Nieuwe uitvinding vergroot levensduur en capaciteit van lithium-ion accu’s

Een nieuwe samenstelling van lithium-ion accu’s kan de levensduur van de batterijen vergroten en mogelijk zelfs verdubbelen. Ook kunnen batterijen een grotere capaciteit krijgen, waardoor zij meer energie kunnen opslaan.

Dit meldt de TU Delft in een artikel dat onlangs is verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications. De onderzoekers experimenteerden met de samenstelling van lithium-ion accu’s. Zij ontdekten dat door het toevoegen van een vijftal zouten aan de accu’s de vorming van de beschermlaag tussen het elektrolyt en zowel de anode als kathode gecontroleerder maakt.

Elektronen tegenhouden en lithium-ionen doorlaten

De beschermlaag speelt een cruciale rol in lithium-ion accu’s. De laag houdt elektronen tegen en laat lithium-ionen juist door. Deze lithium-ionen transporteren de energie in de batterij. Tijdens laadcycli beschadigt de beschermlaag en moet deze telkens opnieuw vormen. Dit proces consumeert lithium-ionen, die daardoor niet meer bruikbaar zijn in oplaadcycli. De capaciteit van de batterij loopt dan ook terug naarmate een accu meer oplaadcycli doorloopt.

Een nieuwe samenstelling van lithium-ion accu’s maakt nieuwe kenmerken mogelijk. De onderzoekers van de TU Delft voegen een vijftal zouten toe aan de samenstelling waaruit lithium-ion accu’s bestaan. Een van deze zouten was eerder niet bruikbaar voor dit doeleinde, aangezien het niet goed oplost in de cocktail van stoffen bestaat.

Marnix Wagemaker, hoogleraar elektrische energieopslag bij de TU Delft en hoofdauteur van de publicatie, is nauw betrokken bij de ontwikkeling. Wagemaker legt aan De Volkskrant uit dat de ‘chaos’ die de vier overige zouten in de cocktail veroorzaken, er ook toe leidt dat het zout dat eerder niet goed oploste dat nu wel doet. Wagemaker spreekt van een ‘mooie bijvangst’.

Aanwezig in breed scala aan apparaten

De ontwikkeling kan een grote impact hebben op het gebruik van lithium-ion accu’s. Dergelijke accu’s zijn te vinden in een breed scala aan apparaten. Denk hierbij aan smartphones, tablets en laptops, maar ook aan elektrische auto’s en fietsen. De accu’s zijn relatief kostbaar en spelen dan ook een belangrijke rol in de totale kosten van elektrische apparaten.

De uitvinding van de TU Delft kan uitkomst bieden. Door de levensduur te verlengen en mogelijk zelfs te verdubbelen gaan accu’s langer mee. Het vervangen van accu’s is hierdoor minder vaak nodig, wat het milieu ontlast en daarnaast de kosten verlaagt.

Nieuwe toepassingen mogelijk

Tegenover de Volkskrant wijst Wagemaker onder meer op LeydenJar, een Nederlands bedrijf dat accu’s ontwikkeld die meer energie kunnen opslaan. De accu’s van het bedrijf bieden 70% meer opslagcapaciteit. In de praktijk kunnen zij echter slechts 450 keer worden opgeladen, terwijl om bruikbaar te zijn in elektrische auto’s 800 oplaadcycli mogelijk moeten zijn. Wagemaker verwacht dat de technologie van de TU Delft kan helpen bij het dichterbij brengen van dit aantal.

Christian Rood, CEO van LeydenJar, bevestigt tegenover de Volkskrant dat zijn bedrijf de ontwikkeling van de TU Delft gaat testen. Rood stelt dat de ontwikkeling mogelijk kan bijdragen aan een toepassing voor een elektrische auto, maar dat testen noodzakelijk is.

Belangrijke stap voorwaarts

Wagemaker is optimistisch over de ontwikkeling. Wel geeft hij aan dat het onzeker is of een verdubbeling in levensduur daadwerkelijk haalbaar is. “Of in de praktijk een factor twee haalbaar is, weet ik niet. Maar zelfs 20 procent meer is al een belangrijke stap voorwaarts en het chaosconcept biedt kansen op verdere ontwikkeling”, zegt de hoogleraar tegen de krant.

Meer informatie over de uitvinding is beschikbaar in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications, waar door de onderzoekers een artikel over hun ontwikkeling is gepubliceerd.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: VeComoHacerlo via Pixabay

Duitsland blokkeert EU-verbod op benzine- en dieselauto’s

Duitsland gaat niet akkoord het Europese besluit om de verkoop van nieuwe benzine- en dieselauto’s in de Europese Unie (EU) per 2035 aan banden te leggen. De definitieve beslissing over het voorstel in de Raad van de EU is hierdoor uitgesteld.

De EU wil per 2035 alleen nog de verkoop van nieuwe personenauto’s zonder CO2-uitstoot toestaan. Dit betekent in de praktijk dat verkoop van auto’s met een benzine- en dieselmotor vanaf dat jaar verboden is.

Alleen van toepassing op grote fabrikanten

De maatregel is alleen van toepassing op grote autofabrikanten. Fabrikanten die minder dan 1.000 personenauto’s op jaarbasis produceren zijn uitgezonderd. Ook is het verbod alleen van toepassing op nieuwe voertuigen. Tweedehands personenvoertuigen met een benzine- of dieselmotor mogen na 2035 nog steeds van eigenaar wisselen.

Het Europees Parlement en de EU-lidstaten bereikten in oktober 2022 al een akkoord over het voorstel. Het Europees Parlement keurde dit akkoord in februari 2023 goed. De ministers van alle EU-lidstaten spraken zich op 7 maart uit over het plan.

Duitsland onthoudt zich van stemming

Nu blijkt dus dat Duitsland zich niet achter de plannen schaart. De Duitse regeringspartij FDP steunt de wet niet. In Duitsland moet de regering unaniem achter een EU-besluit staan om hiermee akkoord te kunnen gaan. Nu dat niet het geval is onthoudt Duitsland zich van stemming.

Door het besluit kent het plan onvoldoende voorstanders. Voorzitter van de Europese Commissie Ursula von der Leyen zou nog hebben geprobeerd Duitsland te overtuigen, maar dit is naar verluid niet gelukt.

Synthetische brandstof

Al langer gaan er geruchten dat Duitsland zich niet kan vinden in de Europese plannen. De Duitsers willen onder meer dat de verkoop van personenauto’s die op synthetische brandstof rijden wel blijft toegestaan. De Europese Commissie beloofde te onderzoeken of deze zogenoemde e-fuels een duurzaam alternatief zijn. Het wil echter geen garanties bieden. De Duitse regering is hierover ontevreden en willen op dit vlak toezeggingen. Voor FDP is dit reden het besluit te blokkeren.

Het Duitse besluit leidt tot irritatie bij andere EU-lidstaten. EU-correspondent Ardy Stemerding van de NOS wijst op de vrees dat de stap een nieuw precedent zal scheppen en ook andere landen in de toekomst met nieuwe eisen komen terwijl het wetgevingsproces al is doorlopen. De Europese Commissie zoekt nog naar een manier om Duitsland tegemoet te komen. Het wil voorkomen dat de onderhandelingen hiervoor heropent hoeft te worden.

Vermoedelijk betekent dit vooral dat de Europese Commissie zijn eerder gedane toezegging tot het onderzoeken van e-fuels anders zal verwoorden. Het is echter onduidelijk of dit voor Duitsland uitkomst biedt.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Free-Photos via Pixabay

Maakindustrie vaakst getroffen door ransomware

De maakindustrie is een populair doelwit voor cybercriminelen. Partijen in de sector zijn het vaakst doelwit van cybercriminaliteit van alle sectoren. Het gaat daarbij om diverse vormen van cybercriminaliteit.

Dit blijkt uit het onderzoek IBM X-Force Threat Intelligence index, op basis van data uit 2021. De maakindustrie is een geliefd doelwit van cybercriminelen. Van alle aanvallen die IBM X-Force voorkwam was maar liefst 23% gericht op maakbedrijven. Hiermee is een verschuiving zichtbaar; vorig jaar stonden juist financiële organisaties op de eerste positie.

Opkomst van SCADA MODBUS en Internet of Things

De stijging is volgens IBM onder meer toe te schrijven aan de groeiende omarming van het communicatieprotocol SCADA MODBUS en Internet of Things (IoT)-apparaten. Zo blijken cybercriminelen veel vaker actief te zoeken naar kwetsbare SCADA MODBUS- en IoT-apparaten die verbonden zijn met het internet. Het aantal zoekopdrachten hierop zou maar liefst 22 keer hoger zijn dan in de vorige editie van het rapport.

Uit het onderzoek van IBM op basis van data uit 2021 lijkt dat 27% van de aanvallen op bedrijven in de maakindustrie gericht waren op afpersing. Ransomware is hiervan een bekend voorbeeld, maar ook andere vormen van cybercriminaliteit kunnen hiervoor worden ingevoerd. Denk daarbij aan de genoemde DDoS-aanvallen.

Opvallend is ook dat Europese bedrijven een geliefd doelwit zijn van cybercriminelen. Zo blijkt 44% van de onderzochte aanvallen in het onderzoek van IBM gericht op Europese doelen.

‘Aanvallers buiten zwakke plekken uit’

“Indien aanvallers een zwakke plek zien, buiten zij deze uit”, meldt IBM in het rapport. Dat is ook bij de maakindustrie het geval, stelt het Amerikaanse bedrijf. Het verwijst hiermee naar de lage tolerantie voor downtime in de maakindustrie, waarin 24/7 processen centraal staan. Cybercriminelen spelen hierop in door het verstoren van deze continue bedrijfsvoering, waarbij forse financiële schade kan ontstaan.

CEO-fraude

Dit doen aanvallers op verschillende manieren. Denk daarbij aan CEO-fraude, een vorm van cybercriminaliteit waarbij aanvallers zich voordoen als een hooggeplaatste manager van het bedrijf. Zij benaderen vanuit deze positie een werknemer, bijvoorbeeld van de financiële afdeling. De zogenaamde manager stelt bijvoorbeeld een grote deal te hebben gesloten, maar hiervoor op korte termijn een groot geldbedrag nodig te hebben. De medewerker krijgt het verzoek dit bedrag beschikbaar te maken. Doordat een werknemer door een topmanager van zijn of haar bedrijf benadert lijkt te worden, is de kans op succes relatief groot.

Denk echter ook aan Distributed Denial of Service (DDoS). Bij deze vorm van cybercriminaliteit overspoelen aanvallers een server van een bedrijf met malafide verzoeken. De server raakt overbelast en kan legitieme verzoeken van gebruikers niet langer verwerken. De server en de applicatie en/of website die hierop draait zijn hierdoor onbereikbaar. Zo kan bijvoorbeeld een website, webshop of bedrijfsapplicatie worden platgelegd.

Ransomware blijft slachtoffers maken

Een derde voorbeeld is ransomware. Dit is een vorm van malware waarmee aanvallers systemen en data versleutelen, en zo in gijzeling nemen. In veel gevallen eisen aanvallers vervolgens losgeld van het slachtoffer in ruil voor de decryptiesleutel. Het advies luidt over het algemeen nooit te betalen. Zo is er geen garantie dat de aanvallers na betaling de decryptiesleutel daadwerkelijk overhandigen. Ook kan het betalen van losgeld cybercriminelen stimuleren tot het uitvoeren van meer ransomware-aanvallen. Steeds vaker lekken aanvaller ook data van slachtoffers, met als doel het verder opvoeren van de druk.

Voor het tweede jaar op rij is phishing een belangrijke methode voor cybercriminelen voor het verkrijgen van toegang tot doelwitten. Dit is een vorm van cybercriminaliteit waarbij aanvallers slachtoffers proberen te overtuigen gegevens te overhandigen. Denk daarbij aan inloggegevens. Zij doen zich hiervoor bijvoorbeeld voor als een helpdesk of collega. In 41% van alle onderzochte security-incidenten speelde phishing een rol.

In meer dan de helft van de gevallen ging het daarbij om spear phishing. Dit is een vorm van phishing waarbij aanvallers hun phishingpoging op maat ontwerpen voor hun doelwit. Zij haken zo bijvoorbeeld aan op interesses of het vakgebied van een slachtoffer. Doordat de phishingpoging goed aansluit op het doelwit, is de kans dat de aanval succes heeft groter.

Naast phishing zijn ook applicaties die via internet toegankelijk zijn regelmatig doelwit. 26% van de aanvallen was gericht op dergelijke applicaties. in 16% van de gevallen maakten aanvallers gebruikt van valide accounts. Het gaat daarbij bijvoorbeeld om accounts waarvan aanvallers inloggegevens zijn buitgemaakt.

REvil

Diverse cybercrimegroeperingen zijn actief, waarvan IBM Security REvil als voorbeeld noemt. Deze aanvalsgroep is naar verluid inmiddels niet meer actief na een actie van de Russische inlichtingendienst in januari 2022. IBM Security houdt de groep verantwoordelijk voor 40% van alle uitgevoerde ransomware-aanvallen in 2021.

De groep voerde naar schatting zo’n drie jaar lang aanvallen met ransomware uit. Daarmee is de groep opvallend lang actief geweest. Volgens IBM Security verdwijnt de gemiddeld ransomwaregroepering ongeveer zeventien maanden na oprichting.

Zero-trust

Een effectieve maatregel die IBM X-Force aandraagt is zero-trust. Dit betekent in de praktijk dat je niets vertrouwt en alles controleert. Het principe is in 2010 door John Kindervag ontwikkeld. Waar bedrijven voorheen het interne netwerk als veilig bestempelden, bestaat een ‘veilig intern netwerk’ bij zero-trust niet. Dat betekent in de praktijk dat je continu de identiteit van apparaten en gebruikers verifieert.

Ook speelt netwerksegmentatie een belangrijke rol. Dit betekent in de praktijk dat je het netwerk opdeelt in kleine segmenten. Dringt een aanvaller een segment van je netwerk binnen? Dan zorgt netwerksegmentatie ervoor dat een aanvaller niet vrij over je netwerk kan bewegen. Dit kan helpen bij het inperken van de schade.

Incident response-plan

Daarnaast adviseert IBM X-Force het opstellen van een incident response-plan. In een dergelijk plan leg je exact vast hoe je te werk gaat bij een security-incident. Wie moet je hierover bijvoorbeeld informeren? Hoe bewaak je de continuïteit van de bedrijfsvoering? En welke stappen zet je om de aanval zo snel mogelijk te mitigeren?

Denk echter ook aan security awareness-trainingen. Hiermee vergroot je het bewustzijn van werknemers over securitydreigingen en cybercriminaliteit. Personeel leert hierbij onder meer het herkennen van phishing-aanvallen. Denk echter ook aan de impact van hun eigen gedrag op de veiligheid van hun organisatie.

Meer informatie over het onderzoek is hier beschikbaar.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: pixelcreatures via Pixabay

Duitsland en Italië mogelijk tegen verkoopverbod op benzine- en dieselauto’s

De ministers van de EU-lidstaten buigen zich deze week over het Europese wetsvoorstel om per 2035 de verkoop van auto’s die CO2 uitstoten aan banden te leggen. Het is echter onzeker of alle EU-lidstaten zich achter het plan scharen. Zowel Duitsland als Italië lijken dwars te liggen.

De Europese Unie (EU) wil vanaf 2035 alleen nog de verkoop van nieuwe auto’s zonder CO2-uitstoot toestaan. Dit moet een belangrijke bijdrage leveren aan het verduurzamen van de EU en het wagenpark. De wetgeving is gericht op grote autofabrikanten; fabrikanten die minder dan 1.000 personenauto’s op jaarbasis produceren zijn uitgezonderd.

Het verkoopverbod op personenvoertuigen die CO2-uitstoten is overigens alleen van invloed op nieuwe voertuigen. Tweedehands personenvoertuigen met een benzine- of dieselmotor mogen ook na 2035 nog steeds van eigenaar wisselen.

Weerstand in Duitsland en Italië

Het Europees Parlement en de EU-lidstaten bereikten in oktober 2022 al een akkoord over het wetsvoorstel. Dit akkoord is in februari 2023 door het Europees Parlement goedgekeurd. De ministers van alle EU-lidstaten spreken zich op 7 maart over het plan uit. Of zij zich daadwerkelijk achter het wetsvoorstel scharen is echter onduidelijk; zowel Duitsland als Italië lijken tegen de plannen te zijn meldt Automotive News.

Beide landen zijn voorstander van alternatieve plannen. Zo wil Duitsland dat de Europese Commissie met een wetsvoorstel komt die de verkoop auto’s met een verbrandingsmotor die draaien op een CO2-neutrale brandstof ook na 2035 toe te staan. De Duitse minister van Transport Volker Wissing wees er vorig week op dat de Europese Commissie vooralsnog niet met een dergelijk voorstel is gekomen. Duitsland wil geen definitief akkoord geven voor de plannen in de huidige vorm.

Ook weerstand in Italië

Ook in Italië is er weerstand. De Italiaanse premier Giorgia Meloni is eveneens voorstander van het wel toestaan van schonere brandstoffen na 2035. Meloni ziet in dergelijke brandstoffen een mogelijkheid om tot een groene transitie te komen in de EU, zonder economische impact op Europeanen.

Naast Italië zouden ook Polen en Hongarije bezwaren hebben tegen de plannen.

Vijf EU-lidstaten kwamen eerder met tegenvoorstel

De weerstand tegen de plannen is hiermee overigens als minder dan in het verleden. In juni 2022 bleken vijf EU-lidstaten voor uitstel van het verbod tot 2040 te zijn, meldde Reuters. Het ging toen om Bulgarije, Italië, Portugal, Roemenië en Slowakije.

Deze EU-lidstaten kwamen met een tegenvoorstel. Zij pleitten hierin voor een CO2-reductie van 90% voor personenauto’s in 2035. Dit zou in de praktijk betekenen dat een beperkt aantal personenvoertuigen met verbrandingsmotor in 2035 toch nog mag worden verkocht. De EU-lidstaten willen vervolgens in 2040 de doorstap maken naar een volledig verbod op de verkoop van personenauto’s met CO2-uitstoot.

De landen pleitten daarnaast voor uitstel voor lichte bedrijfswagens, waarbij het onder meer ging om bestelbussen. De Europese Commissie willen ook de verkoop van lichte bedrijfswagens met CO2-uitstoot in 2035 aan banden leggen. Bulgarije, Italië, Portugal, Roemenië en Slowakije pleitten echter voor een CO2-reductie van 80% in dat jaar.

Meer laadinstructuur nodig en verschillen in koopkracht

Als reden voor de uitstel noemen de landen onder meer de beschikbare laadinstructuur. Deze zou eerst vergroot moeten worden. Nederland loopt op dit vlak flink voor op andere landen; uit cijfers van de European Automobile Manufacturers’ Association blijkt dat naar schatting staat zeventig procent van alle laadpalen in Nederland, Duitsland en Frankrijk staat. Het gaat echter ook om verschillende in koopkracht in EU-lidstaten.

Het Europese verkoopverbod op personenauto’s met CO2-uitstoot speelt een belangrijke rol bij het realiseren van de klimaatdoelstellingen van de EU. Een woordvoerder van de EU noemt tegenover Automotive News een transitie naar emissieloze voertuigen ‘absoluut noodzakelijk’ voor het realiseren van de doelstelling van de EU om tegen het einde van dit decennium 55% minder CO2 uit te stoten.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: Pixabay / Paul Brennan

Project moet grootschalige composietstructuren optimaliseren met oog op energiebesparingen

Een nieuw project moet leiden tot het optimaliseren van grootschalige composietstructuren. Deze lichtgewicht componenten helpen energie te besparen, onder meer in de luchtvaart- en ruimtevaartsector evenals de windenergiesector.

Het gaat om het D-STANDART project, dat financiering vanuit de EU krijgt en onder leiding staat van het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum Koninklijke (NLR). Het doel van het project is de ontwikkeling van efficiënt methoden voor het optimaliseren van de levensduur van grootschalige composietstructuren.

Vraagstukken met betrekking tot schadetolerantie en levensduur

Geavanceerde composieten maken structuren mogelijk die zowel resistent als lichtgewicht zijn. Dit maakt hen energie-efficiënt, wat met het oog op de verduurzaming zeer relevant is. Het toenemende gebruik van dergelijke grote composietstructuren leidt echter ook tot vraagstukken met betrekking tot schadetolerantie en levensduur. Voor het beoordelen hiervan zijn onderzoekers tot nu toe aangewezen op niet-precieze en tijdrovende technieken.

Door hun omvang krijgt composietconstructies op grote schaal te maken met extreme belastingen en spanningen, meldt TU Delft, dat bij het project is betrokken. Met name indien zij geoptimaliseerd zij voor een minimaal gebruik van materiaal speelt dit een rol. Binnen het project D-STANDART werken de betrokken partijen aan een nauwkeurige en betrouwbare vermoeiingsbeoordeling. De partijen richten zich specifiek op het modelleren van grootschalige composietconstructies met willekeurige laminaatopbouw (‘lay-ups’). Dit onder realistische omstandigheden zoals belastingen en omgevingsinvloeden.

Gebrek aan inzicht leidt tot conservatieve ontwerpaanpak

Het gebrek aan inzicht in deze belastingen en spanningen zorgt dat partijen bij grootschalige composietstructuren nu nog een conservatieve ontwerpaanpak hanteren. Zo willen zij voorkomen dat eventuele onvoorziene impact tot catastrofale problemen kan leiden. Hoewel deze aanpak voor extra veiligheid zorgt, staat dit gewichtsoptimalisatie en optimaal materiaalgebruik in de weg. Het extra inzicht dat D-STANDART moet opleveren moet uitkomst bieden.

Bij het project zijn in totaal negen partners betrokken uit Duitsland, Frankrijk, het Verenigd Koninkrijk en Nederland. NLR neemt de coördinatie van het project op zich. Andere partners zijn Universiteit Twente, Universiteit Bristol, NCC Operations Ltd, iCOMAT Ltd, TU Delft, MSC Software (a Hexagon Company), L-up, en SE Blades Technology. De adviesraad van D-STANDART bestaat uit een zestal eindgebruikers: Rolls Royce, Fokker Aerostructures, Leonardo, Siemens Gamesa, Embraer en Coexpair. Zij ondersteunen het project door het valideren van eisen, begeleiden van de aanpak voor het project voor certificering en het toepassen van de resultaten in nauwe samenwerking met de European Materials Modelling Council (EMMC) en de European Materials Characterisation Council (EMCC).

Nieuwe testtechnieken en AI-aangedreven modellen

De onderzoekers van de Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek en Civiele Techniek en Geowetenschappen van de TU Delft richten zich specifiek op het verminderen van de tijd en moeite die nodig is voor het karakteriseren van het vermoeiingsgedrag van composietconstructies. Zij maken hierbij gebruik van nieuwe testtechnieken en koppelen deze aan AI-aangedreven modellen.

De onderzoekers willen onder meer tot nieuwe testmethoden komen die inzicht geven in het veranderen van de vezeloriëntaties in een composietlaminaat en de invloed hiervan op de vermoeiingslevensduur. Denk echter ook aan de invloed van temperatuur en vochtigheid. Ook willen de onderzoekers een AI-model ontwikkelen dat het vermoeiingsgedrag van een composietlaminaat voorspelt aan de hand van de structuur van het laminaat.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron foto: Free-Photos via Pixabay

Financiering voor Nederlandse bijdrage aan Extremely Large Telescope

De ontwikkeling van een Nederlands instrumentratiepakket voor de Extreme Large Telescope (ELT) krijgt financiering vanuit de Nationale Roadmap voor Grootschalige Wetenschappelijke Infrastructuur van de NWO. De ELT moet veruit de grootste telescope ter wereld worden. De bouwkosten van ELT zijn begroot op 960 miljoen euro.

Met de ELT, die voorheen de European Extremely Large Telescope (E-ELT) heette, hopen onderzoekers nieuwe inzichten op te doen over de aarde als levende planeet in het heelal. Een aantal Nederlandse partijen werken aan het Nederlandse van het instumentatiepakket voor deze telescoop. Dit deel is nauwkeurig afgestemd op de Nederlandse wetenschappelijke interesses en expertise, meldt de NWO. Dit moet de leidende positie van Nederland in de sterrenkunde voor decennia waarborgen.

De ELT is ontworpen door de Europese Zuidelijke Sterrenwacht (ESO) en kent een effectief oppervlak van 1.116 m2. ESO stationeert de telescoop op Cerre Armazones in Chili

Telescoop moet nieuwe inzichten opleveren

De nieuwe telescoop moet helpen met het vinden van antwoorden op uiteenlopende wetenschappelijke vragen over het heelal. In hoeverre lijkt exoplaneet Promixa b bijvoorbeeld op de aarde? En in hoeverre is er leven aanwezig op deze exoplaneet? De ELT geeft astronomen de mogelijkheid tot het bestuderen en scherper in beeld brengen dan ooit van zwakkere objecten in de ruimte. “Onze buurster heeft een planeet die qua grootte en baan heel erg op de aarde lijkt, genaamd Proxima b. Met de instrumenten die op de ELT komen, kunnen we achterhalen wat de eigenschappen van die wereld precies zijn”, legt hoofdonderzoeker Ignas Snellen, hoofdaanvrager van de financiering door de NWO, uit.

Vanuit Nederland wordt een deel van het instumentatiepakket voor de ELT ontwikkelt. Het gaat om een drietal instrumenten. Van het midinfrarood-instrument METIS is Nederland projectleider. Snellen: “Met METIS kunnen we achterhalen of Proxima b een atmosfeer heeft en wat voor gassen er in die atmosfeer zitten. We werken al een tiental jaar aan dit instrument. Het zal dan ook het eerste zijn waarmee we metingen kunnen doen.”

MOSIAC en EPICS

Het tweede instrument is MOSIAC, een multi-objectspectrograaf. Deze kan honderden sterren en sterrenstelsels gelijktijdig waarnemen en hiervan gedetailleerde spectra maken. Het derde instrument is EPICS, toegespitst op het detecteren en karakteriseren van exoplaneten. Dit instrument is nog volop in ontwikkeling. Snellen: “Voor het derde instrument genaamd EPICS, zitten we echt nog in de beginfase met studies over het instrument en de technische aspecten.”

De bouw van EPICS staat pas halverwege de jaren 2030 op de planning. Het instrument is echter veelbelovend, stelt Snellen. “Daarmee kunnen we kijken naar gereflecteerd licht. In plaats van naar één of twee werelden te kijken, kunnen we een hele groep van dit soort objecten bestuderen. Dus niet alleen exoplaneet Proxima b, maar ook aardachtige planeten rond andere sterren. Tegen de tijd dat EPICS af is, ben ik al ver in de zestig, maar ik kijk er heel erg naar uit. EPICS en METIS zijn twee instrumenten waarmee we exoplaneten heel goed kunnen gaan waarnemen.”

Metingen vanaf de aarde

De enorme omvang van de ELT biedt interessante mogelijkheden. Want waar je James Web Space Telescope (JWST) metingen vanuit de ruimte doet, moet de ELT dit vanaf de aarde doen. Het oppervlak van de ELT maakt dit mogelijk. Snellen legt uit: “Met het grote oppervlak van de ELT kunnen we meer licht opvangen en dus zwakkere objecten waarnemen en vele malen scherper kijken dan de JWST. De spiegel van de JWST heeft een diameter van 6,5 meter. De ELT is bijna vijf keer zo groot.”

Het in kaart brengen van de ruimte vanaf de aarde brengt uitdagingen met zich mee. Denk daarbij aan de aardatmosfeer, die het beeld kan verstoren. “Als je vanuit de ruimte kijkt, heb je geen last van de aardatmosfeer. Een turbulente atmosfeer maakt het soms moeilijk om scherp te kijken”, zegt Snellen. Ook het enorme warmteschil waarmee de JWST is uitgerust biedt voordelen en zorgt dat de telescoop erg koel blijft, waardoor minder ruit ontstaat dan indien je vanaf de grond naar warmtestraling kijkt.

De ELT moet over vijf jaar zijn eerste waarnemingen kunnen doen. Snellen is enthousiast. “Het mooie is dat we dan de JWST hebben die in sommige dingen beter is en daarbij de superieure kwaliteiten van de ELT. Die data kunnen we dan combineren. Dat wordt fantastisch! We gaan zoveel leren over de eerste sterren, de vorming van sterrenstelsels en de vraag of wij alleen zijn in het heelal. Persoonlijk kijk ik er voornamelijk naar uit om meer te leren over Proxima b. Dat is heel spannend”, zegt de onderzoeker.

The world’s biggest eye on the sky

De telescoop wordt ook wel ‘the world’s biggest eye on the sky’ genoemd en is qua omvang vergelijkbaar met een voetbalstadion. Dit brengt unieke uitdagingen met zich mee. Zo is de telescoop voorzien van een spiegel die bestaat uit 798 deelspiegels en een diameter kent van 39 meter. Voor het ondersteunen hiervan is TNO ingeschakeld, dat een prototype ontwierp in samenwerking met VDL-ETG (bouwer/engineer) en NOVA (apparatuur en software metingen).

In dit prototype is elk van de 798 spiegels voorzien van een ondersteunende structuur van staal en aluminium. Een combinatie van een flinterdun membraan, 27 dunne pinnetjes en een metalen balanceerconstructie houden de individuele spiegel op zijn plek. Het ontwikkeling van deze constructie is uitdagend. Onder meer door de maximale afwijking van slechts enkele nanometers die is toegestaan. Een grotere afwijking zou namelijk tot een onscherp beeld leiden. De spiegels draaien met behulp van luchtdruk.

“Mooi om te zien dat de grote investeringen die dit kabinet doet in wetenschap zich nu ook daadwerkelijk vertalen in grootschalige wetenschappelijke infrastructuur. State-of-the-art wetenschappelijke onderzoeksfaciliteiten hebben een enorme aantrekkingskracht op (jong) talent en zijn een impuls voor de sterke positie in Europa en in de rest van de wereld”, aldus minister Robbert Dijkgraaf van Onderwijs, Cultuur en Wetenschap (OCW).

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Afbeeldingen: ESO/L. Calçada/ACe Consortium

Europese subsidie voor project rondom toekomstbestendige productielijnen

Het Europese project SMARTHANDLE krijgt subsidie vanuit het HORIZON-programma. Het project is gericht op de realisatie van toekomstbestendige productielijnen, waarbij de focus ligt op het transport van producten binnen productielijnen.

Bij het Europese project zijn drie Nederlandse bedrijven betrokken: STT Products, Demcon Industrial Systems Groningen en Menicon Nederland. Zij maken onderdeel uit van een groep van 14 partijen die bij het SMARTHANDLE-project betrokken zijn. Het gaat daarbij om zowel bedrijven, kennisinstellingen als onderzoeksorganisaties. Vanuit Nederland is daarnaast ook de Technische Universiteit Eindhoven bij het project betrokken.

Producten transporteren binnen productielijnen

SMARTHANDLE is gericht op het onderzoeken en implementeren van technologieën die onderdeel uitmaken van toekomstbestendige productielijnen. Voor het ontwikkeling van innovatieve manieren voor het transporteren – ook wel handlen genoemd – van producten binnen deze lijnen werken de partijen aan een drietal casussen uit.

Een voorbeeld is de ‘contactlezencasus’, waarbinnen DEMCON Industrial Systems, Menicon en STT Products nauw samenwerken. De betrokken partijen brengen hierdoor ieder eigen kennis in. Zo richt DEMCON zich op de software, digitalisering en toepassing van kunstmatige intelligentie (AI). STT Products spitst zich toe op de mechanische en elektrische oplossing. Menicon brengt kennis in over het product en de kwaliteitseisen die hieraan gesteld worden. De partijen werken ook aan een plannings- en coördinatiemechanisme voor het succesvol uitrollen van de oplossing in de praktijk.

Kennisuitwisseling

Daarnaast krijgen de partijen ook toegang tot expertise van andere partners van het SMARTHANDLE-project. De verschillende casussen wisselen onderling kennis uit. Het doel is om samen te komen tot generieke bouwblokken die in uiteenlopende use cases inzetbaar zijn.

De kosten van het project zijn geraamd op bijna zes miljoen euro. Het project wordt volledig gesubsidieerd vanuit het Horizon Europe-programma van de Europese Commissie. Dit programma is gericht op het vergroten van het concurrentievermogen van Europa door het stimuleren van wetenschap en innovatie.

AutomatIQ

SMARTHANDLE is niet het eerste project waarbinnen STT Products, Demcon Industrial Systems Groningen en Menicon Nederland samenwerken. Eerder bundelden de partijen de krachten in een ander subsidieproject: AutomatIQ. Dit project is in 2021 van start gegaan. AutomatIQ draait om de ontwikkeling van een volautomatische en toekomstbestendige productielijn voor contactlenzen. De geavanceerde lijn geeft continu feedback over de actuele product-, machine- en productie-eigenschappen met het oog op kwaliteitsborging.

De partijen verwachten dat de combinatie van een geautomatiseerd proces en continue kwaliteitscontrole grote winst kan opleveren. Zo is de productiecapaciteit van de nieuwe lijn naar verwachting driemaal hoger dan een traditionele productielijn. Dit zonder dat het gebruik van extra vloeroppervlak of de inzet van meer personeel.

Ook het AutomatIQ project krijgt subsidie vanuit het Europese Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO) en het SNN. De partijen zien SMARTHANDLE als een vervolg op AutomatIQ, waarbij de focus ligt op het be- en ontladen van de kwetsbare producten die de lijn produceert.

Partners

Het SMARTHANDLE-project is op 1 januari 2023 van start gegaan en loopt tot eind 2025. De volgende partners zijn bij het project betrokken:

• Panepistimio Patron (Griekenland)
• Universitat Politècnica de Catalunya (Spanje)
• Asociación de Investigación Metalúrgica del Noroeste (Spanje)
• Technische Universiteit Eindhoven
• Teaching Factory Competence Center (Griekenland)
• Kuka Deutschland (Duitsland)
• Roboception (Duitsland)
• STT Products (Nederland)
• Netcompany-Intrasoft (Luxemburg)
• Demcon Industrial Systems Groningen (Nederland)
• Aloumyl, Biomichania Alouminioy Anonimi Etairia (Griekenland)
• Menicon (Nederland)
• Avesta Battery & Energy Engineering (België)

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: X3 via Pixabay

AIVD en MIVD: Rusland brengt maritieme infrastructuur in kaart met oog op sabotage

Rusland brengt vitale maritieme infrastructuur van Nederland in de Noordzee in kaart. Het voert activiteiten uit die duiden op spionage en voorbereidingen voor zowel sabotage als verstoringen.

Hiervoor waarschuwen de inlichtingendiensten AIVD en MIVD in een nieuw rapport over de oorlog in Oekraïne. Het rapporteert brengt de gevolgen van de oorlog tussen Rusland en Oekraïne voor de Europese veiligheid en zowel de mondiale orde als stabiliteit in kaart. Bij vitale maritieme infrastructuur in de Noordzee gaat het onder meer om internetkabels, gasleidingen en windmolenparken. De inlichtingendiensten noemen deze infrastructuur kwetsbaar voor sabotage.

Hoe concreet dergelijke dreigingen zijn werd duidelijk op een persconferentie over het rapport. Jan Swillens, directeur van de MIVD, wees op een incident enkele maanden geleden. De bemanning van een Russisch schip zou toen op de Noordzee gepoogd hebben de systemen achter de Nederlandse windenergievoorziening in kaart te brengen. De kustwacht en de marine hebben het schip benaderd en weggeleid. Swillens meldt dat deze Russische poging om imformatie te vergaren niet succesvol was.

Ook andere sectoren lopen risico

Ook fysieke dreigingen in de richting van andere vitale sectoren is voorstelbaar, waarschuwen de AIVD en MIVD. Met name zolang dergelijke aanslagen heimelijk kunnen worden uitgevoerd. Het gaat onder meer om de drinkwater- en energievoorziening in ons land.

“Het kan voor Rusland nuttig zijn om fysieke verstoring en sabotage
voor te bereiden. De MIVD en AIVD informeren organisaties die verantwoordelijk zijn
voor organisatie en uitvoering van beveiligingsmaatregelen om de weerbaarheid van
Nederlandse vitale processen te vergroten”, schrijven de AIVD en MIVD in het rapport.

Russische energiepolitiek

In het rapport wijzen de inlichtingendiensten ook op de Russische ‘energiepolitiek’. Het gaat daarbij om pogingen vanuit Moskou tot het verstoren van de Europese energiemarkt. Dit door de gastoevoer naar Europa te beperken, waardoor de krapte op de Europese markt toeneemt en gasprijzen stijgen. De AIVD en MIVD noemen energielevering voor Rusland ‘een middel om politieke doelstellingen te behalen’.

“Moskou voert een doelbewuste strategie om Europa via de gasafhankelijkheid maximaal onder druk te zetten. Op deze manier hoopt Moskou uiteindelijk Europa te bewegen de steun aan Oekraïne en de sancties tegen Rusland te beëindigen. Moskou ziet dat zijn positie als energiemacht op de langere termijn kwetsbaar is. Met het afknijpen van de energietoevoer probeert Moskou Europa op de knieën te krijgen, voordat de Europese Unie (EU) in staat is om Rusland duurzaam af te stoten als energieleverancier. De Russische strategie had als gevolg voor Nederland dat mede hierdoor in 2022 de energierekening en de inflatie opliepen”, schrijven de inlichtingendiensten.

Cyberoperaties

Naast sabotage van energievoorzieningen en ‘energiepolitiek’, waarschuwen de inlichtingendiensten ook voor Russische cyberoperaties. Denk daarbij aan digitale spionage, sabotage en beïnvloeding tegen Oekraïne en NAVO-bondgenoten. De AIVD en MIVD waarschuwen dat het tempo van Russische cyberoperaties hoog ligt, en veel van deze pogingen tot nu toe niet openbaar zijn geworden. Ook zou de Oekraïense en westerse digitale beveiliging de impact van Russische aanvalspogingen hebben beperkt.

Veruit het grootste deel van de cyberoperaties vanuit Rusland zijn gericht op spionage, met als doel het verkrijgen van militaire, diplomatieke en economische informatie van zowel Oekraïne als NAVO-bondgenoten. Denk daarbij aan het achterhalen van de locaties van militair materieel en personeel. De AIVD en MIVD waarschuwen dat aanvallers bij het selecteren van doelwitten zeer breed te werk gaan. Ook Oekraïense organisaties die geen directe rol spelen bij het verloop van de oorlog of politieke besluitvorming kunnen hierdoor getroffen worden.

Als het specifiek gaat om de NAVO, richt de Russische spionage zich met name op militaire steun die NAVO-bondgenoten aan Oekraïne leveren. Ook de Nederlandse krijgsmacht, ministeries en ambassades zijn afgelopen jaar doelwit geweest van cyberspionagepogingen, waarschuwen de inlichtingendiensten.

Foto: Thomas G. via Pixabay

Nederland krijgt sterkste MRI-scanner ter wereld

Nederland krijgt de sterkste MRI-scanner ter wereld. De scanner komt te staan in het Radboudumc en is mede mogelijk dankzij een subsidie van 19 miljoen euro van de NWO.

De MRI-scanner is de eerste in zijn soort met een magneetsterkte van 14 tesla die geschikt is voor onderzoek met mensen. De subsidie van de NWO is aangevraagd door het DYNAMIC-consortium, waarbij DYNAMIC staat voor ‘Dutch National 14Tesla MRI Initiative in Medical Science’. Bij het consortium zijn een zevental partners betrokken. Het gaat daarbij om:

• Radboud Universiteit
• het Academisch Medisch Centrum (AMC) in Amsterdam
• Leids Universitair Medisch Centrum (LUMC)
• Maastricht University, Radboudumc
• Spinoza Centre for Neuroimaging
• KNAW
• Universitair Medisch Centrum Utrecht (UMC Utrecht).

Het consortium staat onder leiding van het Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, onderdeel van de Radboud Universiteit.

Magnetische veldsterkte van 14 tesla

Het consortium werkt aan de eerste MRI-scanner ter wereld met een magnetische veldsterkte van 14 tesla. Deze hoge gevoeligheid biedt nieuwe mogelijkheden. Zo kunnen wetenschappers de hersenen in meer details in beeld brengen. Ook kunnen zij zo nieuwe inzichten opdoen in onderzoek naar ziekten.

“De nieuwe MRI-scanner wordt geplaatst op het terrein van het Radboudumc in Nijmegen, maar zal beschikbaar zijn voor alle wetenschappers in Nederland. We zullen ook samenwerken met internationale partners”, zegt David Norris, projectleider en hoogleraar MRI-technieken aan het Donders Instituut van de Radboud Universiteit. “Met deze nieuwe gevoelige scanner willen we nieuwe onderzoeksgebieden mogelijk maken voor de hele wetenschappelijke gemeenschap.”

‘Zonder snijden gedetailleerd kijken naar hersenen’

Anja van der Kolk, neuroradioloog/arts-onderzoeker bij Radboudumc: “Het aantal mensen met hersenaandoeningen is groot en zal de komende decennia alleen maar toenemen. Voor veel aandoeningen bestaat nog geen goede behandeling, omdat we niet precies weten hoe ze ontstaan. Met de 14T MRI-scanner kunnen we zonder te snijden in mensen heel gedetailleerd kijken naar wat er gebeurt met de hersenen wanneer ze ziek worden, zelfs al in een vroege fase. Hierdoor hopen we nieuwe opties te vinden voor behandeling, en misschien zelfs preventie.”

Dennis Klomp, hoogleraar Hoge precisie structurele en metabole beeldvorming aan het UMC Utrecht: “Met deze krachtigste MRI ter wereld kunnen we zonder operatie of biopsie inzicht krijgen in de stofwisseling van ziektes in de mens en hoe deze te beïnvloeden zijn met medicatie. De hoge spectrale en spatiële resolutie van de 14T MRI gaan we inzetten voor het bestuderen van nieuwe behandeling van heterogene weefsels zoals tumoren.”

NL-BioImaging-AM

Het DYNAMIC-project is een van de projecten die is opgenomen op de Nationale Roadmap voor Grootschalige Wetenschappelijk Infrastructuur. Negen projecten krijgen in totaal 140 miljoen euro aan subsidie via de Nationale Roadmap. Het gaat daarbij ook om een tweetal andere zorggerelateerde projecten: NL-BioImaging-AM en hDMT INFRA StemCells.

NL-BioImaging-AM is gericht op het ontwikkelen van geavanceerde microscopie. Het gaat om een project opgezet door een consortium onder leiding van Amsterdam UMC. Het consortium ontvangt vijftien miljoen euro subsidie voor de ontwikkeling van nieuwe geavanceerde microscopie. Zo willen de betrokken partijen onder meer ziektes als kanker, metabole en cardiovasculaire ziektes en hersenaandoeningen beter begrijpen. Dit moet leiden tot nieuwe strategieën voor preventie, therapie en genezing.

Bij het project zijn betrokken:

• Amsterdam UMC
• Erasmus MC
• Universiteit van Amsterdam
• Nederlands Kanker Instituut
• Maastricht UMC
• Leiden UMC
• Radboud UMC
• TU Delft
• Prinses Máxima Centrum
• UMC Groningen
• Universiteit Utrecht
• UMC Utrecht
• Wageningen University & Research.

hDMT INFRA StemCells

hDMT INFRA StemCells draait om het gebruik van menselijke stamcellen voor het creëren van modellen die het menselijk lichaam nabootsen. Deze modellen kunnen helpen bij het begrijpen van de mechanismen van gezonde en zieke weefsels. Beide kennen zowel sterke punten als tekortkomingen. De betrokken partijen willen deze tekortkomingen overkomen door het combineren van beide stamceltypes.

Bij het project zijn betrokken:

• Amsterdam UMC
• ErasmusMC
• Universiteit Leiden
• Leiden Universitair Medisch Centrum (LUMC)
• Maastricht UMC+
• Radboudumc
• TNO
• TU Delft
• TU/e
• Universiteit van Groningen
• UMCG
• Universiteit van Utrecht
• Universiteit van Twente
• Wageningen University & Research
• Vrije Universiteit Amsterdam
• Hogeschool Leiden

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Michal Jarmoluk via Pixabay

Relativity Space bevestigt trappen van 3D-geprinte raket op elkaar in aanloop naar lancering

Het Amerikaanse ruimtevaartbedrijf Relativity Space verwacht later deze maand de eerste vlucht te maken met zijn 3D-geprinte Terran 1. Deze raket bestaat voor 85% uit 3D-geprinte onderdelen. In de aanloop naar de lancering zijn de verschillende stappen van de raket op het lanceerplatform op elkaar geplaatste als test.

Dit is door Tim Ellis, CEO van Relativity Space, bekend gemaakt op Twitter. “We zijn weer verticaal!!”, schrijft Ellis. De topman verwijst hiermee naar de Terran 1, waarmee het bedrijf zich richt op klanten die satellieten in een baan rond de aarde willen brengen.

Terran 1

De Terran 1 bestaat uit twee trappen en een tussentrap. De raket kan ladingen tot 1.250 kilogram naar de ruimte vervoeren. De maximale lading is afhankelijk van de baan rond de aarde die klanten willen bereiken. Zo is een lage baan rond de aarde op een afstand tot 185 kilometer mogelijk met een lading van 1.250 kilogram. Voor een heliosynchrone baan is een lading van 900 kilogram (tot 500 kilometer van aarde) of 700 kilogram (tot 1.200 kilometer van aarde) mogelijk.

Dit is mogelijk dankzij een negental Aeon thrusters die aan de onderzijde van de raket zijn geplaatst. Het gaat hierbij om 3D-geprinte thrusters. Relativity Space meldt dat het ontwerp van de thrusters zorgt voor een hogere betrouwbaarheid. Zo zijn de motoren voorzien van een relatief beperkt aantal onderdelen in de verbrandingskamers, ontsteking, turbopompen, zogeheten ‘reaction control thrusters’ en druksystemen.

De Aeon thrusters maken als brandstof gebruik van een combinatie van vloeibare zuurstof en vloeibaar aardgas. Relativity Space stelt dat deze brandstof niet alleen optimaal is voor het aandrijven van raketten, maar ook het meest eenvoudige produceerbaar is op Mars. Relativity Space liet de Aeon-motoren tot nu toe al meer dan tweeduizend keer proefdraaien.

Terran R

Naast de Terran 1 werkt Relativity Space ook aan een tweede raket: de Terran R. Een belangrijk focuspunt bij de Terran R is herbruikbaarheid. Zowel de motoren, eerste trap, tweede trap als neuskegel zijn na een lancering herbruikbaar.

De Terran R moet meer dan 20.000 kilogram in een lage baan rond de aarde kunnen brengen. De raket is onder meer voorzien van algoritmisch gegenereerde en geoptimaliseerde structuren, die voor een aerodynamisch ontwerp zorgen.

Relativity Space richt zich met de Terran R op zowel commerciële als overheidsklanten. Het wil klanten ‘betaalbare toegang tot de ruimte’ bieden, zowel wat betreft een lage baan rondom de aarde als verder. De lancering van de Terran R staat voor 2024 op de planning in Cape Canaveral in de Amerikaanse staat Florida.

In slechts 60 dagen geproduceerd

Het bedrijf wijst op de productiesnelheid die 3D-printen mogelijk maakt. Het bedrijf stelt zowel de Terran 1 als Terran R in slechts 60 dagen te kunnen vervaardigen van grondstoffen tot raket. Meer informatie over het bedrijf en diens raketten is hier beschikbaar.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Afbeelding: PIRO via Pixabay

Ford ondersteunt eerste in Europa gebouwde elektrische Ford met 3D-printcentrum

Ford opent 3D-printcentrum ter ondersteuning van de productie van de eerste in Europa gebouwde elektrische Ford. Het centrum is voorzien van twaalf 3D-printers, die gereedschappen en houders vervaardigen voor autoproductie in het Duitse Keulen. Ook kan Ford onderdelen 3D-printen voor pilots en in kleine serie geproduceerde auto’s.

Het eerste volledige elektrische model dat Ford in Europa produceert moet aan het eind van dit jaar in Keulen van de productieband rollen. In de aanloop hiernaartoe opent Ford een nieuw 3D-printcentrum. Hier gaat het bedrijf met behulp van 3D-printers kunststof en metalen onderdelen gaat produceren. De printers zijn geschikt voor de productie van onderdelen variërend van een paar centimeter lang en een gewicht van 30 gram tot 2,4 meter lang, 1,2 meter breed en 1 meter hoog met een gewicht van 15 kilo.

‘Elk onderdeel kan compleet uniek zijn’

“We maken hier voornamelijk gereedschappen en houders voor onze fabricageafdelingen”, licht Nurah Al-Haj-Mustafa, Ford-ingenieur voor 3D-printen, toe. “Elk onderdeel kan compleet uniek zijn. Maar de kwaliteit en de eigenschappen van elke print zijn hetzelfde.”

Het gaat bijvoorbeeld om meetinstrumenten voor het controleren van afmetingen, sjablonen voor het aanbrengen van het Ford-logo en in de toekomst ook enorme grijpconstructies als hulpstukken voor robots bij de carrosseriebouw. Ook onderdelen voor pilot- en in kleine serie geproduceerde auto’s kunnen worden geprint in het nieuwe 3D-printcentrum.

Meer flexibiliteit, kostenbesparingen en duurzaamheid

De Amerikaanse autofabrikant verwacht met behulp van 3D-printen onder meer een grotere flexibiliteit te krijgen en tegelijkertijd zowel tijd als geld te besparen bij de productie van kleine series. De besparing kan hierbij ten opzichte van het conventionele spuitgietproces volgens Ford oplopen tot 80%. Het bedrijf wijst erop dat met name het vervaardigen van de benodigde mallen voor spuitgieten complex is.

Ook ziet Ford voordelen in 3D-printen op het gebied van duurzaamheid. Zo is minder materiaal nodig en is het restmateriaal dat bij het 3D-printproces ontstaat herbruikbaar. Het team Manufacturing and Materials bij het Ford Research and Innovation Center in Aken werkt op dit moment aan een pilotproject rondom het recyclen van het granulaat dat wordt gebruikt voor 3D-printen.

Laagdrempelige toegang

Ford wijst op de laagdrempelige toegang tot het 3D-printcentrum. Zo kan iedere medewerker van Ford via een app een aanvraag indienen voor onderdelen die zij nodig hebben of voorstellen indienen voor nieuwe onderdelen. Ook kunnen zij daarbij een eigen tekening van het gewenste onderdeel of een beschrijving van het doel waarvoor zij het component nodig hebben aanleveren.

“We gebruiken een start-up benadering met korte lijnen en weinig bureaucratie”, vertelt Oliver Färber, manager van de motorenfabriek en verantwoordelijk voor de afdeling met het 3D-printcentrum. “De onderdelen die worden aangevraagd door de werknemers, worden vervolgens speciaal ontworpen door het 3D-printteam en kunnen daardoor heel snel worden geproduceerd.”

Portierrandbeschermer

Een voorbeeld is een portierrandbeschermer, die Ford momenteel test in de eindassemblage. De fabrikant wil het hulpmiddel op termijn mogelijk ook bij andere stations binnen zijn productieomgevingen gebruiken.

Een ander voorbeeld is een ergonomisch verbeterd hulpmiddel voor het installeren van airbags, dat Ford momenteel eveneens test. Op dit moment produceert Ford 1.800 hulpmiddelen voor stootbescherming voor het nieuwe portiertransportsysteem. De hulpmiddelen zorgen ervoor dat de portieren tijdens het transport naar de lijn niet beschadigd raken. Daarnaast 3D-print Ford onderdelen voor de toekomst productie van het eerste elektrische model dat in Keulen van de baan gaat rollen.

In de onderstaande video toont Ford hoe het een houder voor plaatstaalsamples produceert in zijn 3D-printcentrum.

Ford experimenteert al langer met 3D-printen

3D-printen is niet nieuw voor Ford; het bedrijf opende al in de jaren negentig van de vorige eeuw een ontwikkelingscentrum in het Duitse Merkenich voor het 3D-printen van onderdelen voor testvoertuigen en prototypes. Ook kondigde het bedrijf in 2017 aan met het 3D-printen van grote auto-onderdelen te experimenten. Het gebruikte hiervoor toen een Stratasys Infinite Build 3D-printer.

Ford meldde in 2019 verschillende onderdelen voor productievoertuigen te hebben 3D-geprint. Deze componenten vervaardigde Ford met behulp van 3D-printtechnologie van het Amerikaanse bedrijf Carbon. In datzelfde jaar kondigde Ford ook aan een aluminium inlaatspruitstuk te hebben geproduceerd. Deze is gebruikt op de Hoonitruck, een gemodificeerde Ford F-150 uit 1977. Deze pick-up truck was eigendom van de inmiddels overleden Gymkhana-ster en rallyrijder Ken Block.

Ook meldt Ford dat door een speciaal team bij zijn fabriek in het Spaanse Valencia een catalogus van 5.000 printbare onderdelen is samengesteld. Deze onderdelen bieden oplossingen voor verschillende stadia van het fabricageproces in de Spaanse fabriek. De afdeling produceerde in 2021 in totaal zo’n 20.000 3D-geprinte onderdelen.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Ford

Ontwikkeling maakt recycling van breed scala aan batterijen mogelijk

Een nieuw materiaal maakt het recyclen van een brede reeks batterijen mogelijk en economisch aantrekkelijk. Het gaat om nieuw bindmiddel dat de huidige bindmaterialen die in veel batterijen aanwezig zijn kan vervangen. Kenmerkend is de relatieve eenvoudig waarmee componenten weer van elkaar kunnen worden gescheiden, zodat zij recyclebaar zijn.

Een nieuw materiaal maakt het recyclen van een brede reeks batterijen waaronder Li-ion en alkaline batterijen mogelijk en economisch aantrekkelijk. Het gaat om nieuw bindmiddel dat de huidige bindmiddelen die in veel batterijen aanwezig zijn kan vervangen. Kenmerkend is de relatieve eenvoud waarmee componenten weer van elkaar kunnen worden gescheiden, zodat zij recyclebaar zijn.

Het materiaal – dat Quick-Release Binder heet – is ontwikkeld door onderzoekers van het Amerikaanse Berkeley Lab. Batterijen zijn niet meer weg te denken uit onze maatschappij. We gebruiken batterijen in zeer uiteenlopende apparaten en toepassingen. Denk daarbij aan smartphones en tablets, maar ook aan sensoren, elektrische fietsen en elektrische auto’s.

Grondstoffen zijn schaars

De rol van batterijen neemt naar verwachting door de elektrificering van de wereld alleen maar verder toe. Tegelijkertijd zijn grondstoffen die nodig zijn voor de productie van batterijen schaars. Het risico bestaat dan ook dat we al in 2050 onvoldoende grondstoffen beschikbaar hebben voor accuproductie.

Het gaat daarbij specifiek om materialen als lithium, nikkel, kobalt en grafiet. De vraag naar deze materialen is zeer groot door de omvangrijke vraag naar batterijen. Lithium, nikkel, kobalt en grafiet zijn daardoor steeds schaarser, wat de prijs opdrijft. Ook wijzen de onderzoekers op het ontbreken van adequaat toezicht op de milieu-impact en arbeidsomstandigheden bij het delven van dergelijke stoffen.

‘Recyclen van batterijen is een vereiste’

“We komen op het punt dat het recyclen van batterijen een vereiste is”, legt projectleider Gao Liu, senior wetenschapper in Berkeley Lab’s Energy Technologies Area en lid van het Berkely Lab Energy Storage Center. “Indien we niet stoppen met het verbranden en in het afval gooien ervan, komen we in de komende tien jaar zonder grondstoffen te zitten. Het is anders onmogelijk om bij te blijven met het aantal batterijen waarnaar de markt vraagt. Er is simpelweg niet genoeg kobalt en niet genoeg nikkel – we moeten recyclen.”

De onderzoekers spelen hierop in met de Quick-Release Binder. Het gaat om een bindmiddel dat is vervaardigd uit twee commercieel beschikbare polymeren: Polyacrylzuur (PAA) and polyethyleenimine (PEI). De twee materialen kunnen met elkaar worden samengevoegd dankzij de aanwezigheid van positief geladen stikstofatomen in PEI en negatief geladen zuurstofatomen in PAA.

Eenvoudig verwijderbaar

Belangrijk aan het bindmiddel is de eenvoud waarmee het verwijderd kan worden. Indien het bindmiddel in alkalisch water met natriumhydroxide wordt geplaatst, doordringen de sodiumionen de binding en breken de twee polymeren van elkaar los. De gescheiden polymeren lossen hierbij op in de vloeistof, waardoor de hierin vastzittende componenten vrijkomen.

De onderzoekers melden dat het bindmateriaal geschikt is voor het vervaardigen van zowel anodes als kathodes. Het materiaal kost ongeveer een tiende van de prijs van de twee meest gebruikte commerciële bindmiddelen.

Geschikt voor batterijen van iedere omvang

Het materiaal is vooralsnog alleen in een lab getest. “We hebben gedemonstreerd dat het volledige proces zeer eenvoudig is op laboratoriumschaal en we zien geen reden waarom dit niet net zo goed zou werken op industriële schaal, legt postdoctoraal onderzoeker Chen Fang uit. Ook verwacht het onderzoeksteam dat Quick-Release Binder geschikt is voor batterijen van iedere omvang, variërend van kleine batterijen in smartphones tot grootschalige batterijen in energieopslagsystemen die onderdeel uitmaken van het elektriciteitsnet.

De onderzoekers werken aan de commercialisering van hun ontwikkeling. Hiervoor werken zij samen met Steven Sloop, oprichter van OnTo Technologies. Dit bedrijf is gespecialiseerd in batterijtechnologie. Samen met Sloop test het team het product en wil deze uiteindelijk op de markt brengen. Het team wil onder meer met behulp van het bindmiddel prototype Li-ion batterijen produceren. Hiermee willen zij de prestaties in deze toepassing analyseren en de mogelijkheden van de Quick-Release Binder demonstreren.

‘Paradigmaverschuiving in batterijontwerp’

Sloop ziet veel potentie in de ontwikkeling van Berkeley Lab. Hij spreekt van een ‘paradigmaverschuiving in batterijontwerp’. “Het bindmiddel heeft als geweldige kenmerk dat het kan worden ‘losgeritst’ met goedkope, milieuvriendelijke verwerking, wat ons allen voordeel oplevert door het verbeteren van de economische en milieutechnische duurzaamheid van geavanceerde batterijsystemen”, aldus Sloop. De oprichter van OnTo Technologies wijst erop dat het bindmiddel geen poly- en perfluoralkylstoffen (PFAS) bevat. Sloop verwijst hiermee naar de toenemende weerstand tegen het gebruik van PFAS. Hij verwacht dat regelgevers op korte termijn met maatregelen tegen PFAS komen.

Op termijn hopen de onderzoekers en Sloop de Quick-Release Binder-technologie te kunnen licentiëren, zodat het gebruikt kan worden in alle grote merken Li-ion batterijen.

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Foto: Marilyn Sargent/Berkeley Lab