4 minute read
WAT NIET WEET, WÉL DEERT
Engineering is geen exacte wetenschap. Bij ingenieurswerk is er altijd wel sprake van variabiliteit wat maakt dat het resultaat zelden of nooit helemaal voorspelbaar is. Hoe schat je deze ‘unknows’ in? Welke mate van onzekerheid is toelaatbaar? Dat is het terrein van de onderzoeksgroep Reliable & Robust Design (R2D) op Campus De Nayer. Prof. David Moens, hoofd van R2D en ook voorzitter van het Departement Werktuigkunde, geeft tekst en uitleg.
De gangbare veiligheidsmarges in mechanische ontwerpen zijn meestal gebaseerd op ervaring”, legt prof. Moens uit. “Dat betekent dat ze doorgaans conservatief zijn, dus veiliger en strenger dan strikt nodig. In veel gevallen kan de lat lager zonder daarom onnodige risico’s te nemen. In tijden van crisis waar bespaard moet worden op kosten, materiaal en onderhoud hebben de ontwerpers en producenten daar wel oren naar”. Hiermee is de toon gezet. Prof. Moens en zijn team verkennen de grenzen van het mogelijke en het toelaatbare. Ze opereren op het scherp van de snede bij het ontwerpen van betrouwbare en robuuste mechanische systemen.
Kwantificeren
David Moens studeerde in 1996 af als burgerlijk ingenieur Werktuigkunde aan de KU Leuven en nam onmiddellijk een doorstart als doctoraatsstudent. Hij bekwaamde zich verder aan de universiteit van Stuttgart en promoveerde in 2001 tot doctor in de Ingenieurswetenschappen in Leuven. Als postdoc ging hij vervolgens aan de slag bij de onderzoeksgroep Dynamica en Trillingen, een onderdeel van Leuven Mecha(tro)nic Systems Dynamics (LMSD) binnen het Departement Werktuigkunde.
“Ik concentreerde mij toen vooral op het modelleren van trillingen en het ontwikkelen van tools om onzekerheid te kwantificeren”, vertelt prof. Moens. “Vandaag de dag is het dynamisch gedrag van mechanische systemen nog altijd een uitdaging, niet alleen bij de ontwikkeling van hoogtechnologische producten, processen en systemen maar ook in de zorg voor een veilige mobiliteit, een goede gezondheid en een duurzaam milieu”.
In 2008 werd prof. Moens docent aan de toenmalige Hogeschool voor Wetenschap en Kunst, nu KU Leuven-Campus De Nayer. Hij richtte er de onderzoeksgroep R2D op, een onderdeel van LMSD. Daar zijn momenteel zeven doctorandi en twee postdocs aan de slag. Hun onderzoek bestrijkt vier domeinen: nietdeterministische modellering, modelvalidering, onzekerheidskwantificatie en -propagatie en geavanceerde optimalisering van mechanische ontwerpen.
Tolerantie
‘Reliable & Robust Design’ is meer dan een kunde, het is ook een kunst. Die bestaat er volgens prof. Moens in om de risico’s te beperken met inachtneming van een aanvaardbare tolerantiemarge. “De faalkans tot nul herleiden hoeft met andere woorden niet altijd. En als het dat toch fout loopt, is het belangrijk dat er tijd en mogelijkheid is om in te grijpen”.
Voor machinebouwers, auto- en vliegtuigproducenten en ontwerpers van mechanische systemen zijn onzekerheidskwantificering en betrouwbaarheidsanalyse van levensbelang. “Als er iets verkeerd gaat, staan de bedrijven in de meeste gevallen in voor de gevolgen, dus moeten ze al in de ontwerpfase de inspanningen en kosten incalculeren van onderhoud maar ook van mogelijke schadeclaims”, aldus prof. Moens. Hoe relevant ook, toch behoren deze onderzoekstopics niet altijd tot de meest aantrekkelijke. “Je moet immers focussen op wat je niet weet, wanneer er falen kan optreden, … niet bepaald aspecten die je graag in de kijker zet”.
Een aanzienlijk deel van het werk van de R2D groep bestaat uit advies en consultancy. “Bedrijven die zelf geen R&D afdeling in huis hebben, komen bij ons aankloppen”, bevestigt prof. Moens. “We ondersteunen hen bij het ontwerp of de analyse van complexe mechanische engineering problemen of bij het gebruik van geavanceerde modelleringstechnieken of Computer Aided Engineering software”.
Beleidsopties
Sinds oktober is prof. Moens voorzitter van het Departement Werktuigkunde. Verspreid over zes locaties, twee faculteiten en met ruim 500 medewerkers is Werktuigkunde een van de grootste departementen binnen de Groep Wetenschap & Technologie. Nu de integratie van de FIIW-campussen in het departement een feit is, ziet de voorzitter drie belangrijke uitdagingen. Als eerste noemt hij de lokale verankering. “Leuven mag dan wel een magneet zijn, onderschat in geen geval wat er op de andere campussen gebeurt. De lokale verankering willen we niet alleen versterken maar ook intensiever promoten en utspelen”.
De tweede prioriteit is de ondersteuning van het onderwijs. “Beide ingenieursfaculteiten (burgerlijk en industrieel ingenieur) hebben een eigen opleidingsprofiel maar aan onderzoek doen ze samen. Vanuit het onderzoek kunnen ook gemeenschappelijke onderwijsprojecten worden opgezet zonder dat daarbij de profielen in het gedrang komen”.
Tot slot is er de menselijke factor. Een departementsvoorzitter is ook een HR manager. “Hoe gedreven onze onderzoekers en medewerkers ook zijn, toch zijn ze niet immuun voor problemen als work-life balance, burn-out, spanningen op de werkvoer en dergelijke. Deze zaken verdienen aandacht, te meer omdat nagenoeg alle onderzoeksprojecten teamwork veronderstellen. In het Departement Werktuigkunde werken we niet zozeer met tuigen maar vooral met mensen”.
-Yves Persoons
www.mech.kuleuven.be https://iiw.kuleuven.be/onderzoek/R2D
