Britse economie te versterken met het oog op de aanstormende Brexit. 

Dit meldt Bloomberg. Koningin Elizabeth II heeft in haar troonrede op 21 juni aangekondigd dat de investering bedoeld zijn om Groot-Brittannië een leidende positie te geven op het gebied van elektrische en autonome voertuigen. De Britse overheid schat dat deze technologie in 2035 een bijdrage van 28 miljard Britse pond, omgerekend zo’n 31,7 miljard euro, kan leveren aan de Britse economie. 

De Britse overheid kondigt verschillende plannen om dit te realiseren. Zo wil de Britse overheid:

• Autoverzekeringen geschikt maken voor geautomatiseerde voertuigen
• Als doelstelling stellen dat nagenoeg ieder voertuig en bestelbus in 2050 uitstoot-vrij moet zijn
• servicestations en grote tankstations langs wegen verplichten oplaadpunten voor elektrische voertuigen te installeren
• een reeks algemene standaarden voor oplaadpunten in het leven roepen zodat deze voor alle voertuigen geschikt zijn
• 200 miljoen pond investeren in onderzoek naar en het testen van infrastructuur voor autonome voertuigen en gespreid nog eens 600 miljoen pond investeren gedurende de zitting van het Britse parlement om voertuigen met een zeer lage uitstoot te ondersteunen. 
   

Nederlandse Experimenteerwet

Groot-Brittannië is zeker niet het enige land dat investeert om zijn positie op het gebied van autonoom rijden te versterken. Ook Nederland zet hier al enige tijd op in. Zo heeft het kabinet in februari ingestemd met de ‘Experimenteerwet’ van minister Schultz van Infrastructuur en Milieu. Deze wet moet het voor fabrikanten eenvoudiger maken een vergunning aan te vragen om autonome voertuigen op de openbare weg te testen. Overigens is het al langer mogelijk om in Nederland testen uit te voeren met autonome voertuigen. Deze mogelijkheid bestaat sinds 2015, al moest hierbij wel ten allen tijde een chauffeur in het autonome voertuig aanwezig zijn. 

Minister Schultz zei bij de introductie van de Experimenteerwet: “Hiermee zetten we in Nederland weer een mooie stap naar de introductie van zelfrijdende voertuigen. We hebben hier de ideale combinatie van een goede, slimme infrastructuur, slimme onderzoekers en een innovatief hightechbedrijfsleven. Samen kunnen we de kansen pakken om mobiliteitsoplossingen voor de toekomst werkelijkheid te maken.”

Declaration of Amsterdam

Nederland heeft daarnaast in 2016 samen met Duitsland, Zweden, Spanje, Oostenrijk en 21 andere EU-landen de Declaration of Amsterdam ondertekend. In dit document is vastgelegd dat de betrokken landen nauw gaan samenwerken om een snelle introductie van zelfrijdende voertuigen te faciliteren. De landen willen onder andere in stedelijke gebieden en dunbevolkte gebieden gaan samenwerken aan proeven met zelfrijdende busjes en valet parking. Daarnaast worden proeven uitgevoerd met truckplatooning en autonome voertuigen die via dataverbindingen met elkaar communiceren. Ook werken de landen aan een wederzijdse erkenning van ontheffingen voor testen op de openbare weg, waardoor fabrikanten autonome voertuigen eenvoudiger in meerdere landen kunnen testen. 

Daarnaast is deze maand het Researchlab Automated Driving Delft op de campus van de TU Delft geopend. Op dit terrein kunnen onderzoekers autonome voertuigen testen. Op termijn moeten er ook in Den Haag, Rotterdam en Leiden testlocaties worden geopend. 

Bron: Bloomberg

Bron: Rijksoverheid (Experimenteerwet / Declaration of Amsterdam)

Nieuwe technologie haalt meer stroom uit kolen

Een nieuwe technologie die is ontwikkeld in Japan kan de globale energievoorziening weer helemaal doen laten opschuiven naar steenkool. Het zorgt er namelijk voor dat de oude fossiele brandstof een veel schonere energiebron wordt.

Kolen zijn veel goedkoper dan andere fossiele brandstoffen. Met name in landen met opkomende economieën, zoals India, neemt het gebruik van de in overvloed aanwezige kolen alleen maar toe. Ook de Amerikaanse president Trump heeft plannen om de kolenindustrie weer nieuw leven in te blazen. De nieuwe technologie van de Japanners kan ervoor zorgen dat de CO2-uitstoot binnen de perken blijft. Daarvoor wordt de zogenoemde IGFC-techniek (Integrated Coal Gasification Fuel Cell Combined Cycle) gecombineerd met het scheiden en afvoeren van CO2. 

Ijzeren constructie

Japan test de technologie in een 75 meter hoge ijzeren constructie gebouwd in Osakikamijima, een eiland met minder dan 8000 inwoners. Hoewel er al kolencentrales zijn die zeer efficiënt werken, gaat de demonstratiefabriek, gebouwd door Osaki CoolGen, een stapje verder. De centrale is 30% meer efficiënt in stroomopwekking dan de meest geavanceerde kolencentrale in Japan en reduceert de uitstoot van CO2 met 40%, zo beweert Kenji Aiso, de CEO van Osaki CoolGen, een joint venture tussen J-Power en Chugoko Electric Power.

In de conventionele kolencentrale produceert de hitte die ontstaat door het verbanden van kolen (bij een temperatuur van 700 graden) stoom, waardoor een turbine gaat draaien. CoolGen werkt anders: het roostert kool boven 1300 graden terwijl er simultaan zuurstof over wordt geblazen om te zorgen dat de vaste brandstof transformeert in een gas. Het systeem kan de uitstoot van CO2 drastisch terugdringen omdat het het gas van de geroosterde kolen gebruikt om stroom op te wekken. De kolen worden niet verbrand.

Overige hitte

De centrale maakt ook gebruik van overvloedige hitte, die ontstaat als de energie wordt geproduceerd. Daarnaast heeft het een brandstofcel stroomgenerator faciliteit die waterstof uit een deel van het gas extracteert en in een reactie met zuurstof dwingt om elektriciteit te creëren.
Door het gebruik van drie energiebronnen – gas, uitlaatwarmte en waterstof – kan de centrale 55% procent van de kolenenergie gebruiken voor stroomopwekking, daar waar conventionele kolencentrales gemiddeld tot 40% komen.

Als de technologie goed blijkt te werken, dan zal er vanaf 2020 commercieel gebruik van gemaakt worden.

Door: Kelly Bakker

Bron: Osaki CoolGen

Student maakt constructie op basis van schimmels

Een student van de Brunel University in Londen heeft onderzocht hoe paddenstoelen een alternatief kunnen zijn voor conventionele bouwtechnieken. Hij maakte een constructie op basis van schimmels.

Mycelium

In samenwerking met het duurzame architectenbureau Astudio,maakte  Aleksi Vesaluoma zogenoemde Grow Structures. Deze gebruiken mycelium (schimmeldraden) gemengd met karton. Het materiaal wordt daarna gevouwen in ‘paddenstoelworsten’ door het mengsel in een buisachtige katoenen bandage te verpakken.

De paddenstoelworsten worden gevormd over de mal van de vorm van voorkeur waarna ze vier weken lang de tijd krijgen om te groeien in een kas. De schimmels in de buizen groeien aan elkaar vast en wat overblijft is een sterke structuur die bijvoorbeeld gebruikt kan worden in tentconstructies op festivals en andere evenementen. Na afloop wordt het materiaal biologisch afgebroken.

Paddenstoelen eten

Een leuke bijkomstigheid is dat de grote hoeveelheden paddenstoelen die tussen de structuur doorgroeien, geplukt en gegeten kunnen worden. Hiermee wordt een architectonische constructie ook meteen een voedselbron. De makers zien dus ook mogelijkheden voor bijvoorbeeld de bouw van een restaurant.

Hoewel verschillende ontwerpers, kunstenaars en bedrijven al veel met mycelium werken, is de ‘worsttechniek’ van Aleski nieuw. Het biedt bovendien meer mogelijkheden voor het gebruik van het materiaal: het versterkt de structuur, het kan veel verschillende vormen aannemen en het maakt het mogelijk om op kleinere schaal te bouwen.
“Op dit moment zijn er verschillende factoren die de massa-commercialisatie van mycelium materialen tegenhouden, waaronder de vooroordelen van mensen en de macht van de winstgevende materialenindustrie”, verklaart Aleksi in een persbericht. “Mycelium materialen hebben veel voordelen voor ons en voor het milieu en zijn daarnaast gewoon heel cool. Ze zijn een goed voorbeeld van waarom we moeten vertrouwen op de intelligentie van de natuur; die kan ons helpen met het creëren van meer regeneratieve productiesystemen.”

Milieu

Als mycelium door organische materialen zoals stro groeit, bindt het de stof samen als lijn. De materialen die daaruit voortkomen zijn extreem veelzijdig en hebben in constructies de potentie om milieuproblemen als gevolg van bijvoorbeeld ontbossing of de uitstoot van gassen te verminderen.
Aleksi: “Het onderzoeken van de structurele potentie van mycelium materialen kan bijdragen aan een toekomst waarin architectuur van ‘bottom up’ aangepakt wordt in plaats van dat het bronnen verbruikt en afval creërt. Verschillende oplossingen op dit gebieden worden al gecommercialiseerd in onder meer de VS en Nederland, maar ik vind dat het materiaal op een grotere markt geintroduceerd worden.”

De jonge ontwerper heeft samen met vrienden het designcollectief MANDIN opgezet.

Door: Kelly Bakker

Bron: Brunel University London

Airbus onthult meer details over taxi-drone

Het is misschien nog moeilijk voor te stellen maar een taxiritje door de lucht lijkt realiteit te kunnen worden. Airbus heeft een concept voor een autonoom vliegende taxi-drone gepresenteerd. In een video over de zogenoemde Vahana wordt een toekomstbeeld geschetst waarin mensen de drone via een app kunnen bestellen en per persoon van locatie naar locatie worden vervoerd.

Toekomst mobiliteit

Verschillende bedrijven zijn bezig met de implementatie van verkeer via de lucht. Zo schreven we op Maakindustrie.nl eerder over de Pal-V, een door een Nederlands bedrijf ontwikkelde vliegende auto. Ook Uber werkt aan de ontwikkeling van een vliegende auto. Amazon heeft inmiddels een drone in gebruik genomen die pakketjes bezorgt. En nu is het de beurt aan Airbus. In een nieuwe video over haar taxi-drone Vahana laat het bedrijf zien hoe de toekomst van de mobiliteit eruit kan komen te zien.

Vahana is een van de onderdelen van Airbus’ driedelige A3 initiatief, dat zich richt op de ontwikkeling van toekomstige luchtvaartprojecten. CEO Tom Enders gaf begin dit jaar aan dat het streven is om eind van dit jaar een werkend prototype te kunnen presenteren. Het Vahana-toestel van Airbus is een hybride drone, die verticaal opstijgt en landt. Pas als de drone op een bepaalde hoogte is gekomen, kantelen de rotoren en verandert het toestel in een vliegtuig. Hierdoor heeft de drone niet veel ruimte nodig en is het dus mogelijk om in een drukke stedelijke omgeving ingezet te worden.

In de onlangs gelanceerde video is te zien hoe makkelijk het is voor Deborah, een fictieve passagier op zoek naar een snelle verbinding tussen San Jose en San Francisco, om via een app een taxivlucht te bestellen met de Vahana. Het gebruikerssysteem dat Deborah gebruikt, waarin de gewenste ophaaltijd, locatie en bestemming aangegeven kunnen worden,  heeft iets weg van apps als Uber en Lyft.

Finetuning

Er is verder niet veel informatie beschikbaar over het project of de status van het aangekondigde prototype. Afgelopen week heeft Airbus de Vahana wel gepresenteerd tijdens de Paris Air Show, waar jaarlijkse de grootste innovaties op lucht- en ruimtevaartgebied te zien zijn. Daar gaf het bedrijf aan dat er nog stappen gemaakt moeten worden op het gebied van automatisering en sense-and-avoid technologie. Het voertuig wordt, in het geval het systeem helemaal uitvalt, ook voorzien van een ballistische parachute die ook op lage hoogtes werkt.

De Vahana is overigens niet de eerste taxi-drone ter wereld: in Dubai werd in februari van dit jaar al een van Chinese makelij afkomstige vliegende taxi, de Ehang 184, gepresenteerd.

Door: Kelly Bakker

Bron: Vahana/Airbus

China trekt de aandacht met zonnepanelenpark in vorm van panda

China laat zich steeds nadrukkelijker zien als de wereldwijde voorloper op het gebied van investeringen in duurzame energie. Om die reputatie nog eens extra kracht bij te zetten is een gigantisch zonnepanelenpark in de vorm van een panda gebouwd.

Het gigantische pandavormige zonnepanelenpark ligt in de provincie Shanxi. Het 100 megawatt-park is gebouwd door Panda Green Energy Group. Alle zonnepanelen bij elkaar kunnen maar liefst 10.000 huishoudens van stroom voorzien.

Licht en donker

De donkere delen van de panda, het troeteldier van China, zijn gemaakt met monokristallijne siliconen zonnepanelen en de lichtere delen bestaan uit lichtgekleurde dunne-filmpanelen. Wereldwijd worden over het algemeen drie type zonnepanelen gebruikt: monokristallijnen, polykristallijnen en dunne-filmpanelen. De twee eerste komen vaker voor; polykristallijne panelen worden veel op huizen gebruikt. Aan de andere kant presteren de dunne-filmpanelen beter in condities met weinig licht, hoewel ze wel minder effectief zijn dan de andere type panelen.

Het gigantische zonnepanelenpark in China fungeert ook deels als PR-campagne. China wil graag wereldwijd voorloper zijn op het gebied van investeringen in duurzame energie. De panda in Shanxi is de eerste van 100 pandaparken die China gepland heeft. Zo is er onlangs een aangekondigd in onder meer Fiji.

Creatief met energie

Deze panda is niet het eerste creatieve energie-ontwerp. Zo staan in Singapore een soort metalen ‘superbomen’ die zonne-energie genereren. De bomen zijn tussen de 25 en 50 meter hoog en fungeren ook als een soort verticale tuin; ze vangen onder meer regenwater op.

In Noorwegen staat een waterkrachtcentrale die zo is ontworpen dat het design samengaat met de natuur waarin het staat. De installatie heeft aan de buitenkant een aantal houten panelen, die boomstammen en –takken moeten voorstellen.

Door: Kelly Bakker

Bron: Panda Green Energy Group

Foto bomen in Singapore: Darren Chin

Satelliet met Nederlands meetinstrument bijna de ruimte in

Er gaat binnenkort weer een stukje Nederlandse high-tech de ruimte in. De Sentinel-5P satelliet draagt een meetinstrument van Nederlandse makelij met zich mee.

Sentinel-5P is onderdeel van het Europese ruimtevaartproject Copernicus. Eind september wordt de satelliet vanuit de Russische basis Plesetsk gelanceerd. En de satelliet heeft een belangrijk Hollands tintje. Een team van Nederlandse experts bouwde Tropomi, een instrument voor het meten van de luchtkwaliteit en de verdeling van broeikassen op aarde. Het bevindt zich in het hart van de satelliet.

Het Copernicus project is opgezet om de veiligheid en gezondheid van de aarde te monitoren. Eerder gingen al vijf Sentinel-satellieten de ruimte in. Allemaal bekeken zij onze planeet op verschillende aspecten.

Het met de hoogste precisie naar de aarde kijken, is volgens kenners hard nodig. Zo stelt Pepijn Veefkind van het KNMI, dat samen met het ruimteonderzoeksinstituut SRON de wetenschappelijke leiding heeft over het project: “Met eerdere satellietmetingen hebben we kunnen aantonen hoe het gesteld is met de luchtkwaliteit boven verstedelijkte gebieden in de wereld, zoals West-Europa en het Oosten van China. De rode vlekken op de kaarten die we daarvan maken spreken boekdelen. Met de precieze waarnemingen van Tropomi geven we handvatten om dit probleem aan te pakken.”

Tropomi kan straks vanuit de satelliet, vanaf 824 meter hoogte, elke dag opnieuw de hele atmosfeer in kaart brengen met details van zeven bij zeven kilometer. Deze hoge resolutie maakt het mogelijk om luchtvervuiling te detecteren op stadsniveau. Het instrument ‘kijkt en vergelijkt’ en detecteert via een aantal stappen licht dat weerkaatst wordt door de dampkring en vergelijkt dit met licht direct van de zon. Juist uit dat verschil tussen de twee lichtbronnen kan waardevolle informatie worden gehaald over de samenstelling van onze atmosfeer.

Verzonken tralies

Tropomi is in staat om veel verschillende golflengtes waar te nemen, van infrarood tot ultraviolet. Het licht kaatst via spiegels, wordt uiteengerafeld door tralies en uiteindelijk vastgelegd met een detector. Nederlandse innovaties als de ‘verzonken tralie’ en vrij gevormde optica maken het instrument volgens de makers aanzienlijk beter dan zijn voorgangers. Airbus verwerkte deze technologische vondsten in het totaalconcept. Sytze Kampen van Airbus: “Onze partners SRON en TNO kwamen bijvoorbeeld met het idee van zogenoemde verzonken tralies. Dat is een slimme vinding waardoor het instrument veertig keer kleiner kon worden. En dat is pure winst in ruimtevaart.”

Satelliet Sentinel-5P zal ook worden gebruikt om meer stappen te kunnen maken op het gebied van het klimaatprobleem. Tropomi draagt daarin een steentje bij door gedetailleerd in kaart te brengen hoe broeikasgassen zich verspreiden door de aardse atmosfeer. Veefkind: “Een gas als methaan, bijvoorbeeld, komt minder voor in de atmosfeer dan koolstofdioxide, maar heeft een veel sterkere broeikaswerking. Tropomi gaat laten zien waar het vandaan komt en waar het naartoe gaat.”

Overheid

De Nederlandse overheid investeerde bij elkaar zo’n 80 miljoen euro in de ontwikkeling van het ruimtevaartproject, sinds toenmalig Minister van Economische Zaken Maria van der Hoeven in 2009 een handtekening zette onder de overeenkomst met ESA. Dat geld werd onder meer gebruikt voor de realisatie van Tropomi. Niet alleen levert de inzet van het instrument nieuwe wetenschappelijke inzichten op, het zet Nederland ook op de kaart. “We kapitaliseren hiermee op waar Nederland internationaal al wereldtop is”, aldus adjunct-directeur van het NSO, Nico van Putten. “Met Tropomi creëren we dus ook kansen voor Nederlandse ruimtevaarttechnologie op nieuwe internationale projecten.”

Kampen van Airbus: “In Tropomi komt Hollandse high tech en vele jaren van toewijding van een hecht team van specialisten samen. Dat zo’n project echt klaar is voor lancering, dat maak je als ruimtevaartingenieur in je loopbaan niet zo heel vaak mee”.

Tropomi is een samenwerking tussen Airbus Defence and Space Netherlands, KNMI, SRON en TNO, in opdracht van het NSO en ESA. Airbus Defence and Space Netherlands is hoofdaannemer voor de ontwikkeling van het instrument. De wetenschappelijke leiding is in handen van het KNMI en SRON. TROPOMI wordt gefinancierd door het Ministerie van Economische Zaken, het Ministerie van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap en het Ministerie van Infrastructuur en Milieu.

Door: Kelly Bakker

Bron: ESA, Dutch Space/Sander Koenen, Tropomi

Adapter maakt betere communicatie tussen machines mogelijk

In Industrie 4.0 moeten machines veel informatie met elkaar uitwisselen, maar doordat niet alle machines dezelfde ‘taal’ spreken, gaat dit nog wel eens moeizaam. Wetenschappers van het Kalsruhe Institute of Technology hebben hier iets op gevonden: een plug-en-play adapter.

Plug-en-play

Plug-en-play is een technologie die gebruikers in staat stelt om apparaten zoals printers of USB-sticks aan te sluiten op een computer en deze direct te gebruiken, zonder eerst software te moeten installeren. Deze technologie is nu ook beschikbaar voor industriële applicaties. Engineers van KIT hebben een adapter ontwikkeld die het makkelijker maakt om onderdelen van een productiefaciliteit met elkaar te verbinden en ze met elkaar gelijk te zetten. Zo kunnen faciliteiten veel sneller en veiliger aangepast of uitgebreid worden.

“Het was onze doelstelling om de overhead die nodig is voor inbedrijfstelling van componenten en complete productiefaciliteiten omlaag te brengen”, stelt David Barton van KIT in een persbericht. “Het probleem is dat machines en onderdelen die onderdeel zijn van een intelligent verbonden productie, informatie uit moeten kunnen wisselen over de huidige status van de productie, geheel in lijn met Industrie 4.0. Maar machines begrijpen elkaars taal vaak niet of geven de gewenste digitale informatie überhaupt niet. Buiten dat zouden de faciliteiten uitwisselbaar moeten zijn zodat snel en kosteneffectief aan individuele klantvragen voldaan kan worden. De oplossing waar wij in het kader van het ‘Secure Plug and Work’ project mee zijn gekomen is een adapter die de communicatiegaten overbrugt, bijvoorbeeld die tussen componenten en machinewerktuig.”

Up-to-date informatie

“Onze adapter verzendt gemeten waarden en data en eveneens hun betekenis. Voor data-uitwisseling en opslag hebben we huidige standaarden geïmplementeerd zodat informatie die relevant is voor de productie opgeslagen en overgebracht kan worden. Een kleine PC wordt gebruikt als interface om sensoren en aandrijvers met elkaar te verbinden die hun signalen omzetten in mechanische bewegingen.” De computer combineert de sensorsignalen met een met beschrijvingsbestand om het netwerk van up-to-date informatie over het component te voorzien. Deze beschrijving stelt de machineregeling in staat om zich individueel aan te passen aan componenten die in het machinegereedschap ingebouwd zijn. De adapter is voorzien van een aanvullende ‘dongle’ die de authenticiteit van de componenten bevestigt. “Deze adapter maakt het voor productiebedrijven heel makkelijk om machinewerktuig aan te passen of uit te breiden door verschillende componenten via een universele interface met elkaar te verbinden. Ze lopen daarbij geen risico dat onbevoegde personen de productie kunnen verstoren.”

KIT presenteert de plug-en-work aanpak tijdens de EMO in Hannover (18 tot 23 september).

Door: Kelly Bakker

Bron: KIT

Bij-drone als oplossing voor naderend bijentekort

De laatste jaren is er een tekort aan honingbijen ontstaan. Wetenschappers vrezen dat dit uiteindelijk invloed gaat hebben op de oogst in veel landen. Een Amerikaanse studente heeft een bij-drone ontwikkeld die dit probleem mogelijk kan aanpakken.

Robotbij

Er zijn tientallen fruit- en groentesoorten, onder meer appels, bessen, meloenen en broccoli, die zonder het werk van bijen (het bestuiven van gewassen) niet zouden kunnen groeien. Maar er is de laatste jaren sprake van bijensterfte en er komen weinig nieuwe bijen bij. Studente Anna Haldewang van de Savannah College of Art and Design in het Amerikaanse Georgia denkt daar iets op gevonden te hebben. Zij ontwikkelde de bij-drone Plan Bee.

Dit is een robotbij (gecontroleerd door een slim apparaat) ontworpen om de bestuiving van bijen na te bootsen. Vergelijkbaar met hoe bijen pollen van de ene bloem na de andere transporteren, zuigt de drone pollen van een plant en verstrooit het over andere bloemen waardoor kruisbestuiving tot stand komt.

Zelfvoorzienend

De studente kwam voor het eerst op het idee tijdens een les productdesign, waar ze de opdracht kreeg om een zelfvoorzienend object te ontwikkelen dat de groei van planten stimuleert. Je hebt zon, water, aarde en kruisbestuiving nodig om dat voor elkaar te krijgen, zo stelde Haldewang vast.

Bestuiving deed haar denken aan bijen en in haar vooronderzoek kwam ze erachter dat bijen het niet makkelijk hebben. “Ik had geen idee van de gevaren waar honingbij-kolonies mee te maken hebben. Bijen zijn aan het verdwijnen.” Met de invulling van de klassenopdracht wilde ze dit onder de aandacht brengen.

Ze ontwikkelde het Plan Bee prototye, een handformaat zwart en geel apparaatje dat in eerste instantie niet veel van een bij weg had. Ze wilde het de essentie van de bij geven zonder het insect precies na te maken.

Gaatjes

Ze maakte zo’n 50 ontwerpvariaties voor ze bij het uiteindelijke ontwerp uitkwam. De drone bestaat uit een kern van schuim (om het gewicht laag te houden), een plastic romp en een paar kleine propellers om de bij in de lucht te houden. Elke van de zes delen van de bij hebben onderop kleine gaatjes waardoor pollen opgezogen kunnen worden. Die worden vervolgens opgeslagen in een holte in de romp alvorens kruisbestuiving plaatsvindt. Als je het onderste boven draait, lijkt het op een bloem; een bewuste ode aan bloemen.

Plan Bee zit nog in de eerste fase; Haldewang is de engineering momenteel nog aan het finetunen. Ze heeft echter al wel een patentaanvraag ingediend en hoopt het product over twee jaar op de markt te kunnen brengen. “Ik zou graag zien dat mensen de Plan Bee in hun achtertuinen gebruiken en er zelfs op maat gemaakte tuinen mee maken. Echte bijen zijn zo klein dat je niet ziet hoe ze bloemen bestuiven. Met de drone kan je zien hoe dit proces werkt.”

Door: Kelly Bakker

Bron: Plan Bee

Elektrisch passagiersvliegtuig lijkt realiseerbaar door 3D-printtechnologie

Dat moderne technologieën als robotisering en kunstmatige intellegentie een sterke combinatie vormen voor slimme productie in de toekomst, is inmiddels wel duidelijk.
Een recent voorbeeld van wat de resultaten kunnen zijn als deze technologieën samen worden gebracht, komt van de elektrische vliegtuigenfabrikant Eviation Aircraft en 3D-printbedrijf Stratasys.

Uitdagingen

Eviation gebruikt de 3D-technologie van Stratasys om een volledig elektrisch passagiersvliegtuig, waar er nog maar weinig van zijn, te ontwikkelen. Hiermee wordt heel veel tijd en geld bespaard.

In de luchtvaartindustrie bestaat, zowel onder startups als de grote luchtvaartgiganten, al een tijdje veel interesse voor elektrische vliegtuigen maar de daadwerkelijke ontwikkeling hiervan kent een aantal bouwkundige uitdagingen. Batterijen moeten bijvoorbeeld lichter en krachtiger zijn om voldoende vermogen te generen. Er is een aerodynamisch design nodig en dat hele proces is nogal  tijdrovend en kostbaar.

Eviation denkt met name op die laatste punten stappen te kunnen maken met 3D-printen. “3D-printen bemoedigt innovatie in eigen beheer en kan de ontwikkelingsfase, die normaal lang en duur is, versnellen. Dit stelt ons in staat om nieuwe concepten te ontwikkelen en werkende prototypes snel te prodcueren, zonder dat vooraf al significante kosten worden gemaakt.” Het bedrijf heeft gekozen om ‘from scratch’ te beginnen en een holistische aanpak te hanteren. Het gehele ontwikkelingsproces, inclusief aerodynamische testen en het voortstuwingssysteem, is herzien om de efficiëntie van elektrisch vliegen te maximaliseren.

Vooraf testen

De 3D-printtechnologie van Stratasys stelde het bedrijf in staat om veel van zijn ontwerpen uitgebreid te testen voordat ze daadwerkelijk moesten investereren in certificeerbare onderdelen voor het bouwen van een vliegtuig. Dit zorgde voor versnelde processen, innovatieve ontwerpen en veel lagere productiekosten.
“Doordat we de mogelijkheid hadden om nieuwe herhalingen van ontwerpen te creëeren met 3D-printen en zo konden zien hoe alles zich standhield, hebben we enorm kunnen besparen op de kosten. Dit interne productieproces is cruciaal voor een bedrijf in de constant veranderende en competitieve luchtvaartindustrie.”

Eviation gebruikt voor het elektrische vleugeltipmotren. Door middel van 3D-printen konden deze in slechts een paar uurworden gemaakt. In de tijd dat werd gewacht op de levering van de daadwerkelijke motoren, konden de 3D-varianten al uitgebreid worden getest. Het ontwerp verminderde bovendien het aantal ingrepen aan het exterieur van het vliegtuig door gladde en gebogen oppervlakten te gebruiken. Het creëert sterke, complexe en lichtgewicht onderdelen om deze oppervlakten te ondersteunen door een composiet lay-up tool te 3D-printen dat daarna werd bedekt met het al gemaakte koolstofvezelmodel.

“Al met al hebben we in de twee jaar durende operatie honderden tot duizenden dollars en zo’n zes maanden werk bespaard door het 3D-printen. “Momenteel gebruiken we de technologie om prototypes van testonderdelen en gereedschap te maken. De mogelijkheid om lichtgewicht onderdelen in complexe gemoetrien te maken stelt ons ook in state om de mogelijkheden te ontdekken om onderdelen voor het uiteindelijke toestel 3D te printen.”

Eviation verwacht in de loop van 2018 te beginnen met testvluchten en de eerste commerciele vluchten staan gepland voor 2021. “Eviation heeft als doel om regionaal luchtverkeer meer kosteneffectief en milieuvriendelijker te maken. Nu mensen op grotere afstanden van huis dan ooit werken, geloven wij dat elektrisch vliegen de middelgrote steden als Seoul en Beijing of Londen en Parijs, dichter bij elkaar brengt.”

Door: Kelly Bakker

Bron: Eviation/Stratasys