Constructeur 6/7 2020

JUNI/JULI

2020 HÉT VAKTIJDSCHRIFT VOOR WERKTUIGBOUWKUNDIGE CONSTRUCTEURS EN ONTWERPERS

Vroeger TOEN WAS ALLES BETER

‘Op systeemniveau leren nadenken’

Virtual commissioning Die digital twin heb je

Lekker ouderwets de 21-ste eeuw in

Wat zeg je?

3DExperience World?

Raimondo Cau is chief technology officer bij Microsure

Valideren van besturingscode in de virtuele wereld

Niet alleen het plaatwerk van de Mercedes 300 SL is ‘vakwerk’

Ging dat vroeger niet over SolidWorks? En 3DCAD?

CST_Cover.indd 1

03-06-20 09:13

S-Dias Safety: Flexibel & Comfortabel machineonderdelen swappen tijdens runtime

zeer compact modulair of stand-alone safety over wlan engineeren met eenvoudige bouwstenen

www.sigmacontrol.eu

CST Advertenties.indd 2

powered by

03-06-20 14:27

COLOFON Constructeur, juni 2020 59-ste jaargang nr. 6/7

REDACTIE-ADRES Postbus 58, 7400 AB Deventer

HOOFDREDACTEUR ing. R.Zander | t 06 22 20 80 34 r.zander@mybusinessmedia.nl

REDACTIE Maartje Henket | t (0570) 50 43 02 m.henket@mybusinessmedia.nl

UITGEVER Joachim Driessen

j.driessen@mybusinessmedia.nl

VASTE MEDEWERKERS Bart Driessen,

Martijn Drost, Hans van Eerden, Liam van Koert, Leo de Ridder, Henk Jan Pels, Ad Spijkers, Marjolein de Wit.

UITGAVE van MYbusinessmedia Holding bv Postbus 58 7400 AB Deventer | Mr. H.F. de Boerlaan 28 www.mybusinessmedia.nl ADVERTENTIE-AFDELING

D. Wielheesen | t (06) 53 69 24 61 d.wielheesen@mybusinessmedia.nl René Wibbelink | t (0570) 50 43 43 r.wibbelink@mybusinessmedia.nl

ADVERTENTIEPLAATSINGEN worden

uitgevoerd overeenkomstig de ‘Regelen voor het advertentiewezen 1990’.

ABONNEMENTEN

Voor vragen over abonnementen, bezorging en of adreswijzigingen kunt u bellen met (0570) 50 43 25, mailen naar klantenservice@constructeur.nl of schrijven naar MYbusinessmedia Holding bv | Constructeur | Postbus 58 | 7400 AB Deventer

ABONNEMENTSTARIEVEN

Jaarabonnement Nederland € 236,45* Jaarabonnement buitenland € 273,25* Studenten € 50,00 per jaar *Prijzen zijn excl. 6% BTW | Jaarabonnement geldt tot wederopzegging. Beëindiging van het abonnement kan schriftelijk , per e-mail of telefonisch geschieden, uiterlijk drie maanden voor het einde van de abonnementsperiode; nadien vindt automatisch verlenging plaats.

REPRODUCTIE

Overname van artikelen, tekeningen en foto’s uit Constructeur is slechts mogelijk na schriftelijke toestemming van de uitgever.

©MYBUSINESSMEDIA 2020

‘Het auteursrecht op de inhoud van dit tijdschrift wordt uitdrukkelijk voorbehouden’.

VOORWOORD

Bellen “For me it’s good thing. The leads are coming to me.” Aldus Jingning Zou - zeg maar George. George houdt zich voor Dassault Systèmes bezig met ‘Cloud Advocacy’ en ‘Cloud Business’, in ‘Greater China’.

Wat dat laatst betekent daar kan je alleen naar gissen.

Ik heb hem overigens niet echt ‘gesproken’. George was namelijk een van de twee presentatoren – de andere was denk ik zijn baas, Vincent Frerebeau, 3DS Cloud Worldwide Director – van een webinar met de welluidende titel ‘Lessons Learned from China: Business Continuity in Time of Disruption’. Met die laatste kreet gaat het de laatste jaren natuurlijk over van alles, maar nooit over een pandemie.

Even later zei George ook nog: “We focus on the positive side of anything , focus on the opportunity.” Of dat in de volksaard ligt of niet, ik snap dat wel. Zeker omdat nog even werd aangehaald wat er in China met de zoektermen ‘remote working’ en ‘cloud’ op de Baidu Search Index was gebeurt. Moest laatstgenoemde het doen met een plusje van 43 procent (‘month on month’), bij remote working was dat plusje maand op maand met de narigheid iets groter: 1125 procent.

Als je daar nog niet positief van wordt? Want de afpoeiertekst ‘Bel ons niet, wij bellen u’? Die kreeg George de laatste tijd – het webinar was begin april maar is nog terug te zien – niet zo vaak meer te horen.

Dat ging natuurlijk ook niet, want hij was de hele tijd in gesprek.

Het verschil in de procentuele groei werd overigens verklaard met de uitleg dat in China vooral veel meer werd gezocht naar een kant-enklare oplossing en veel minder naar ‘doe-het- zelf’.

Uiteindelijk kreeg ik niet echt het idee dat ik wat had geleerd over hoe China de ‘disruption’ had aangepakt. George vertelde niet hoeveel ‘deals’ er al concreet waren gesloten. Wel een paar andere dingen.

Dat het uiteraard mogelijk is zonder VPN en gerommel met je bandbreedte, zonder zorgen via een veilige cloudverbinding, je naar hartenlust uit te leven met je ontwerptaken en daarover eveneens digitaal in de slag te gaan met collega’s. En te betalen voor wat je gebruikt ‘as a Service’ – dus inclusief schaalbare infrastructuur en de benodigde ontwerp-, beheer- en andere software. Natuurlijk, of we allemaal George of een van zijn collega’s in eigen land willen bellen. En er was een aanbieding.

Bellen doen we natuurlijk nu alleen naar restaurants en cafés om een tafeltje te reserveren. Maar wellicht is toch goed om verder te kijken dan deze zomer. Maak er nu het kan in elk geval wat moois van.

VORMGEVING bureau OMA, Doetinchem DRUK Drukkerij Roelofs, Enschede ISSN 0010-6658

ROBIN ZANDER hoofdredacteur constructeur

R.ZANDER@MYBUSINESSMEDIA.NL

c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Voorwoord_Colofon.indd 3

3

03-06-20 09:30

INHOUD

juni/juli

06 INTERVIEW ‘Kapstok voor alle dingen’ “Toen ik het vak Constructieprincipes volgde bij Nick Rosielle, was ik meteen verkocht. Dit was waarom ik deze opleiding had gekozen", aldus Raimondo Cau die in 2009 de de Wim van der Hoek Award won. Daar, zo stelt hij, kreeg hij “de skills .. aangereikt om een heel systeem te kunnen bouwen”. Een microchirurgierobot bijvoorbeeld, als mede-oprichter van Microsure.

10

19

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN Sterren kijken

Raimondo Cau kreeg de Wim van der Hoek Award voor zijn afstudeerwerk ‘An Open 300 mm Cassegrain Telescope – High Performance and Reconfigurable Design at Moderate Cost for the Amateur Astronomer’. Zijn telescoopontwerp zit vol met VanderHoekse constructieprincipes.

INDUSTRIEEL ONTWERP Product

16

Elke editie in Constructeur: Product. Dit katern behandelt als opvolger van het magazine Product de nieuwste ontwikkelingen in de wereld van de industriële productontwikkeling op het gebied van technologie, materialen, vormgeving en ontwerp.

DIGITALISERING Virtueel valideren

Met virtual commissioning is de validatie van PLC-software in een beheerde omgeving een integraal onderdeel van een bredere modulaire productontwikkelingsstrategie. Simulatie van de code op een ‘virtual twin’ van een machine toont aan dat een machine werkt voordat deze naar de fabriek wordt verscheept.

4

CST_Inhoud.indd 4

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 09:33

24

Foto: Daimler

(NOT) SAFE FOR DESIGNERS? – VI Spaceframes

Ouderwets. Dat is waar je aan denkt bij een vakwerk.

En nog lelijk ook. Denk elektriciteitsmast. Maar een Mercedes 300 SL? Dat is andere koek. Toch gaat onder het plaatwerk ook zo’n oersaai en spuuglelijk vakwerk schuil. Of zullen we spaceframe zeggen?

EN VERDER 14

COLUMN PELS PLM en concurrent engineering

28

23

COLUMN DROST

3DEXPERIENCE WORLD 2020 Gaat dat niet over SolidWorks?

Dat in elk geval wel. Maar gaat het ook nog over 3DCAD? Ook. Om te beweren dat het bijzaak is geworden gaat vooralsnog te ver.

Maar wat is dan 3DExperience Works? Vorig jaar schreef je dat nog aan elkaar met een punt ertussen. Wat gebeurt er?

Gevaarafwending

33

BEGIN BIJ DE KAST Beveiliging begint al in de fysieke netwerklaag

37

PRODUCTNIEUWS

ADVERTEERDERSINDEX Dijkman Ektrotechniek Güdel Igus MYbusinessmedia Reden SigmaControl

constructeur 06 / 07 - 2020

CST_Inhoud.indd 5

38 40 37 34 39 02

Op de cover:

Vroeger. Iedereen had een 300 SL in de schuur en 3DExperience World was nog gewoon SolidWorks World. Meer over spaceframes zoals in de ‘Gullwing’ op pagina 24 en verder. Over 3DXWorld gaat het daarna. (Foto: Daimler) 5

03-06-20 09:33

INTERVIEW

‘ Denken op systeemniveau’ WIM VAN DER HOEK AWARD – IV: RAIMONDO CAU

Raimondo Cau bij de demo-opstelling van Microsure’s robot voor microchirurgie. In 2009 won hij de Wim van der Hoek Award, waarvan de trofee op de patiënttafel getuigt. (Foto: Bart van Overbeeke)

6

CST_interview.indd 6

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 09:36

In 2009 won Raimondo Cau de Wim van der Hoek Award met het ontwerp van een compacte telescoop voor amateur-astronomen. In zijn afstudeerwerk bestreek hij het complete traject, van concept tot verkoopbaar product. Hij herhaalde dit ‘kunstje’ met zijn promotie-ontwerp van een robot voor microchirurgie en de oprichting van Microsure. “Alle constructieprincipes die ik heb geleerd zijn hierin verwerkt.”

T E KST : H A N S VA N E E R DE N

Raimondo Cau (Venlo, 1984) was altijd al creatief bezig met het bouwen en uit elkaar halen van dingen. “Echt van jongs af aan had ik een hamer in m’n handen en hielp ik mijn vader bij het klussen. In die zin ben ik wel gestimuleerd.” Op de middelbare school kreeg hij weer een heel andere stimulans. “Op het tweetalig VWO waren alle vakken, behalve Nederlands, Duits en Frans, in het Engels. Elk jaar ging ik een paar maanden logeren bij een gastgezin in het buitenland. Die uitdaging had ik nodig, vonden mijn ouders. Zo heb ik Engels als tweede moedertaal opgedaan en geleerd hoe je je in andere landen makkelijk kunt aanpassen; in Engeland ging ik in uniform naar school. Ik ben er een Europese burger van geworden.”

‘Kapstok voor eilandjes’ Voor zijn eindexamen koos Cau wel ‘gewoon’ de bètavakken en daarna viel de studiekeuze op werktuigbouwkunde aan de TU Eindhoven (TU/e), waar hij in 2002 begon. “Met die brede opleiding kon je vrijwel alle kanten op. Ik wilde zoveel mogelijk opties openhouden en me niet meteen al specialiseren, zoals met lucht- & ruimtevaartechniek in Delft, waar ik ook had gekeken.” De keuze pakte goed uit, al had Cau moeite met de heel abstracte vakken. “Mijn energie haalde ik vooral uit het ‘schroefwerk’, samen een ontwerp bedenken en bouwen. Toen ik het vak Constructieprincipes (gebaseerd op het dictaat van Wim van der Hoek, red.) volgde bij Nick Rosielle, was ik meteen verkocht. Dit was waarom ik deze opleiding had gekozen. Wat mij aansprak in dit vak was dat alle disciplines er bijeenkwamen en je de skills kreeg aangereikt om een heel systeem te kunnen bouwen. Je leerde nadenken over welke componenten je moet gebruiken om de specs te halen, welke vuistregels voor het construeren je moet hanteren en hoe je de besturing kunt uitvoeren. Ik leerde op systeemniveau na te denken en dat gaf mij de kapstok voor alle dingen die ik eerder in de studie had geleerd maar tot dan toe eilandjes waren gebleven. Na Constructieprincipes was het makkelijker om al die andere vakken in een context te plaatsen.”

‘Compleet uitgewerkt ontwerp’ Dus was het niet meer dan logisch dat Cau z’n stage liep in de vakgroep waar Wim van der Hoek tot eind 1984 hoogleraar was geweest. Daar droeg hij bij aan het ontwerp van een coördinatenmeetmachine met nanometernauwkeurigheid.

“Dankzij die stage werd ik goed opgenomen in de groep van c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_interview.indd 7

Rosielle en kon ik daar ook mijn afstudeeropdracht doen, het ontwerp van een compacte telescoop voor amateur-astronomen. Dat leek mij leuk: een heel apparaat ontwerpen, van eerste concept tot complete uitwerking, met de mogelijkheid dat een bedrijfje het zou gaan verkopen. De opdracht kwam van een amateur-astronoom met een eenmanszaak en een werkplaats aan huis, waar hij spiegels maakte. Samen met hem heb ik bijeenkomsten van astronomen bezocht. Bij hem thuis heeft hij z’n idee uitgelegd en zijn we gaan nadenken over de eisen waaraan het ontwerp moest voldoen. Zo zijn we tot technische specs gekomen en daarmee ben ik aan de slag gegaan. Ik heb het ontwerp helemaal uitgewerkt, inclusief accessoires voor de telescoop, maar helaas is het niet tot een vervolg gekomen.”

‘Een mooie lichting’ Toch kijkt Cau met plezier terug op zijn afstudeerperiode.

“Het was behoorlijk intensief en resultaatgericht, er werd veel verwacht van afstudeerders. Iedere maandag hadden we overleg met de hele groep, waar we hoorden wat iedereen deed en we elkaar met vragen en opmerkingen konden helpen. Van elk ontwerp leerde je weer andere dingen, over heel verschillende mechanismen en technieken. We waren met een mooie lichting.” Die werkte onder meer aan de demping van wafertafels, het ontwerp van een operatierobot, adaptieve optiek voor telescopen en een meetinstrument voor vrije-vormoptica. Kers op de taart voor Cau was de Wim van der Hoek Award, die hij onverwacht – “Ik wist niet dat de prijs bestond” – kreeg uitgereikt eind 2009. “Een mooie erkenning en een speciaal moment dat ik de prijs uit handen van Wim van der Hoek zelf kreeg uitgereikt. Hij had m’n afstudeerverslag doorgelezen en zag nog wat verbeterpuntjes,

'[SKILLS] AANGEREIKT OM EEN HEEL SYSTEEM TE KUNNEN BOUWEN’ maar al met al vond hij het heel goed werk.” En met hem de jury voor de award, die het denken in vrijheidsgraden, met bewuste keuzes voor overbepaaldheden, waardeerde en Cau’s gedetailleerde uitwerking van het optomechanisch ontwerp prees.

‘Snel knopen doorhakken’ Al snel lag er een nieuwe opdracht, nu voor een promotieonderzoek in dezelfde groep. “Ik had voor na m’n afstuderen nog niet de opties afgewogen, toen de vraag kwam of ik daar wilde promoveren. Ik zag mezelf niet echt als een academicus, meer als een pragmaticus die niet te lang met de theorie bezig wil zijn en snel met een prototype komt. Snel knopen doorhakken en niet alles tot de bodem uitzoeken, in de geest van Wim van der Hoek, is volgens mij wel een goede eigenschap voor een constructeur. Uiteraard moet je goed nadenken over je > 7

03-06-20 09:36

ontwerp, maar als je duizend en één mogelijkheden onderzoekt kom je nooit tot een keuze. Een promotie stond niet bovenaan mijn lijstje, maar vanwege de opdracht en de groep van Nick Rosielle besloot ik om het wel te doen.”

‘Spannend’ Die opdracht betrof het ontwerp van een operatierobot voor microchirurgie. De vraag kwam van het Academisch Ziekenhuis Maastricht (AZM), waar een plastisch chirurg een oplossing zocht voor borstreconstructie. Daarbij moeten bloed- en lymfevaten met diameters van minder dan een millimeter

‘BIJNA ALLES .. VOLGENS HET GEDACHTEGOED VAN WIM VAN DER HOEK..’ worden gehecht – voor een mens is de vereiste precisie bijna onhaalbaar. De jonge chirurg heeft er de vaardigheden en ervaring nog niet voor en z’n oudere collega kan last krijgen van tremor in de handen. Het medische aspect sprak Cau aan.

“Maar ik vond het ook wel spannend. Het moest iets goeds worden, omdat er veel van afhing en het natuurlijk veilig voor de patiënt moest zijn. Ik ben gaan praten en heb operaties bijgewoond, om de gebruikersbehoeften en -eisen in kaart te brengen. Niet alleen van chirurgen, maar ook van verpleegkundigen, de mensen van de sterilisatiedienst en van de logistiek rond een operatiekamer. Al hun wensen moest ik vertalen naar iets dat technisch uitvoerbaar was. Chirurgen waren ge8

CST_interview.indd 8

wend alles met de hand te doen. Een robot bood veel nieuwe mogelijkheden, maar die hoefden niet allemaal te worden benut, omdat hij in de bestaande workflow moest blijven passen. De chirurg volgt de operatie door een microscoop en blijft zo ‘in control’. Daarover communiceren was de grootste uitdaging en daar heb ik ook het meeste van geleerd. Men had al ervaring met de bekende Da Vinci operatierobot. Voor microchirurgie moest er echter een compacter en lichter apparaat komen, dat nauwkeuriger werkte en kostenefficiënter was in aanschaf en operatie.”

‘Op een VanderHoekse manier’ Cau maakte een ontwerp voor de mechanica en besturing, inclusief software en elektronica, van een robot met in totaal zeven vrijheidsgraden. “Bijna alles heb ik volgens het gedachtegoed van Wim van der Hoek ontwikkeld, alle constructieprincipes die ik heb geleerd zijn in dit ontwerp verwerkt.

Licht en stijf construeren natuurlijk. De speling beperkt houden door mechanismen voor te spannen, maar ook weer niet te veel omdat dan hysterese kan optreden. Dit alles om te zorgen voor de precisie die bij de tip van het instrument nodig is.” Inmiddels ligt die precisie op tien micrometer en de minimale diameter van te hechten vaatjes onder 0,3 millimeter.

Over de elektra in de robot dacht Cau ook na. Het wegwerken van de bekabeling bijvoorbeeld, want die kan invloed hebben op de performance van het apparaat. “Voor alle mogelijke zaken heb ik bedacht hoe je die op een VanderHoekse manier zou kunnen doen. Bijvoorbeeld zo ontwerpen dat productie en assemblage zo eenvoudig mogelijk zijn, daar geen menselijke fouten bij kunnen optreden en onderdelen snel zijn uit te wisselen.” Met een prototype, gebouwd bij de Gemeenschappelijke Technische Dienst van de TU/e, konden constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 09:36

Na eerste operaties in het Academisch Ziekenhuis Maastricht is de robot van Microsure nu klaar voor verzending naar buitenlandse ziekenhuizen. CTO Raimondo Cau werkt intussen aan nieuwe ontwikkelingen.

(Foto: Bart van Overbeeke)

WIM VAN DER HOEK AWARD

In 2004 werd de Wim van der Hoek Award ingesteld ter gelegenheid van de tachtigste verjaardag van de nestor in de constructieprincipes. Wim van der Hoek (1924-2019) werkte bij Philips CFT (Centrum voor Fabricage Technieken) en was buitengewoon hoogleraar Ontwerpen en Construeren in de afdeling Werktuigbouwkunde aan de Technische Hogeschool/Universiteit Eindhoven. Voor de bedrijfsmechanisatie verdiepte hij zich in de nauwkeurigheid van bewegen en positioneren en de beheersing van de dynamiek in machines. Daarmee legde hij de basis voor de typisch Nederlandse invulling van de mechatronica. De naar hem vernoemde, jaarlijkse constructeursprijs is bedoeld voor het beste afstudeerwerk aan de technische universiteiten en hogescholen in Nederland en België, in termen van ontwerpkwaliteit, onderbouwing, innovativiteit en geschiktheid voor onderwijsdoeleinden. Raimondo Cau was in 2009 de vierde winnaar.

artsen van het AZM testen uitvoeren. “Net op tijd voor mijn promotieplechtigheid in 2014, waar ik nog wat resultaten kon laten zien.”

‘Geruststellende gedachte’ Die promotie vormde het startpunt voor marktontwikkeling.

Onder de vlag van TU/e’s Medical Robotic Technologies ging Cau samen met collega’s het ontwerp verder verbeteren, diende hij patentaanvragen in en werkte hij een businessplan uit.

Hij wist bij subsidiepotten en investeerders financiering los te peuteren en begin 2016 richtte hij samen met Tom van Mulken, de projectleider vanuit het AZM, Microsure op. “Met zestien medewerkers zijn we nu een redelijk volwassen bedrijf, waarin al miljoenen zijn geïnvesteerd. Als CTO ben ik verantwoordelijk voor alle technische ontwikkelingen in het apparaat en bewaak ik de productroadmap: wat zijn de trends in de robotica en de chirurgie en wat moet daarvan in onze roc o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_interview.indd 9

bot? Verder stuur ik het R&D-team van acht mensen aan en ben ik lid van het MT, waarin ik meebeslis over de strategie.

Van alle mensen hier ben ik het langst in dit wereldje actief, dus weet ik overal iets vanaf. Het is wel fijn dat mensen veel taken van mij hebben overgenomen; een geruststellende gedachte dat er capabele, gemotiveerde mensen zijn bijgekomen.

Zij komen met nieuwe inzichten die nuttig zijn voor de doorontwikkeling. Zo kan ik me meer toeleggen op mijn leidinggevende taak en de coaching.”

‘Achtbaanrit’ Op dit moment is het ontwerp van de microchirurgierobot bevroren en gecertificeerd voor verkoop in Europa. In Maastricht zijn er al patiënten mee geopereerd en de publicatie daarover in het prestigieuze Nature Communications begin dit jaar vormde een mijlpaal voor de start-up. “Daar hebben we veel reacties op gekregen, complimenten en ook vragen van bijvoorbeeld distributeurs over de verkoop. Maar we doen voorzichtig en zijn nog steeds data aan het verzamelen voordat we met claims over het effect gaan komen. We plaatsen nu ook apparaten in ziekenhuizen in andere landen, om meer feedback op te halen.” De toekomst van Microsure ziet er daarmee veelbelovend uit, die van Cau staat nog niet in de sterren geschreven. “Hier zit ik goed op m’n plek, al ging het de afgelopen jaren ontzettend snel en was het niet altijd gemakkelijk, een achtbaanrit met veel ups en downs. Ik vind het leuk om creatief en technisch-inhoudelijk bezig te zijn. Waar dat over een aantal jaren zal zijn, dat zie ik dan wel.” Aan sterrenkijken doet Cau, ondanks zijn telescoopopdracht, nog altijd niet.

WWW.MICROSURE.NL

9

03-06-20 09:36

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN

Sterren kijken op z’n VanderHoeks HET BEKROONDE AFSTUDEERWERK VAN RAIMONDO CAU In 2009 gaat de Wim van der Hoek Award naar Raimondo Cau voor zijn afstudeerwerk aan de TU Eindhoven: ‘An Open 300 mm Cassegrain Telescope – High Performance and Reconfigurable Design at Moderate Cost for the Amateur Astronomer’. Zijn telescoopontwerp zit vol met VanderHoekse constructieprincipes, want waarnemingen aan veranderlijke sterren kunnen het beste met een stabiele constructie worden uitgevoerd.

H A N S VA N E E R DE N

Bij astronomie denken we al gauw aan de megatelescopen hier op aarde of in een baan eromheen (zoals de Hubble-telescoop). Wetenschappers kijken er diep het heelal mee in en speuren naar structuur in de wirwar van sterrenstelsels. Of ze zoeken naar sporen van de oorsprong van ons universum – de ‘big bang’ – en proberen te ontdekken of dat blijft uitdijen, richting ‘big chill’, of dat er een moment komt dat het weer gaat krimpen om over vele miljarden jaren te eindigen in een ‘big crunch’.

Amateur-astronomen speuren naar ‘vallende sterren’ in de Perseïden meteorenzwerm. (Foto: Halfblue, Wikipedia)

10

CST_Art03.indd 10

Astronomie wordt echter ook op bescheidener schaal beoefend en amateurs spelen daarbij een grote rol. De wetenschappers kunnen immers niet alles in de gaten houden. Amateur-astronomen ontdekken bijvoorbeeld kometen en doen soms verrassende waarnemingen aan veranderlijke sterren. Of ze kijken voor hun plezier naar de planeten. Die bloeiende gemeenschap van amateur-astronomen heeft haar eigen instrumentarium en betaalbare telescopen zijn daarin essentieel. Al is betaalbaar een relatief begrip. De kwaliteit van een telescoop wordt primair bepaald door de optiek en een nauwkeurig geslepen lens of spiegel kost al gauw 10.000 euro of meer.

Compact en lichtgewicht De werktuigbouwkundige constructeurs aan de TU Eindhoven, die vooral aan high-tech instrumenten werken, krijgen de vraag om een betaalbare, compacte en toch nauwkeurige telescoop te ontwikkelen. Voor z’n afstuderen gaat Raimondo Cau ermee aan de slag. Hij bestudeert de optica van telescopen en bekwaamt zich zelfs in het berekenen van optisch paden met behulp van ray-tracing software.

Ook verdiept hij zich in de behoeften van amateur-astronomen. ‘Compact en lichtgewicht’ staat hoog op hun verlanglijstje, want ze willen hun telescoop mee kunnen nemen naar locaties waar bijvoorbeeld een zonsverduistering optreedt of de atmosferische omstandigheden gunstig zijn. Liefst als handbagage in het vliegtuig. Een beetje telescoop constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 09:39

De lichtinval bij een Cassegrain telescoop: links de primaire spiegel (met gat in het centrum) en rechts de secundaire spiegel.

past daar zo niet in, dus moet deze lichtgewicht zijn en een deelbare (demontabele) uitvoering krijgen.

Dat vergt een slimme constructie om te zorgen dat de telescoop na het weer in elkaar zetten meteen goed is uitgelijnd en geen uitgebreide kalibratie behoeft.

Cassegrain-telescoop In optisch opzicht is een telescoop een refractor (met lenzen) of een reflector (met spiegels). De tweede variant, de reflector, maakt een compacter ontwerp mogelijk, zoals bij de zogeheten Cassegrain-telescoop, vernoemd naar een Franse priester en fysicus die leefde in de zeventiende eeuw. De primaire spiegel, in Cau’s ontwerp 300 mm in doorsnede, vangt het licht in en weerkaatst dat naar een secundaire spiegel. Die werpt het licht op een objectief, waar de astronoom met een oculair rechtstreeks zijn waarnemingen kan doen of een camera op kan aansluiten. Deze telescoop is ‘kort’ in verhouding tot de effectieve brandpuntsafstand. Gecombineerd met de grote diameter, die het scheidend vermogen bepaalt, zorgt dit voor een flinke vergroting. De optische opstelling van een Cassegrain-telescoop heeft wel enkele bezwaren die de lichtopbrengst verminderen: de primaire spiegel

heeft een gat in het centrum en de secundaire spiegel blokkeert een deel van de lichtinval. Des te meer reden om het wel ingevangen licht optimaal af te beelden.

Toleranties In principe is bij een Cassegrain-telescoop de optische weglengte voor elke invallende lichtstraal gelijk. Een vuistregel is dat de variaties in die weglengte niet groter dan 1/20 van de waar te nemen golflengte mogen zijn. Voor zichtbaar licht (400 nm of meer) moeten die variaties dus onder 20 nm blijven. Dat is in alle opzichten uitdagend: de spiegels moeten nauwkeurig worden geslepen (zonder storende ‘golven’ en oppervlakteruwheid), de mechanische constructie moet stabiel zijn (denk aan de uitlijning) en thermische variaties moeten binnen de perken blijven. Constructietechnisch zijn vooral de ophanging van de twee spiegels en hun onderlinge verbinding interessant. Uiteindelijk bepaalt namelijk de onderlinge positionering van de primaire en secundaire spiegel de kwaliteit van de telescoop. Op basis van de vuistregel en gebruikerswensen definieert Cau de toleranties tussen de twee spiegels. Zo mag de defocus (variatie in onderlinge afstand) slechts 1 μm bedragen en de decentre- > De primaire spiegel wordt met zes pinnen verbonden aan elastische scharnieren in een lasergesneden ring. Die scharnieren (rechts een close-up) laten radiale beweging (r) vrij en leggen rotatie om de as loodrecht op het vlak (θ) vast.

c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art03.indd 11

11

03-06-20 09:39

Ophanging van de primaire spiegel met de zes pinnen die paarsgewijs via bruggen met elkaar zijn verbonden. Rechts een close-up van de verbinding van een brug (op de voorgrond, in doorsnede) via een elastisch scharnier met het driehoekige frame. Dit frame bevat een correctielens met instelmechanisme voor het regelen van de focus (links weergegeven).

ring (laterale verschuiving) 30 μm, terwijl de tolerantie voor elk van beide kantelrotaties 100 μrad bedraagt.

Spiegelophanging Voor zijn ontwerp van de ophanging van beide spiegels doet Cau een beroep op diverse VanderHoekse constructieprincipes. Voorbeelden zijn het statisch bepaald vastleggen van vrijheidsgraden en het toepassen van elastische bladveren en hysteresevrije stelmechanismen. De primaire spiegel wordt vast aan de basis van de telescoop bevestigd, waarbij wel de thermische uitzetting moet worden opgevangen. In radiale richting kan de spiegel vrij bewegen dankzij een constructie met elastische scharnieren. In de loodrechte richting kan een correctielens

met instelmechanisme compenseren voor defocus als gevolg van thermische uitzetting.

De spiegel wordt met zes pinnen aan een ring bevestigd. Dit zou overbepaald zijn, omdat hiermee slechts drie vrijheidsgraden worden vastgelegd; daarom worden de sprieten paarsgewijs met elkaar verbonden via een brug. De drie bruggen zijn op hun beurt verbonden – ook weer met elastische scharnieren – aan een driehoekig frame dat de correctielens bevat en aan de telescoopbasis wordt bevestigd.

De secundaire spiegel wordt met elastische scharnieren spanningsvrij in een houder gemonteerd.

Met twee stelschroeven zijn de kantelrotaties van deze spiegel in te stellen. De ophanging moet vooral ‘slank’ zijn om het invallende licht zo min moge-

Basisconstructie voor de onderling verbonden primaire en secundaire spiegelophanging. De verbindingsbuis is van carbonfiber voor voldoende stijfheid tussen beide spiegels. De zwaluwstaart bevestigt het geheel op een statief.

12

CST_Art03.indd 12

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 09:39

De geassembleerde telescoop, inclusief correctielens en strooilichtafscherming. Goed zichtbaar is de slanke ophanging van de secundaire spiegel. Rechts het geheel, aangevuld met objectief en ventilator, in een ‘exploded view’.

lijk te blokkeren. Dat betekent op z’n VanderHoeks licht en stijf construeren. Voldoende stijfheid is nodig voor het opvangen van de variabele belasting door wind (de constructie is open) en zwaartekracht (met motoraandrijving op een statief kan de telescoop verschillende oriëntaties aannemen). Cau komt uit op een zogeheten ‘spider’-ophanging met twee slanke pootjes. Hij berekent het effect van die pootjes op de breking van het passerende licht en bepaalt de eigenfrequenties van deze deelconstructie. Aan de hand daarvan optimaliseert hij de gebogen vorm van de spider.

Accessoires Naast de basisconstructie buigt Cau zich ook over de accessoires die bij een telescoop horen, zoals correctielens, objectief, strooilichtafscherming en ventilator. Die laatste moet een laminaire luchtstroming over de spiegels sturen om stofdeeltjes weg te blazen en condensvorming te voorkomen.

Ook in thermisch opzicht is dit belangrijk voor de beeldkwaliteit. Want een ventilator zorgt voor een constante temperatuur en voorkomt turbulentie boven de spiegels, het mirage-effect bekend van de luchtspiegelingen boven een heet wegdek.

Materiaalkeuze Aan de eis van betaalbaarheid wijdt Cau beperkt aandacht – welke ervaring heeft een student nu met ‘design for cost’? – en berekeningen van de potentiële kostprijs maakt hij niet. Wel neemt hij verschillende componenten onder de loep. Zo valt voor de verbindingsbuis de materiaalkeuze op koolstofvezel; dat is voldoende stijf en toch lichtgewicht in vergelijking met metaal en heeft bovendien een lage thermische uitzettingscoëfficiënt. Het is wel duurder, dus kijkt hij naar de standaardafmetingen die in de markt verkrijgbaar; dat scheelt bij de inkoop. Voor de metalen delen krijgt het lichte en goedkope aluminium zoveel mogelijk de voorkeur boven het zwaardere staal en het duurdere titanium. c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art03.indd 13

Van telescoop naar microscoop Zo komt Cau tot een compleet ontwerp en bouwt hij een mock-up, om het ruimtebeslag van de telescoop – past die inderdaad in de handbagage? – inzichtelijk te maken. Een complete telescoop komt er echter niet meer, waardoor hij de toleranties niet kan checken. Het maken van de spiegels is namelijk te begrotelijk, omdat de opdrachtgever is afgehaakt. Die komt telkens met aanvullende wensen en maakt de opdracht zo tot een ‘moving target’. Dat past niet in een afstudeertraject van beperkte duur, reden waarom de samenwerking tussen opdrachtgever en TU/e eindigt en er geen vervolg komt. Naar z’n sterrenkijker kijkt Cau niet meer om, hij zoekt het dichter bij huis en gaat een operatierobot voor microchirurgie ontwerpen – van telescoop naar microscoop.

De gedemonteerde telescoop ingepakt in een box met afmetingen van 350 mm bij 350 mm bij 450 mm hoog. Dat voldoet nog niet helemaal aan de huidige vereisten voor handbagage in de luchtvaart.

13

03-06-20 09:39

14

CST_Column.indd 14

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 09:47

PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT

PLM voor concurrent engineering Voor mij als onderzoeker was het heel verrassend, maar voor ervaren engineers is het waarschijnlijk best herkenbaar: toen we voor een zeker bedrijf het percentage gepasseerde documenten per ‘lifecyle’-fase in een grafiek zetten, verwachtten we een geleidelijk oplopende grafiek. Maar we vonden een trap met grote vlakke stukken en enkele hoge treden. Wat bleek uit nadere analyse? Alleen vrijgaven werden geregistreerd en dat pas op het laatst mogelijke moment. Dat kon niet goed zijn voor de doorlooptijd en evenmin voor de kwaliteit. Als statusverhoging de trigger is voor start van de volgende taak, dan moeten die statusverhogingen wel bekend worden gemaakt – en liefst zo vroeg mogelijk.

Dat is het streven van ‘concurrent engineering’ (CE), een oud idee maar nog altijd geen overheersende praktijk. Dat komt waarschijnlijk omdat CE het ontwerpproces een stuk complexer maakt. Overlappende ontwerpfases leiden tot veel meer volgorderelaties tussen documenten en zonder PLM-systeem is dat vrijwel niet te sturen. CE vraagt ook een zekere paradigma-verschuiving.

Projectfasen zijn per definitie sequentieel. Als je ze parallel gaat uitvoeren zijn het geen fasen meer en projectmanagers verliezen hun grip op het proces. Om de boel in de hand te krijgen moet je je realiseren dat Requirements Analyse, Functioneel Ontwerp, Detail-Ontwerp, Proces-Ontwerp enzovoort verschillende disciplines zijn die hun input uit verschillende bronnen krijgen en vaak door verschillende groepen worden uitgevoerd.

De onderlinge afhankelijkheid is niet louter sequentieel, want functies volgen niet alleen uit eisen, ze zijn ook gebonden aan wat technisch mogelijk is. Bovendien veranderen in een dynamische wereld klanteisen, technologische mogelijkheden en prijzen op de toelevermarkt gedurende het project.

Je kunt er niet van uitgaan dat requirements vroeg in het project volledig vastliggen. Om CE goed te kunnen besturen moet je een strikt onderscheid invoeren tussen de zich parallel ontwikkelende en de sequentiële projectfasen, gescheiden door mijlpalen, waarbij elk van de aspecten een gespecificeerde mate van voortgang moet hebben bereikt.

Een bijkomend, maar niet minder serieus probleem van sequentieel ontwerpen is dat na een mijlpaal de ontwerpers van de voorafgaande fase aan hun volgende project beginnen. Als tijdens functioneel ontwerp een bepaalde requirement niet haalbaar blijkt, heeft de verantwoordelijk analist geen budget meer om die eis te heroverwegen. Daardoor is er geen goede afstemming mogelijk tussen ontwerpaspecten.

Dat is niet alleen slecht voor optimaal ontwerp, het is ook slecht voor consistente documentatie. Als tijdens het dec o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Column.indd 15

tailontwerp een requirement wordt aangepast, dan wordt die aanpassing niet meer in het requirementsdocument doorgevoerd. Daardoor zijn als de productie start, de requirements niet meer te achterhalen en zijn de documenten niet geschikt voor hergebruik.

Voor de genoemde paradigmaverschuiving moet je ontwerpers leren om functioneel ontwerp en detailontwerp ‘aspect’ te noemen in plaats van ‘fase’. Aspecten kunnen naast elkaar bestaan en mogen zich ook parallel ontwikkelen. De projectfasen worden in de tijd gescheiden door mijlpalen. De projectmanager bepaalt welke status elk document bij welke mijlpaal moet hebben bereikt. Niet alleen kan zo voor elk van de aspecten budget worden gepland tijdens de volle projectduur, ook kunnen bijvoorbeeld bepaalde productieprocessen al worden vastgelegd, voordat detailontwerp is vrijgegeven. Doordat nu communicatie tussen aspecten mogelijk is, kunnen alle aspecten in balans met elkaar worden ontwikkeld. Zo ontstaat in kortere tijd een beter product, dat beter gedocumenteerd is en dus beter beheersbaar tijdens zijn hele levenscyclus.

Vanuit PLM gezien betekent concurrent engineering dat het werk aan een document al kan beginnen voordat alle vereiste input is vrijgegeven. Documentstatus wordt een belangrijk stuurmiddel. Het onderscheiden van meer statussen geeft dan de mogelijkheid om nauwkeuriger te sturen. Voeg bijvoorbeeld tussen In-Work en Released nog de statussen For-Comment, In-Review, Approved en Rejected toe. Je kunt dan precies aangeven bij welke minimale status van de input, een bepaalde status aan een document mag worden toegekend. For-Comment betekent dat gerelateerde ontwerptaken kunnen worden getriggerd om commentaar te leveren en te wijzen op mogelijke conflicten met de omgeving.

Een bekend gevaar van CE is dat door het statusverschil met inputdocumenten te klein te maken, een te sterke terugkoppeling leidt tot meer iteraties en daardoor juist tot een langere doorlooptijd. In het algemeen leidt CE tot sterke toename van het aantal documentversies. Die moet je niet, zoals nu vaak, beschouwen als een teken van veel fouten, maar juist als een teken van sterke optimalisatie.

HENK JAN PELS gepensioneerd universitair hoofddocent bedrijfskundige informatica (TU Eindhoven), is onafhankelijk consultant, gespecialiseerd in Product Data Management.

H.J.PELS@OUTLOOK.COM

15

03-06-20 09:47

DIGITALISERING

Virtueel valideren MACHINES VALIDEREN MET ‘VIRTUAL COMMISSIONING’

Eindklanten in de industriële sector willen maatwerk dat binnen een steeds korter tijdsbestek wordt geleverd. Klantspecifiek maatwerk maakt machines complexer en vergroot de behoefte aan samenwerking met fabrikanten om het ontwerp en de productie te ondersteunen. Als fabrikanten hun validatieproces voor machines door ‘virtual commissioning’ verder kunnen verbeteren, kunnen ze de complexe klantvraag sneller, effectiever en rendabeler beantwoorden.

B I L L DAV I S, S I E ME N S D I G I TA L I N D U ST R I E S S O F T WA R E

Virtual ‘machine simulation’ en commissioning verwijst naar het proces van het bewijzen of valideren van de softwarecode (PLC/ HMI/ SCADA) in de virtuele wereld, voordat de code op de fabrieksvloer wordt uitgerold. Software is steeds vaker de drijvende kracht achter de machine en wordt snel complexer.

Daarom bespaart simulatie van de code op een ‘virtual twin’ van een machine tijd en middelen. Met virtual commissioning is de validatie van de PLC-software in een beheerde omgeving een integraal onderdeel van een bredere modulaire productontwikkelingsstrategie. Nu kunnen machinebouwers de simulatie vooraf uitvoeren en de software koppelen aan de modules, waarbij de uiteindelijke code naadloos wordt gecombineerd op een individuele, klantspecifieke machine.

Proces Het virtual commissioningproces kent een aantal belangrijke aandachtspunten: - Automatisering direct koppelen aan het gedrag van de machine: Virtual commissioning begint met een visie op het gewenste machinegedrag en de bedieningsvolgorde.

Idealiter wordt een systeemmodel gebruikt om het machinegedrag in elektrische en vloeistofdomeinen te definiëren. Maar een op fysica geba16

CST_Art02.indd 16

seerd kinematisch model is een goed begin. Visualisatie van krachten op bewegende of roterende componenten in de tijd is een uitstekend gereedschap voor de onderlinge communicatie tussen de mechanische, elektrische en besturingsexperts. Het is ook een prima hulpmiddel om de klant te laten zien hoe de machine zich zal

" . .TIME-TOMARKET DRASTISCH VERKORTEN”

waarbij de motor wordt bekrachtigd voor een bepaald aantal omwentelingen, stopt en vervolgens omkeert.

De PLC-code moet essentiële informatie hebben over de motor/encoder en hoe deze naar verwachting zal worden gebruikt. Dit is het efficiëntst te beheren als de informatie in het mechatronische model zit.

- Closed-loop terugkoppeling: Simulatie van het gewenste machinegedrag heeft alleen waarde als dit wordt gevalideerd met de voltooide code in een virtuele PLC die de virtual twin aanstuurt. Dat is niet het geval als de digitale tweeling wordt aangestuurd door een model dat het gewenste machinebedrag beschrijft.

gedragen, mocht hij of zij dit nog nooit hebben gezien.

- Code ontwikkelen vanuit gedragsmodel: Het gedragsmodel van de machine, of een fysieke demonstratie van de operationele volgorde van de machine, moet de logische apparaten helpen identificeren in het ontwerp, en de metadata die cruciaal zijn voor de ontwikkeling van de PLCen HMI-code. Neem een motor met geïntegreerde encoder: het gedragsmodel beschrijft een proces

- Gebruikerservaring: De gebruikerservaring is een essentieel aspect van het virtual commissioningproces. De gebruiker kan dat ervaren door zelf commando's te initiëren in de ‘digital twin’ en te zien hoe de machine hier op reageert. Hoe worden bijvoorbeeld de bedrijfsparameters op de HMI weergegeven? Werken het aanraakscherm en andere interface-apparaten goed? Reageert de virtuele machine op de juiste manier tijdens een noodstop of normale stopprocedure? Is het mogelijk storingen constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 10:26

Virtual ‘machine simulation’ en commissioning: valideren van softwarecode in de virtuele wereld, voordat de code op de fabrieksvloer wordt uitgerold.

en andere gebruikssituaties te simuleren waarbij de veiligheid in het geding is?

Deze aandachtspunten creëren een omgeving die aanzienlijke voordelen kan opleveren voor zowel de machinebouwer als de klant.

Voordelen Virtual commissioning, via de digitale tweeling alom beschikbaar, brengt verschillende voordelen met zich mee: · Klanten die voortdurend hun behoefte veranderen en snel willen handelen, en dit laatste ook van de fabrikant verwachten, zijn gebaat bij de verkorting van de tijdsduur die virtual commissioning met zich meebrengt – en dat is een wederzijdse behoefte. · Het kost minder tijd dan het ontwerp en de bijbehorende besturing fysiek van fouten te ontdoen en het bespaart kosten. · Dankzij virtuele tests ontstaan bij de voortgang alleen nominale punten van aandacht zonder problemen voor het PLC-programma en worden risico's geminimaliseerd.

Alle voordelen van virtual commissioning leiden tot een grotere doelmatigheid op de werkvloer. Hierdoor is het mogelijk om hogere snelheden in de productie te bereiken met een hogere betrouwbaarheid. Een capaciteitsverbec o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art02.indd 17

tering van 20 procent voor een metaalbewerker of voor de werkzaamheden is mogelijk. Deze doelmatigheid bespaart kostbare tijd die voorheen werd besteed aan fysieke validatie, verificatie en ingebruikname.

Uitdagingen De voordelen van innovatieve technologieën gaan echter gepaard met de bijbehorende uitdagingen. Denk aan het valideren van de integratie van apparatuur van derden. Hiervoor moeten afwijkende systemen en code tot een coherent geheel worden gesmeed. Bij robotintegratie moet de robotcode in de PLC worden gebracht om maximaal effect te sorteren. En als het gaat om de logistieke automatisering moeten simultaan de autonome gedragingen van meerdere interfaces worden gecoördineerd.

Twee maanden winst Tronrud Engineering maakt effectief gebruik van virtual commissioning. Het Noorse bedrijf ontwikkelt, maakt en levert innovatieve machines en apparatuur voor uiteenlopende toepassingen.

Het gebruik van een digital twin van een nieuwe machine stelt de ontwerpers, ingenieurs en programmeurs in staat om tegelijkertijd te werken en voortdurend met elkaar in contact te blijven en hun kennis te delen. De inzet van een digital twin en virtual commissioning heeft dan ook een positieve in-

vloed gehad op het resultaat door de inbedrijfstellings- en engineeringtijd te verkorten en te versnellen.

"Door tegelijkertijd te werken aan het ontwerp, de mechanische componenten en programmering kunnen we de timeto-market drastisch verkorten. In een project konden we door deze aanpak ongeveer 20 procent, ofwel twee maanden, besparen", zegt Erik Hjertaas, general manager Packaging Technology bij Tronrud Engineering.

Naar aanleiding van de resultaten van de parallelle uitvoering van ontwikkelstappen in een interdisciplinair team, stelt Tor Morten Stadum, PLM-manager bij Tronrud Engineering:"We hebben de ontwerpfase met ongeveer 10 procent verkort en de commissioning met 20 tot 25 procent."

Leveringsvoorwaarden Een ander voorbeeld is Eisenmann in Zuid-Duitsland, producent en leverancier van industriële oplossingen en diensten voor oppervlaktebewerking, logistieke automatisering en milieutechniek. Het bedrijf is al meer dan 65 jaar actief en ontwikkelt en levert wereldwijd maatwerk voor productie en assemblage met oog voor duurzaamheid als het gaat om energie- en grondstoffenverbruik. Zij zijn positief over de vele voordelen van virtuele modellering, simulatie en commissioning. > 17

03-06-20 10:26

Virtual commissioing heeft bij Tronrud Engineering de ontwerpfase met ongeveer 10 procent verkort en de commissioning met 20 tot 25 procent.

"Het simulatiemodel dat we met Plant Simulation maken, maakt vaak deel uit van de leveringsvoorwaarden voor onze klanten. Velen van hen maken ook zelf gebruik van Plant Simulation, zodat ze weten hoe ze de simulatie moeten uitvoeren en de benodigde parameters kunnen wijzigen. Dit is een groot voordeel voor hen omdat ze een virtueel model van de fysieke productielijn krijgen", zegt dr. Heiner Träuble, Simulation Expert Automotive Paint Systems bij Eisenmann.

"We zijn heel tevreden met de mogelijkheden voor ‘discrete event’-simulatie die we in de loop der jaren bij Eisenmann hebben ontwikkeld, zeker als het gaat om het gebruik van Plant Simulation", zegt Sebastiano Sardo, senior vice president bij Eisenmann Conveyor Systems.

Machines voor de toekomst Fabrikanten moeten rekening houden met de huidige trends. Ze moeten zich aanpassen aan de veranderende voorkeuren van hun klanten, door flexibelere machines te bouwen voor een breder scala producten. Met flexibiliteit ingebouwd in de software van de machine kunnen zij in te spelen op de veranderingen in de behoeften van de klant. Zo kunnen ze innovatieve trends verder uitbouwen om superieure klantenservice te bieden en meer omzet te behalen, mede 18

CST_Art02.indd 18

dankzij nieuwe businessmodellen.

Het Xcelerator-portfolio diensten van Siemens Digital Industries Software Solutions helpt fabrikanten een allesomvattende digital twin te creëren en simulatie integraal onderdeel van het ontwerpproces te maken. Dat resulteert in flexibiliteit en aanpassingsvermogen.

Wil de machinebouwer van nu de productiviteit van de eindklant kunnen helpen maximaliseren dan zijn daar machines voor nodig die ‘connected’ zijn.

Deze machines moeten kunnen communiceren met andere machines, aanpasbaar zijn of hun mogelijkheden kunnen uitbreiden door aanpassingen uit te voeren in de software.

Het nauwkeurig simuleren van de prestaties van complexe machines in een vroeg stadium van het ontwerpproces maakt het commissioningproces voorspelbaar voor zowel de machine als de omgeving. De machines moeten ook uitbreidbaar zijn, want de bedrijfsmodellen blijven veranderen en ‘production-as-a-service’ is in opkomst. Bedrijven hebben een digitale oplossing nodig die in alle aspecten van het product en productieproces aanwezig is. Zo kunnen ze nu al de verbonden, aanpasbare, voorspelbare en uitbreidbare machines van morgen mogelijk maken.

WWW.SW.SIEMENS.COM

Bill Davis is solution director Industrial Machinery en Heavy Equipment Industry bij Siemens Digital Industries Software met 30 jaar ervaring in engineering en operationeel management in de industrie.

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 10:26

Product 4 19

JAARGANG 28, 2020

1 2

IN DIT KATERN

LEGO SIGNAAL

3 4

ÉÉNPITTER GINGER

HOREN, ZIEN EN BOUWEN → Jong en oud speelt graag met LEGO. Met behulp van AI-technologie wordt het bouwen met de gekleurde steentjes nu toegankelijker gemaakt voor iedereen met een visuele beperking, onder de noemer: LEGO Audio & Braille Building Instructions.

LEGO TEKST Walter Wijnhoven BEELD LEGO®

Audio & Braille Het idee komt van Matthew Shifrin, die blind geboren is. Als kind ontwikkelde hij een sterke passie voor LEGO Play, maar hij had altijd hulp nodig bij specifieke bouwinstructies. Via een vriend van het Massachusetts Institute of Technology Media Lab werd hij voorgesteld aan het Creative Play Lab van de LEGO Groep. Het team nam zijn idee mee naar het Austrian Research Institute for Artificial Intelligence, die nieuwe AI-

PILOT De eerste instructies die via een pilot roll-out werden gelanceerd omvatten een set van LEGO Classic, LEGO City, LEGO Friends en LEGO Movie 2. Gebruikers kunnen ervoor kiezen om de instructies te horen m.b.v. hun schermlezer of met audio die door de LEGO Groep wordt geleverd, of m.b.v. een braillelezer. De pilot volgt slechts enkele maanden na de aankondiging van LEGO Braille Bricks — een initiatief gericht op het ondersteunen van jonge kinderen met een visuele beperking om op een speelse en inclusieve manier braille te leren.

Beide projecten zijn gefinancierd door de LEGO Foundation.

Info → www.legoaudioinstructions.com

Matthew Shifrin Vaktijdschrift voor productontwikkelaars over product en service design. www.productmagazine.nl

CST_Art05.indd 19

software ontwikkelde om LXFML-data ( LEGO Exchange Format Mel Script ) te vertalen van visuele instructies naar tekstgebaseerde beschrijvingen voor braille- en gesproken instructies. Spraaksynthesebedrijf CereProc leverde vervolgens de Software Development Kit en de stem die de instructies voorleest.

EEN UITGAVE VAN MYbusinessmedia www.mybusinessmedia.nl UITGEVER Joachim Driessen

HOOFD- EN EINDREDACTIE Walter Wijnhoven, 06 -14753643 redactie.product@mybusinessmedia.nl

ONTWERP EN OPMAAK DRAWSWORDS Studio, Amsterdam www.drawswords.studio

03-06-20 10:28

20

SIGNAAL

L

SPINNER BOWL

Dat katten kunnen spinnen is bekend, maar dat ook hun voederbakje kan ‘spinnen’ is nieuw. De Spinner Bowl is een voederbakje voor katten in de vorm van een ‘spinner’. Het ontwerp biedt de juiste hoek voor katten om hun voer comfortabel te kunnen eten. Het siliconenmateriaal zorgt ervoor dat de voederbak op zijn plaats blijft, terwijl de uitlopers rondom en in de bak zullen voorkomen dat het voer over de rand wordt gemorst.

De Spinner Bowl is gemaakt van milieuvriendelijk platinum silicone dat gewoonlijk wordt gebruikt voor babyproducten en is veilig en machinewasbaar. De Spinner Bowl, een ontwerp van Yim Eun Jin van het Zuid-Koreaanse NAUISESANG, won een iF design award 2020 in de categorie Product. ↓

w

M Zwaargewicht

↑

g s e

PEN VAN BETON

Schrijven met een nieuwe pen brengt nieuwe inspiratie. Met deze pen worden je mooie volzinnen vastgelegd als in beton gegoten, want dat is het materiaal waar de pen van is gemaakt. Deze pen kan een leven lang mee en is prima geschikt om je complete levensgeschiedenis vast te leggen, jaar na jaar. Het onverwoestbare karakter van dit schrijfgerei stelt de eigenaar eenvoudig in staat om de pen door te geven aan volgende generaties. De SEVEN serie is ontworpen en met de hand gemaakt door 22 Design Studio in Taiwan en verkrijgbaar als balpen, kroontjespen, rollerball pen, schetspotlood en vulpotlood.

DYSON 3D MASHUP

Deze Dyson EV is niet bedoeld om de weg op te gaan, maar is slechts onschuldige ‘spielerei’. Designer Graham Hutchings zette de producten van Dyson bij elkaar en maakte er bouwstenen van. Zijn knutselwerk leverde deze fraaie en futuristische EV op die letterlijk is samengesteld als een 3D mashup van Dyson’s beroemde producten, die bij nadere bestudering allemaal behoorlijk herkenbaar zijn. Zo is de multicilinder achteruitlaat een standaardelement in Dyson’s stofzuigerlijn en vertonen de achteruitkijkspiegels verdacht veel overeenkomst met de Supersonic föhn. De auto maakt ook gebruik van Dyson’s kenmerkende kleurencombinaties. ↓

Scherp ontwerp

Kat in ’t bakkie

Formule 3D

c V o g vo

g te ik

k ve d e g h ve

↑ PUNTENSLIJPER, KOM!

Een puntenslijper is een simpel functioneel product, dat echter een nadeel heeft. Het laat zo’n rommel achter, want waar laat je het slijpsel? Designer Jiachun LV heeft de even simpele als briljante oplossing bedacht: de komslijper.

De basis van de kom bestaat uit de eigenlijke slijperopening, waar je je potlood instopt. Terwijl je je potlood slijpt, worden potloodschaafsel en loodresidu in de kom opgevangen. Als je kleurpotloden aan het slijpen bent, zorgen de verschillende kleurenschaafsels bovendien voor een mooi beeld. Omdat alle rommel in de kom wordt opgevangen is het eenvoudig om alles in een beweging weg te gooien. Geen slijpselresten meer op je bureau maar wel een fraaie, in meerdere pasteltinten verkrijgbare, Bowl Sharpener.

PRODUCT 4, 2020

CST_Art05.indd 20

tr e e lin

03-06-20 10:28

et n

LINDA ZOON → Nederland telt vele ontwerpbureaus, maar er zijn ook ontwerpers die ‘voor zichzelf’ werken. Zoals Linda Zoon.

TEKST Walter Wijnhoven

Mondkapjes BEELD Linda Zoon

voor Máxima

Wanneer ben je voor jezelf begonnen?

Na circa tien jaar in dienst bij diverse drukkerijen als grafisch ontwerper en grafisch technicus, zette ik in 1993 de stap naar een eigen bedrijf (DUS bv) voor grafische vormgeving en illustratief werk.

Waar is je werkplek?

Mijn studio is gevestigd in een winkelpand in het centrum van Rotterdam. Als geboren en getogen Rotterdammer een fantastische inspirerende werkplek. Via mijn etalage, een echte eye catcher, krijg ik regelmatig bezoekers die een bestelling plaatsen.

Wat doe je precies?

Mijn werk bestaat uit het vormgeven van alles wat met communicatie te maken heeft voor uiteenlopende bedrijven.

Van huisstijlen, posters en jaarverslagen voor drukwerk tot online banners, E-books en visualisatie van producten. Naast grafische vormgeving illustreer ik mode en ontwerp ik dessins voor stoffen. Mode is mijn grote passie.

Wat is je werkwijze?

Ik maak mijn tekeningen op een groot formaat tablet gekoppeld aan mijn computer, m.b.v. speciale software. Ik teken direct op het scherm met een pen en in lagen. Zo kan ik makkelijk de kleur van de creaties aanpassen.

Wat is je laatste ontwerp?

Mijn guilty pleasure: de garderobe illustreren van koningin Máxima. In dit corona-tijdperk is de vraag: wel of geen verplicht mondkapje. Maar hoe gaan staatshoofden en royals daarmee om? Ik bedacht een hele chique voor hare majesteit, een met kroontjes geborduurd royal mondmasker afgewerkt met glimmende steentjes. De geborduurde kroontjes komen terug in het totaalplaatje. Bij iedere gelegenheid zou dan een passende versie moeten komen, matching bij de dagelijkse outfit.

Op welk ontwerp ben je het meest trots?

Op mijn samenwerking met een Belgische stoffenwinkel uit Brugge in Haute Couture stoffen. Tweemaal per jaar komt de klant met een nieuwe collectie stoffen, ingekocht bij weverijen in Frankrijk en Italië, naar mijn studio. Dan zoeken we samen uit welke stoffen ik ga illustreren voor offline en online uitingen. Onlangs maakte ik, omdat mondkapjes in België verplicht zijn in het OV, een online campagne om zijn stoffen te promoten voor het zelf maken van mondkapjes. Dit was een succes!

Waar werk je momenteel aan?

Een illustratie voor een goudsmid in Den Haag, als achtergrond om de sieraden te showen. Zo krijgt dit artikel een creatieve opvalwaarde.

Haute Couture mondkapjes

e es e

DE ÉÉNPITTER

Máxima met mondkapje

ht

21

Wat zou je weleens willen ontwerpen?

Exclusieve designs voor mode-ontwerpers. Of iets in de film- of theaterwereld, zoals kostuums ontwerpen. En natuurlijk voor koningin Máxima… Een mooie stof voor een avondjurk, de ultieme droom!

Info → www.lindazoon.nl Insta → @lindazoon PRODUCT 4, 2020

CST_Art05.indd 21

03-06-20 10:28

22

GINGER

SPICE DUTCH FURNITURE → De tijd was rijp om een nieuw pittig, Nederlands meubelmerk op de markt te brengen. Easy Sofa, het moederbedrijf achter Ginger, bood Marita Jansen en Mike Jaski de ruimte die ze nodig hadden om Ginger Home te ontwikkelen. In het middensegment, voor de jongere consument, of voor hen met een jonge geest. Marita en Mike hebben dit merk vormgegeven, van naam tot brochure en van ontwerpen tot styling.

TEKST en BEELD Ginger

Nieuw, pittig,

Checkered vase

Berry carpet

Nederlands

Cinnamon floorlamp

Camomile dining chair

Ginger Home ‘Spice Dutch Furniture’ heeft zijn naam te danken aan de trend die om dit woord is ontstaan. Een eigentijdse naam die gebruikt wordt in de food sector en als bijnaam dient voor personen met rood haar. Ze zijn net iets anders en vallen subtiel op. Fris, sprankelend en inhoudelijk passend bij Marita en Mike’s gevoel voor het merk. Pittig, niet te serieus en soms een beetje dwars. Nederlandse traditie ontmoet mediterrane flair. De voortdurend groeiende collectie van zitmeubilair, tafels, verlichting, tapijten en kussens ademen vakmanschap. Er zijn 50 verschillende Ginger stoffen, die je kunt uitkiezen voor een bank, een stoel of een hocker.

JA NS E N & JA SK I DE SIGN E R S Ze bewonderen elkaars carrière al jaren op afstand. In de straten van hun woonplaats Bergen wisselden ze veel hallo’s uit tot ze op een dag besloten om elkaar te ontmoeten. Alles viel op zijn plaats. Ze hebben dezelfde smaak, dezelfde interesses en dezelfde ideeën over meubels. Ginger combineert Mike’s gedurfde aanpak met Marita’s verfijnde gevoel voor styling. Lex en Sylwia van Verseveld, het succesvolle koppel achter Ginger’s moederbedrijf, boden hen de creatieve ruimte om dit nieuwe merk te ontwikkelen, dat de synergie tussen man en vrouw, noord en zuid, krachtig en stijlvol weerspiegelt.

Info → www.gingerhome.nl

PRODUCT 4, 2020

CST_Art05.indd 22

03-06-20 10:28

MACHINEVEILIGHEID

Gevaarafwending Vorige keer kwam de waarschijnlijkheid aan bod, nu een iets makkelijkere term: de mogelijkheid om schade te beperken of te vermijden, beter bekend als gevaarafwending.

De gevaarafwending is de parameter waarmee wordt bepaald of een gevaar kan worden afgewend. In de praktijk betekent dat vaak: is er een mogelijkheid om het gevaar af te kunnen wenden of is dit onmogelijk? Dat is over het algemeen een goede benadering. Lekker zwart-wit en een goede manier om het scherp in te steken.

Het kan in sommige gevallen ook zo zijn dat de mogelijkheid tot afwending valt in te schatten. Bij het gebruik van sommige methoden, bijvoorbeeld bij het bepalen van het Safety Integrity Level op basis van de IEC 62061, wordt in de parameters een tussenstap geboden. Dat kan zeker interessant zijn.

Vanuit de ISO 12100 worden een vijftal criteria als aandachtspunten aangegeven waarmee bepaald kan worden welke invloed de afwending heeft: 1. Scholing van de persoon.

• Is de operator opgeleid en heeft hij of zij kennis van de machine? Of is een persoon technisch onderlegd of juist niet?

2. Snelheid van optreden.

• Is het gevaar snel of bouwt het juist langzaam op? De TR/ISO 14121-2 geeft een snelheid van 0,25 m/s als grens aan.

3. Bewust zijn van de persoon van het gevaar.

• Informatie op de machine (stickers), gebruiksaanwijzing, actieve waarschuwingen op de machine.

4. Menselijk vermogen om de schade te beperken.

• Als in reflexgedrag, zichtbaarheid van het gevaar.

5. Praktische kennis van de gevaren / soortgelijke machine.

Genoemde criteria maken het aan de ene kant makkelijker om te bepalen of er wel of geen mogelijkheid is om af te kunnen wenden. Maar aan de andere kant wordt het lastiger om met alle criteria rekening te houden. Vaak is het al lastig om een van de factoren te bepalen, laat staan allemaal. En wat nu als het ene wel goed in het voordeel werkt en het andere niet? De keuze wordt dan al snel de gulden middenweg: ‘mogelijk onder bepaalde omstandigheden’.

constructeur 06 / 07 - 2020

CST_Column_Drost.indd 23

De praktijk leert dat in veel gevallen de afwending wordt bepaald op basis van de ‘zichtbaarheid’ van een gevaar. Een roterende pulley is over het algemeen duidelijk zichtbaar, maar een onder spanning staande ader niet. Is dat verkeerd? Nee, zeker niet, omdat het kunnen afwenden in de basis gepaard gaat met zichtbaarheid en in de volgende stap met de kennis van een bepaald gevaar door de training die iemand daarvoor ook heeft genoten. In het geval van een elektrisch opgeleid persoon zal hij of zij ten opzichte van spanningvoerende delen – ook als zeker is dat ze wel of niet onder spanning staan – meer afstand bewaren dan iemand die geen kennis van zaken heeft, mogelijkerwijs zal doen. Een ‘spuiter’ in een hydraulische leiding, een gaatje in de leiding, leidt tot doorboring van de huid en is meestal niet eens voelbaar. Voor een leek is dat gevaar dus niet afwendbaar. Maar een deskundige op gebied van hydrauliek zal dit wel degelijk herkennen.

Een ander belangrijk onderdeel is of bij het manifesteren van het gevaar, dit dan nog kan worden ontweken. Een klasse IV-laser van enig vermogen straalt bij inschakelen direct op vol vermogen en zal de huid verwonden. Maar een opstartende hydraulische cilinder met aggregaat zal zich ruim van te voren aankondigen en een eventueel is daardoor juist wel afwendbaar.

Als vuistregel kan worden vastgehouden aan het volgende: de zichtbaarheid vormt de basis voor de mogelijkheid tot afwending. Is een gevaar niet zichtbaar, dan is afwendbaarheid vaak niet mogelijk. De snelheid vormt een belangrijk tweede onderdeel – is de beweging snel of langzaam – want dan kan ook rekening worden gehouden met de waarschuwing dat het systeem iets gaat doen. Vaak geeft het natuurlijke procesverloop zelf al aan of afwending mogelijk is of niet.

MARTIJN DROST onafhankelijk adviseur machineveiligheid M.DROST@D-SC.NL

23

03-06-20 10:29

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN

Ouderwets de 21ste eeuw in: spaceframes (NOT) SAFE FOR DESIGNERS? – VI

Ouderwets. Dat is wat men doorgaans denkt bij het zien van een vakwerk. Ouderwets – en nog lelijk ook.

Elektriciteitsmasten zijn het meest in het oog springende voorbeeld: treurig staan ze daar op een rijtje uw uitzicht te bederven, jaar in jaar uit, even immuun voor verandering als de kakkerlak en krokodil.

E R I K T E MP E L M A N , A DV I E SB U R E A U E R I K T E MP E L M A N . C O M , UN I V E R S I TA I R H O O F DD O C E N T T U DE L F T – I N D U ST R I E E L ONTWERPEN

Torenkranen zijn een ander voorbeeld van vakwerkconstructies; de frames voor matrixborden over de snelweg zijn nog een derde. Ook bij deze constructies springen moderniteit of esthetiek niet bepaald in het oog. Afbeelding 1 brengt de bouwkundige treurigheid voor u in beeld. We hebben er gelijk één van ’s werelds mooiste auto’s bijgezet, die onder zijn verleidelijk glimmende plaatwerk ook weer zo’n oersaai en spuuglelijk vakwerk blijkt te hebben, de legendarische Mercedes 300 SL. Het verschil tussen carrosserie en frame is als dag en nacht.

Terecht is dat negatieve imago natuurlijk niet. Vakwerken zijn voor dit soort constructies nu eenmaal de beste oplossing, net zoals diezelfde kakkerlak en krokodil evolutionair gezien amper te verbeteren zijn. Deze bijdrage belicht waarom. En, vakwerken kunnen wel degelijk een bijzondere ‘look’ krijgen, waar prijs noch efficiency onder hoeft te leiden.

Kunstenaar Kenneth Snelson heeft hiervan met zijn 24

CST_Art_Tempelman_0002.indd 24

‘needle towers’ (zie afbeelding 2) al een intrigerende voorzet gegeven. Laten we om de rehabilitatie te beginnen vanaf nu een meer aansprekende term gebruiken: aangezien een vakwerk een frame is dat de ruimte opzoekt, kiezen we voor ‘spaceframe’.

Types van spaceframes Achter de veelvormigheid van spaceframes schuilt een simpel systeem, dat in afbeelding 3 uit de doeken wordt gedaan. We werken hier vooralsnog in het platte vlak (een ‘vlakwerk’ dus, als u wilt); de 3D-varianten komen zo dadelijk. U ziet drie frames, elk bestaande uit vier knooppunten en verbonden door een aantal staven: vier staven in frame (a), vijf in frame (b) en zes in frame (c). Merkt u op

Afbeelding 1 Diverse spaceframes.

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 10:30

Afbeelding 2 Een van Snelsons ‘needle towers’. (Foto: Clayton Shonkwiler (CC BY.2.0))

dat het frame (a) één star knooppunt heeft dat zowel krachten als buigende momenten kan doorgeleiden; alle andere knooppunten zijn scharnieren en geleiden alleen krachten door. Verder zijn de twee diagonale staven in afbeelding (c) in het midden niet met elkaar verbonden. De externe belasting is steeds een enkele kracht op knooppunt 4, de verbinding met de vaste wereld gaat via knooppunt 1 en 2. Voor de typering doet dat niet ter zake, maar het helpt om een specifiek voorbeeld te geven.

Hoe voert elk frame de belasting door naar de vaste wereld? Wel, in frame (a) gaat dat gepaard met buiging en dus met relatief grote vervormingen: Afbeelding 4 laat dit (overdreven)zien, samen met de resulterende reactiekrachten, weergegeven in rood.

Punt 3 verschuift een aanzienlijke afstand naar rechts: dit is de u3x in het plaatje. In frame (b) treedt geen buiging op: hier zijn alleen trek- en drukkrachten aan het werk. Dat maakt dit frame zeer veel1 efficiënter dan frame (a): al die ouderwets aandoende ‘driehoekjes’ zijn beslist van nut! Maar als er ook maar één staaf bezwijkt, bijvoorbeeld door uit te knikken, dan wordt frame (b) een mechanisme en is het gedaan met de constructie. Wat dat aangaat biedt frame (c) enige extra veiligheid, want hier kan in principe wel een staaf bezwijken voordat het frame als geheel het begeeft.

Staat u alstublieft even stil bij de absolute grootte van de vervormingen. Een frame kunnen we in principe belasten totdat er ergens in het materiaal de vloeigrens wordt bereikt – ervan uitgaande dat knik afdoende wordt voorkomen, wat doorgaans betekent dat op druk belaste staven niet te lang mogen zijn. Voor belasting op trek en druk, zoals in frames (b) en (c), kunnen we de Wet van Hooke er dan weer eens bij pakken, dus σ = E·ε. Bij metalen frames van deze types zijn de bijbehorende rekconstructeur 06 / 07 - 2020

CST_Art_Tempelman_0002.indd 25

2 We blijven doorgaans ruim onder de vloeigrens. De rekken en vervormingen zijn dan dus nog kleiner.

1 Hoeveel? Daar ging “NSFD V– ‘ingenieursbalkentheorie’ in Constructeur 4-5, 2020 op in.

Afbeelding 3 Types van spaceframes.

ken dan maximaal enkele tienden van procenten: een metersgroot frame vervormt dus slechts millimeters2. Bij frame (a) is dit totaal anders: hier zijn de vervormingen zeer veel groter. Waar buiging is, is grote vervorming!

Nadere analyse: weer die statica Wanneer hebben we genoeg staven om buiging te voorkomen ten faveure van trek- en drukkrachten?

Deze vraag kunnen we beantwoorden met behulp van de statica – u weet nog wel: dat onpopulaire basisvak van toen. Elk knooppunt heeft, voor een 2D spaceframe, twee graden van vrijheid, en voor N knooppunten kunnen we dus 2N evenwichtsvergelijkingen opstellen. Hiervan hebben we er drie nodig om de reacties mee te bepalen, uitgaande van statisch bepaald opgelegde frames. De overblijvende 2N – 3 vergelijkingen leveren ons dan de staafkrachten: met de N = 4 uit Afbeelding 3 hebben we vijf vergelijkingen over en dat is precies het aantal staven in frame (b): dit frame kunnen we derhalve beschouwen als statisch bepaald. Zulke frames zijn simpel door te rekenen, bijvoorbeeld met de zogeheten ‘knooppuntsmethode’. Afbeelding 5 toont deze aanpak. We vinden dat E1-2 = F, E2-3 = E3-4 = 0, E3-4 = F en E2-4 = – √2F. Merk op dat de oplossing uniek is: bij zo’n frame is er maar één manier waarop de externe belasting (de “actie”) door het frame naar de vaste wereld wordt geleid (de “reactie”). En ja, in dit geval zouden we zelfs die twee ‘nul-staven’ (dat wil zeggen: staven zonder belasting) weg >

25

03-06-20 10:30

Afbeelding 4 Frame (a) met zijn vervormingen.

dat laatste leidt onherroepelijk tot buiging en groot verlies van efficiency. Dezelfde voorwaarde geldt uiteraard ook in 2D. Spaceframes moeten dus niet alleen correct worden ontworpen maar ook correct worden gebruikt.

kunnen halen, maar dat zou anders kunnen zijn als de actie op een ander knooppunt aan zou grijpen.

U begrijpt het idee.

Voor frames van type (c) komen we minstens één evenwichtsvergelijking tekort. Ditzelfde probleem komt naar boven als we in het getoonde frame (a) meer dan één knooppunt star zouden maken. In beide gevallen hebben we te maken met een statisch onbepaald spaceframe3. Dan zijn er in theorie eindeloos veel manieren waarop de belasting kan worden doorgeleid – maar wat is de juiste? Een zogeheten ‘constitutieve vergelijking’ biedt een uitweg: dit is een expliciete relatie tussen kracht en vervorming, zoals de Wet van Hooke voor trek en druk, of een vergeet-me-nietje voor buiging. Met die extra vergelijking kunt u in beginsel aan de slag. In de praktijk is dat echter niet eenvoudig en verdient het gebruik van computers beslist de voorkeur. De daarop draaiende software gebruikt overigens ook zulke constitutieve vergelijkingen, maar dat terzijde. Als derde optie heeft u vandaag de dag ook handige appjes, zoals Framedesign (ontwikkeld door onze landgenoot Martinus van de Ruitenbeek), waarmee het snel en makkelijk rekenen is.

Aanrader!

Voordat we de praktijk er bij pakken nog twee (eigen)aardigheden. Primo: werkt u in 3D, dan heeft elk knooppunt niet twee maar drie graden van vrijheid. Statische oplegging vraagt nu niet drie maar zes onafhankelijke reacties, en de typerende vergelijking is nu niet 2N – 3 maar 3N – 6. Een kubusvorming spaceframe, dus met N = 8 knooppunten, moet dan precies 18 staven hebben om statisch bepaald te zijn, dat wil zeggen: van type (b). En dat moeten dan onafhankelijke staven zijn: elk vlak van de kubus moet precies één keer worden ‘uitgekruist’. Afbeelding 6 laat zien waar dat toe leidt.

Secundo: zowel externe belastingen als reactiekrachten moeten netjes op knooppunten aangrijpen, en niet ergens dwars op een staaf tussen de knopen – 26

CST_Art_Tempelman_0002.indd 26

3 Frame (a) is, interessant genoeg, ook statisch bepaald: zie verder in ‘NSFD – engineering essays on structures & materials’, E. Tempelman, Boekengilde 2020.

De praktijk van spaceframes Wie daadwerkelijk aan het rekenen gaat, ontdekt al snel dat die efficiënte spaceframes van type (b), evenals hun statisch onbepaalde broeders van type (c), inderdaad enorme belastingen aankunnen – als de sommetjes kloppen. In de praktijk rekent u zich doorgaans echter onterecht rijk. Een voorbeeld: worden belastingen herhaaldelijk aangebracht, casu quo is er sprake van vermoeiing, dan moeten we bij trekstaven niet onder de vloeigrens blijven maar onder de (doorgaans fors lagere) vermoeiingssterkte, én moeten we terdege rekening houden met spanningsconcentraties. We benoemden dit probleem al eerder in NSFD – IV: belastingsvormen.

En bij drukstaven zorgt de beroemende Euler-knikvergelijking voor een danige overschatting van wat de praktijk vermag: knik treedt doorgaans beduidend sneller op dan zelfs de geniale Euler voorzag, hetgeen ook al eerder werd gemeld.

Extra punt van aandacht hierbij is ‘secundaire buiging’. Om dit verschijnsel te illustreren, keren we terug naar dat ene starre knooppunt uit frame (a).

Ziet u afbeelding 7, waar drie varianten van deze knoop zijn weergegeven, bovenaan in isometrisch aanzicht, onderaan als gezien in het vlak van de constructie. Uiterst rechts ziet u het onbedoelde gevolg van de asymmetrisch aangebrachte versterkingsplaat: de bovenste staaf buigt uit het vlak.

Afbeelding 5 Frame (b) uit afbeelding 3 nader geanalyseerd.

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 10:30

Afbeelding 7 Secundaire buiging als gevolg van een asymmetrisch versterkt knooppunt.

(Roald Piera) Afbeelding 6 Een kubusvormig 3D-type (b) spaceframe.

Voor de knikbestendigheid is dit welhaast een ‘schot in de buik’. Secundaire buiging treedt altijd op, ook in frames van types (b) en (c), als de hartlijnen van de staven effectief niet door één punt lopen4.

Ondanks deze kanttekeningen zijn spaceframes nog steeds ijzersterk, mits we de negatieve effecten van knik, buiging en (in 3D) torsie buiten de deur weten te houden. Voor de eerder genoemde drie voorbeelden – mast, kraan, frame – is de goede winddoorlatendheid ook van belang, evenals de lage kosten: staal is goedkoop en makkelijk te verkrijgen, verwerken en verbinden. Los daarvan bieden spaceframes nog een ander, vaak doorslaggevend voordeel: lage investeringen! Dat was de reden waarom Mercedes indertijd voor hun 300 SL een spaceframe koos. Bij de geplande kleine aantallen

4 Er is nog een probleem met de in de rechterafbeelding aangegeven versterkende ‘schetsplaat’. Bij buiging wordt de neutrale lijn van de betreffende balk hoegenaamd niet belast. De schetsplaat zit precies op die neutrale lijn… en dit onderdeel draagt dus amper belasting, zoals ook uit de kleuren blijkt.

van deze sportauto was een zelfdragende carrosserie uit gestampte staalplaten volstrekt onhaalbaar. Aardig detail is dat ‘Das Haus’ ervoor koos om de coupé en cabrio nagenoeg hetzelfde frame te geven.

Om voldoende overall torsiestijfheid te hebben, had dit frame veel bouwhoogte nodig. Dat leidde tot hoge dorpels – en in deze lage auto vroeg dat op zijn beurt om de karakteristieke vleugeldeuren voor de coupé… een sterk staaltje van form follows structure. Ziet u wel: spaceframes zijn cool Volgende keer in (Not) Safe For Designers?: slimme materialen Post scriptum De vormvrijheid van 3D printen stelt ons tegenwoordig in staat om ogenschijnlijk massieve constructiedelen ‘uit te hollen’. Het materiaal wordt zodoende een constructie… een spaceframe-constructie, om precies te zijn! Afbeelding 8 geeft hiervan een indruk.

Afbeelding 8 Een ge3Dprint onderdeel ('spider bracket'). Materiaal wordt constructie – en omgekeerd. (Foto: Renishaw)

constructeur 06 / 07 - 2020

CST_Art_Tempelman_0002.indd 27

27

03-06-20 10:30

3DEXPERIENCE WORLD 2020

Gaat dat niet over SolidWorks?

Ja en nee. Maar gaat het dan wel nog over 3DCAD? Zeker. Want om nu te beweren dat dit bijzaak was in februari van dit jaar in Nashville, gaat vooralsnog te ver. Maar wat is dan 3DExperience Works? Vorig jaar schreef je dat toch nog aan elkaar met een punt ertussen. Is dat dan nog wel hetzelfde? Wat is er in al die jaren nu eigenlijk gebeurt?

Nadrukkelijk niet te interpreteren als: waar ging het nu mis?

R O B I N Z A N DE R

‘To explore new design tools and enable engineers to design new products. To seek out new innovations which help engineers be successful. And to baldly go where no 3DCAD company has gone be-

’3DExperience World? That, is illogical captain.’

28

CST_Art01.indd 28

fore.’ De ‘nerds’ en ‘scifi’-fanaten – kan je het een zijn zonder het ander? - weten natuurlijk meteen waar dit op is gebaseerd. Maar in 2007 heette het dat het ging over ‘the voyages of the starship SolidWorks’. Destijds is aan deze ‘sneak peek’ van de komende release, en dan vooral aan de wijze van presentatie, in Constructeur weinig aandacht besteed.

Had wel gekund. Niet getreurd want via tinyurl. com/y8bf8s9h is het voorproefje terug te zien. De kwaliteit van de video is wel ‘naatje’. Maar het blijft hilarisch om te zien hoe acteur Leonard Nimoy – Mr. Spock - naar de brug van het ruimteschip wordt ‘ge-energized’, plaats neemt in de ‘capitain’s chair’ en zijn welbekende groet brengt. Vind ik dan.

Destijds vonden trouwens velen in de zaal dat met mij. Zijn beroemde uitspraak “Live long and prosper” blijft jammer genoeg achterwege. Geloof me trouwens – dit gaat ergens naartoe. Eerst even een toon van innovatie en gevoel voor trends neerzetten.

Over de bühne Waarom heeft Constructeur in 2007 niet over die fraai nagebouwde brug van ‘the starship Enterprise’ gesproken? Omdat er zoveel ongelooflijke innovatie over de bühne werd gegooid. Soms, zoals in januari 2005 met de presentatie van Burt Rutan, duurde het even voor de impact duidelijk werd. Rutan was degene die met zijn bedrijf Scaled Composites een SolidWorks-gebruiker – in oktober van 2004 de Ansari X Prize had gewonnen. De prijs van 10 miljoen dollar werd in 1996 uitgeloofd en zou naar constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 12:54

’Apps’, hapklaar en afgeleid uit bijvoorbeeld Simulia, Enovia en straks ook Catia, worden samengebracht in rollen. En deze zomer in drie ‘bundels’ aangeboden.

het team gaan dat als eerste met een particulier ontwikkeld ruimtevaartuig – hetzelfde ruimtevaartuig – binnen twee weken tweemaal de de Kármán-lijn zou passeren. Die lijn op 100 km hoogte markeert de grens tussen lucht- en ruimtevaart en het ging uiteraard om de ontwikkeling van particuliere ruimtevaart. En die eerste stap werd gezet door Rutan’s ruimtevaartbedrijf met de SpaceShipOne. De prijs was overigens net in 2004 vernoemd naar de Iraans-Amerikaanse zakenvrouw en eerste vrouwelijke ruimtetoerist Anousheh Ansari. Nadat zij met haar zwager fors in de buidel had getast. Maar daar had zij het dan weer niet over toen ze in 2017 op SolidWorks World verscheen. Wel over dromen. En hoe doe echt waarheid kunnen worden E-mobility, personal healtcare, mass customization Natuurlijk waren de innovaties niet altijd van dat formaat. Niet dat ze minder indrukwekkend waren.

In 2007 legde Mr. Spock het in Constructeur bijvoorbeeld af tegen de SawStop-zaagtafel waarmee de gebruiker wel hout kan afkorten maar geen vingers. De technologie wordt sinds enkele jaren op de markt gebracht door Festool. Op internet zijn dat de twee zoektermen om een paar leuke demonstratievideo’s te achterhalen. Een andere indrukwekkende innovatie dat jaar: de hartdefibrillator van Zoll Medical die in kostprijs moest zakken van 500 naar 50 dollar en dan dus voor de ‘massa’ binnen bereik zou komen kwam. Sinds hoeveel jaar zie je die defibrillatoren in Nederland steeds vaker opduiken in het straatbeeld? In de categorie ‘speelgoed’ viel de voor Constructeur onbekende naam Tesla Motors die een ‘all electric roadster’ gingen ontwikkelen, goed voor ‘nought to sixty in under 4 seconds’. En hoe vaak was toen de term ‘mass customization’ al gevallen? Laat staan dat je in Europa de c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art01.indd 29

naam MooBella al eens had gehoord. Kon ook niet want ze waren nog maar net begonnen. Met de productie van een ‘vending machine’ die je in een kleine minuut een verse ijsje voorzette in de door jou gekozen smaak. Vers ijs op afroep dus en naar het schijnt laten de machines je tegenwoordig kiezen uit 96 smaken en staat je ijsje in 40 seconden voor je neus. En al deze innovaties – de opmaat naar particuliere ruimtereizen, personalisatie en elektrische mobiliteit – geheel of gedeeltelijk ontworpen met SolidWorks.

‘That, is illogical captain’ En waarom zou je dan in 2019 aankondigen dat je na 21-maal het vermoedelijk grootste 3DCAD-gebruikers en -engineeringcongres in de wereld hebt georganiseerd, waarin het waarschijnlijk wereldwijd best verspreide 3DCAD-pakket altijd centraal stond, de naam van dat pakket, SolidWorks, uit de evenementnaam te gaan schrappen? En het dan nu 3DExperience World noemen? Om maar even naar de bekendste quote van Mr. Spock te grijpen: “That, is illogical captain.”

Maar zeg niet dat ze er niet voor ‘gewaarschuwd’ hebben. Veel eerder dan vorig jaar en eigenlijk al zolang als Constructeur het congres bezoekt. Want waar het eigenlijk allemaal al die jaren al om draait en dat is dat je iets niet alleen wilt ontwerpen. Je wilt ook dat het wordt gemaakt. En om dat mogelijk te maken heb je nog al wat in formatie nodig.

Pak er wat vorige jaargangen bij – van het event en Constructeur. In 2004 heet het dat ‘ een groot deel van het jaarlijkse R&D-budget .. naar het verder verbeteren gaat van de 2D-functionaliteit. Het uiteindelijke doel is dat vanuit het 3D-model met letterlijk één druk op de knop alle productietekeningen worden afgeleid’. > 29

03-06-20 12:54

‘Marktplaatsen’ Gehamerd wordt op het belang van het gebruik van het pakket in een productieomgeving. Die ze met het zogenaamde Manufacturing Network bovendien dichter tegen zich aan willen trekken en waar elk bedrijf met een SolidWorks-licentie zich voor aan kan melden: “Eigenlijk was het een heel eenvoudig idee. We hadden een klant en die had een leverancier. Hij gebruikte SolidWorks en zette het bestand om in een SAT-bestand en stuurde het naar de leverancier. De leverancier las op zijn beurt het SAT-bestand weer in met SolidWorks!” Wie ziet de voorlopen van de in 2018 geïntroduceerde 3DExperience Marketplace | Make en 3DExperience Marketplace | PartSupply, vorig jaar aangevuld met 3DExperience Marketplace | Engineering? Onderdelen, makers en engineering – als dat geen ‘manufacturing network’ is, wat dan wel?

En die aandacht toen voor 2D-productietekeningen? Die was gebaseerd op de praktijk van alledag.

Maar de gedachten van de ceo destijds gingen al verder: ”Als we nu de productiviteit eens zouden kunnen verbeteren door bijvoorbeeld vernieuwingen aan een 3D-model, zodat het maken van een 2D-tekening niet meer noodzakelijk is. Dat kan voor fabrikanten een behoorlijke productiviteitsverbetering betekenen. Is het dan mogelijk om te produceren vanuit een 3D model? Ja.” En dat kan je nu dus als je het goed beschouwd als mogelijke opdrachtgever – met al die ‘marktplaatsen’. Als jouw 3D-model maar goed is en alle informatie bevat, mag jouw maker daar best een 2D-productietekening van maken. Maar uiteraard wel alleen van het noodzakelijk deel. Als hij of zij daar nu blij van wordt? Of de werkvloer ze toch gewoon nodig heeft?

‘Alles investeren’ En dan in 2012 in San Diego gebeurt het. Dassault Systèmes- ceo Bernard Charlès staat op het hoofdpodium met het ‘3D Compass’ met daaronder: 3DExperience. Niet dat er een siddering door de zaal gaat. Het is berusting. Zo van: ‘Als dit de ‘prijs’ 30

CST_Art01.indd 30

SolidWorks-ceo Gian Paolo Bassi herhaal het verschillende malen: “SolidWorks, the fabled SolidWorks that you know and love ltoday sits at the core of the 3DExperience Works portfolio.”

is die ik voor mijn favoriete ontwerp- en engineeringpakket moet betalen? Dat is dan zo.’ Maar zo kijken Dassault en ‘dochter’ SolidWorks daar niet tegen aan. In 2017 maakt Charlès op een andere congres duidelijk waarom. In 2012 had hij zijn visie neergelegd, zo zei hij: “Ik ga alles investeren.

Niet om meer van hetzelfde uit het verleden te doen, maar om de wereld beter te maken.” En de raad van bestuur van Dassault zag dat het goed was.

Dat moet wel want Constructeur kreeg jaren later van de huidige Dassault coo Pascal Daloz te horen dat het werkelijk om een kapitaal ging. Je kan bovendien niet zeggen dat Charlès de SolidWorks-gemeenschap lang in het ongewisse heeft gelaten.

Want het was nog maar 12 februari toen hij op het podium stond.

Platform Die strategie levert in 2014 dan uiteindelijk dat 3DExperience-platform op. Ook de SolidWorks-gebruiker ziet sindsdien de nodige ‘apps’ voor het platform voorbijkomen die het productontwikkelingsproces – wie heeft het nog over tekenen? – moeten helpen vereenvoudigen. Die worden niet allemaal met daverend enthousiasme ontvangen. Wie kent bijvoorbeeld Mechanical Conceptual en Industrial Conceptual, dat later Conceptual Designer heette, nog? Of heeft er nu eigenlijk mee gewerkt? In 2018 had Constructeur het nog over de ‘app’ xDesign en vorig jaar nog over xShape.

3DExperience Works Maar xDesign en xShape zijn er nog wel degelijk.

Alleen nu wat anders verpakt. Dit heeft dus te maken met dat 3DExperience Works dat vorig jaar door SolidWorks-ceo Gian Paolo Bassi werd geïntroduceerd. Toen nog als 3DExperience.Works – een kniesoor die over die verloren punt valt.

Zoals destijds gemeld is het doel alles van het platform zoals de collaboratie- en simulatiesoftware op de een of andere manier beschikbaar te maken voor de SolidWorks-gebruiker. Zodat, zo als het bedrijf het zelf zegt ‘applicaties, informatie en mensen naadloos met elkaar zijn verbonden’. Dat doen ze zo stelt Bassi door het beste uit de Dassault-software te halen – bijvoorbeeld uit Simulia, Enovia en in de toekomst ook Catia. Die deelfunctionaliteit wordt in hapklare ‘brokken’ op het platform gezet.

Inmiddels zijn er dus tientallen van dergelijke apps.

En, zo zegt Bassie, je betaalt alleen voor hetgeen je gebruikt. constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 12:54

Om te voorkomen dat je dan weer zelf alle noodzakelijke apps bij elkaar moet zoeken, zijn die weer georganiseerd in ‘rollen’ als 3D Creator en 3D Sculptor. En het het leven nog wat makkelijker te maken, komen deze zomer drie 3DExperience Works-budels beschikbaar: ‘Standard’, ‘Professional’ en ‘Premium’. Wat daar dan inzit staat in beeld samengevat. Nog steeds bevindt SolidWorks 3DCAD zich in het hart van de ‘bundels’ in de genoemde varianten die al langer bekend zijn, benadrukt Bassi meer dan eens. In alle drie de bundels zit de ‘rol’ 3D Creator en daar zit de dus xDesign in, de cloudgebaseerde 3D-modelleertoepassing op het platform die draait in je browser in De ‘Sub-D modeler’ xShape die ook in een browser draait op het platform – voor het ontwerpen van organische vormen – is op dit moment de enige app in de 3D Sculptor-rol. Maar dat kan zo maar veranderen, als nieuwe functionaliteit voor het vervullen van die rol noodzakelijk wordt geacht. En als je volgens Bassi naar die drie bundels kijkt, ben je ook nog goedkoper uit dan nu, want je betaalt per beschikbare functie minder dan voorheen.

En dat is dus de belangrijkste aankondiging van dit jaar: meer functionaliteit, georganiseerd aangeboden in behapbare onderdelen, toegespitst op specifieke functie/taken/rollen. En je betaalt alleen voor hetgeen je nodig hebt en gebruikt.

'Hardcore’ Of die nieuwe naam, 3DExperience World, nu een briljante van visie getuigende zet is die wij normale stervelingen pas over een paar jaar op waarde zullen weten te schatten? Of misschien wel nooit? Constructeur weet het niet. Maar angst, zeker als het

Wen er maar aan. (Foto: Dassault Systèmes)

c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art01.indd 31

over verandering gaat, is een slechte raadgever – om maar even een gratuite uitspraak te doen. Als je op de geschiedenis afgaat heeft SolidWorks laten zien wel een neusje te hebben voor hele relevante ontwikkelingen. Natuurlijk kan je treuren dat de hilarische ‘sketches’ – hoe toepasselijk kan een term zijn – met de vooruitblik op de komende release en de ‘Top10 Enehancement Requests’ geen traditionele vaste plaats meer hebben op het hoofdpodium.

De ‘hardcore CAD-jockey’ zal dat wellicht doen.

Oneindig Bovendien zijn er onder de gebruikers voldoende valide vragen. En is niet iedereen is er van overtuigd dat ze die die afdoende of overtuigend genoeg weten te beantwoorden.

Onder andere over hergebruik van oude data zonder alle onderlinge relaties in het model te verliezen. Of de angst voor ‘vendor lock- in’ – niet te verwarren met ‘lockdown’. En wordt alles, 2D-pakker DraftSight is vanaf dit jaar ook al niet meer gratis, straks dan ‘subscription based’? Wie weet. Een platform Het betekent wel in principe oneindige ontwerp- en engineeringflexibiliteit. En dat je ook van alles weer af kan. In tijden dat het wat minder gaat of je gewoon voor je projecten die rol van 3D Sculptor of 3D Sheet Metal Designer – die laatste zou deze zomer beschikbaar moeten komen – niet nodig hebt.

‘Oplieren’ Maar rap opschalen, ‘oplieren’ schijnt dat sinds kort te heten, kan ook. En met de hele rimram in de cloud kan je in principe met elk device uit de voeten, zonder je druk te maken. Nou ja, over je internetsnelheid dan misschien. Maar niet over de rekencapaciteit die je ‘on premise’ hebt omdat alles in de cloud op dat platform draait. Of over data die wel of niet veilig zijn. Kom op zeg.

Misschien is het wel een idee om nu het congres toch al van naam is veranderd – wen er maar aan – meer inspirerende gebruikers op het podium te halen? De organisatie is tenslotte al vaak genoeg in geslaagd grote transformaties vroegtijdig en in begrijpelijke producten – okay, ervaringen – op het podium te krijgen. Als die nu de beloftevolle allesomvattende zegeningen van het platform en die nieuwe ‘apps’ en rollen in wellicht wat minder visionaire vergezichten duidelijk kunnen maken? En doe er dan ook meteen een ROI bij.

WWW.SOLIDWORKS.COM

31

03-06-20 12:54

NETWERKEN

Begin bij de kast BEVEILIGING BEGINT AL IN DE FYSIEKE NETWERKLAAG De integratie van beveiligingsmechanismen in behuizingen en andere netwerkcomponenten is een essentieel onderdeel van zowel de fysieke als de logische netwerkarchitectuur. Correct toegepast grijpen de verschillende beveiligingslagen voor de bescherming van het netwerk, de apparatuur en de mensen hierdoor in elkaar. Hoe kan je de fysieke veiligheid van netwerkcomponenten verhogen en de persoonlijke veiligheid bij het werken aan schakelapparatuur en -kasten waarborgen?

M I C H A E L J A M M A L , PA N D U I T

De digitale transformatie houdt niet op bij de manier waarop wij producten maken. De toegang tot een enorme hoeveelheid gegevens gedurende de hele productlevenscyclus – van idee en ontwerp tot orderbeheer en levering en zelfs verder – is de doorslaggevende belangrijke factor in de huidige (r)evolutie in de productie die we kennen als Industrie 4.0. Het fundament onder het datatoegangs- en dataontwerpmodel bestaat uit het fysieke netwerk, of ook de communicatie-infrastructuur. Kwetsbaarheden in de infrastructuur zijn in de fysieke laag eenvoudig te identificeren en hebben vaak gevolgen voor alle aspecten van het systeem.

Vloek en zegen Dat we nu door geïntegreerde productielijnen vrijwel in realtime toegang hebben tot alle beschikbare data, is zowel een zegen als een vloek. Een zegen omdat we nu alle informatie en herkomst kunnen opvragen wanneer dit nodig is. Maar ook een vloek, omdat de toegankelijkheid van de data en open standaarden, de data beschikbaar maken op alle organisatieniveaus. Dat is het helemaal wanneer netwerken niet door verschillende beveiligingslagen worden beschermd.

De beveiliging van de data-infrastructuur is geen doel dat in de conceptfase 32

CST_Art04.indd 32

kan worden afgestreept en vervolgens vergeten: het is een continu proces dat moet beginnen bij een solide netwerkontwerp en daarna gedurende de volledige productielevenscyclus actief moet worden bewaakt.

Oudere machines en systemen lopen grotere beveiligingsrisico's omdat de ontwerpen voor de besturing en automatisering geen rekening hielden met, of berekend waren op, de beveiliging en

BEVEILIGING EDGE LAYER SLEUTELROL IN NETWERK kwetsbaarheden van nieuwe toepassingen. Ze brengen extra risico's met zich mee, vooral in ‘brownfield’-scenario's als regel- en besturingstechniek en IT-omgevingen samenkomen, bijvoorbeeld als bestaande ‘automatiseringseilanden’ in het overkoepelende netwerk van het bedrijf moeten worden geïntegreerd.

Datastromen en beveiliging Productiedata komen tot stand in de

‘edge’-apparatuur. De dataverwerking heeft plaats in de ‘Edge Application Layer’ en maakt in realtime antwoorden en reacties aan en wijzigingen mogelijk in apparaten, machines en sensoren. Verdere verwerking en opslag van de data wordt geregeld door de besturingslaag, die ook hogere functies van het netwerk omvat, zoals lokale rapportage en receptuurkeuze.

De meeste hogere functies worden op besturingsniveau verwerkt en die gegevens worden elders in het netwerk gebruikt en verwerkt en dus niet op de lokale server. Daarom speelt de beveiliging van de Edge Layer een sleutelrol in de algehele beveiliging van het netwerk en het systeem, omdat anders een lokale kwetsbaarheid met de gegevens van de Edge naar de Enterprise Layer van de hogere functies zou worden getransporteerd.

De data die vanuit de productie in de Enterprise Layer (bijvoorbeeld een private cloud of dedicated datacenter) belanden, zijn bestemd voor speciale verdere bewerkingen door hogere processen als historische analyses, predictive maintenance, big data-beheer en opslag. Komen de voor ‘Key Performance Indicators’ (KPI's) benodigde data niet tijdig beschikbaar uit de edge-apparaten, dan zijn ze dat ook niet op hoger niveau om te worden constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 10:34

Netwerkkasten kunnen op verschillende manieren bijdragen aan de netwerkveiligheid.

verwerkt tot KPI's als OEE (Overall Equipment Effectiveness), MRP (Material Requirements Planning) en CRM (Customer Relations Management).

Eerste verdedigingslinie Beveiligingsrisico's, zaken met belang voor de productlevenscyclus, databescherming en tal van andere kwetsbaarheden worden op ieder niveau van de infrastructuur geanalyseerd en gemeten – op elk punt in de organisatie. Alleen zo is de delicate balans te bereiken tussen productiviteit, winstgevendheid, klanttevredenheid en beveiliging.

Beveiliging staat centraal op elk niveau van het fysieke netwerk, de infrastructuur: alle toegangspunten van het systeem worden in het dataverzamelingsmodel als beveiligingsrisico gezien. Het hele systeem is immers zo sterk als het zwakste punt. Daarom is het belangrijk om tijdens het ontwerpproces al naar de kwetsbaarheid van een systeem te kijken en bekende zwakke plekken te versterken met ingebouwde beveiligings­lagen.

Beveiliging wordt gezien als een eerste verdedigingslinie die moet worden erkend, ontworpen, gebouwd en daarna bewaakt om continue naleving van beveiligingsbeleid te garanderen. Absolute beveiliging is geen realistische doelstelling, omdat bedreigingen zich continu ontwikkelen. Fysieke beveiligingsoplossingen moeten aan de rand van het netwerk beginnen en in elke netwerklaag zijn geïmplementeerd.

Fysieke beveiliging Op verschillende manieren kan worden c o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art04.indd 33

Panduit heeft ‘Absence of Voltage Testers’ (UL1436/SIL3) die permanent in een besturingspaneel of verdeelkast worden geplaatst om te controleren of deze spanningsloos is.

gezorgd voor fysieke beveiliging op edge-niveau: - Alle datapoorten worden beschermd met fysieke beveiligingsmaatregelen, zoals sleutels om sabotage van het netwerkverkeer te voorkomen.

- Bepaalde netwerken of alle netwerkpoorten worden vergrendeld bij de aansluiting om netwerkonderbrekingen te voorkomen, door de RJ45-connectoren te beschermen met vergrendelingsapparaten voor de patchkabels.

- Gekleurde datapoorten worden versleuteld om het mixen van datastromen te voorkomen. Netwerksegmentering door middel van gekleurde/versleutelde datapoorten kan niet worden aangepast na het oorspronkelijke netwerkontwerp en de implementatie. Door gekleurde/ versleutelde poorten met vaste IP-adressen hebben technici volledige controle over de netwerksegmenten en datastromen, voor de hele levensduur van het controlesysteem.

- Netwerkaggregatiepunten worden beveiligd met fysieke, gecodeerde toegangssleutels, waarmee onbevoegden uit de netwerkkasten en datasystemen worden geweerd.

Sommige van deze fysieke beveiligingsmaatregelen zijn ook te verwerken in bestaande ‘brownfield’ automatiseringsen controlesystemen om de kwetsbaarheid van dergelijke oudere controlesystemen te reduceren.

Glasvezel De keuze voor de juiste netwerkmaterialen (koper, glasvezel, netwerkkasten en

kabeldragers) speelt ook een rol bij de functionele beveiliging en databescherming, die al vroeg in het systeemontwerpproces moet worden meegenomen.

Glasvezelnetwerksegmenten zijn bijvoorbeeld immuun voor elektromagnetische storing en elektrische ruis en en geschikt voor lange netwerksegmenten in systemen verspreid over grote oppervlakken, bijvoorbeeld in de olie en gas en bij waterbedrijven en in afvalwaterverwerking. Glasvezelverkeer kan bovendien niet worden onderschept of gesaboteerd zonder het verkeer te verstoren en direct de status en gezondheid van het datanetwerk wordt beïnvloed. Dit zijn allemaal redenen waarom glasvezelnetwerklijnen vaak worden gebruikt in horizontale (permanente) netwerkimplementaties.

Koper Koperen communicatiekabels zijn eenvoudiger te implementeren voor edge-apparaten, omdat de meeste apparatuurleveranciers koperconnectiviteit inbouwen op apparaatniveau. De juiste keuze voor kabel en afscherming speelt een belangrijke rol bij de databescherming op edge-punten. De specificaties voor ANSI/TIA 1005-A MICE zijn vooral in dit deel van het netwerk van belang. MICE. staat voor Mechanical (mechanisch), Ingress (binnendringing), Chemical (chemisch) en Electromagnetics (elektromagnetisme)). Voor het edge-deel van het netwerk kunnen al deze bedreigingen de datastroom en beveiliging in gevaar brengen. Om netwerksystemen hier tegen te beschermen kan het nodig enkele of alle netwerkcomponenten vervangen. De keuze > 33

03-06-20 10:34

Nieuwe datum i.v.m.

Coronavirus

Praktische antwoorden op al uw vragen over machineveiligheid!

Zet 29 oktober alvast in uw agenda want dan vindt de elfde editie plaats van het SAFETY Event.

Wat heeft het SAFETY Event te bieden?

• Laat u inspireren tijdens het plenaire programma • Doe kennis op bij de learnshops tijdens het middagprogramma • Krijg praktische antwoorden van de Safety doctors, die alle safety-gerelateerde vragen beantwoorden • Kom in contact met vakgenoten, fabrikanten en toeleveranciers op de informatiemarkt Datum: 29 oktober 2020 Locatie: 1931 Congrescentrum s’ Hertogenbosch

Deelnameprijs: € 99,- voor abonnees € 150,- voor niet abonnees

Meer informatie? Kijk op www.safetyevent.nl

Sponsored by:

CST Advertenties.indd 34

03-06-20 10:36

tie-apparatuur, dan draagt dit bij aan de correcte bescherming tegen omgevingsinvloeden en aan de beveiliging van het datanetwerk.

Een vergrendelbare datatoegangspoort met USB- en RJ45-poorten, GFCI-stroomonderbreker en beschermingsgraad IP65/IP66 voor montage aan de buitenzijde van de kast.

voor netwerkonderdelen, als kabels, afscherming en geleidingsysteem, is cruciaal tijdens de ontwerpfase van een kwalitatief communicatienetwerk.

Kabelbeheer Kabelbeheer is belangrijk voor de fysieke infrastructuur, als het gaat om het beveiligen van de kabels, het optimaliseren van de systeembetrouwbaarheid, effectief ruimtegebruik en de schaalbaarheid. Kabelrouteersystemen zijn op te vatten als onderdeel van een complete, geïntegreerde en structurele dataoplossing, omdat hiermee communicatie-, reken- en voedingssystemen effectief te beheren en beschermen zijn. Een goed gepland kabelrouteersysteem voor een plafond, met meerdere beschermingslagen tegen MICE-omgevingsrisico's, draagt bij aan efficiënt ruimtegebruik, vormt een aanvullende fysieke beveiligingslaag en verbetert de netwerkprestaties. De systemen bieden een netwerk structurele integriteit en kabelbescherming. Worden kabelgoten en -systemen alleen gebruikt voor telecommunicac o n s t r u c t e u r 0 6 / 0 7 - 2 0 2 0

CST_Art04.indd 35

Netwerkkasten Netwerkkasten zijn belangrijke onderdelen in het fysieke netwerkbeveiligingssysteem. Deze kasten beschermen tegen omgevingsgevaren en menselijke risico's. Ze dragen op meerdere manieren bij aan de netwerkveiligheid door de systeemintegriteit te beschermen, met name wanneer het netwerkverkeer wordt geïsoleerd van de voedingssystemen, die de grootste elektromagnetische storing genereren.

Sommige ontwerpers van industriële automatiseringssystemen integreren communicatienetwerken in voedingskasten, zoals aandrijfsystemen of stroomdistributiekasten. Deze aanpak is niet aan te raden voor een betrouwbaar systeem op lange termijn, omdat de elektromagnetische storing uiteindelijk het netwerkverkeer, de data-integriteit en de werking van het systeem zal beïnvloeden.

De beste netwerkkasten zijn gescheiden van de automatiserings- en controlesystemen. Verder hebben ze een eigen UPS-voeding en glasvezel- en koperpatch­systemen voor de verbinding met servers op edge- en systeemniveau, die zich in de controleruimte bevinden, op veilige afstand van de edge-apparaten.

Elektrische veiligheid Worden data- en communicatienetwerken geïntegreerd in industriële besturingskasten, die te maken hebben met hogere elektromagnetische interenfentiepieken en spanningen, dan moeten de daarvoor opgeleide en bevoegde elektriciens de NFPA 70E Standard for Electrical Safety in the Workplace volgen bij het werken in elektrische kasten en besturingssystemen. Volgens de norm (NFPA 70E 120.5 (7)) moet de spanningsloosheid worden vastgesteld door een bevoegd persoon met de vereiste persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM's) en een geschikt testinstrument (voltmeter). Elke fasegeleider of stroomkringonderdeel moet op spanning worden

getest om het risico op schokken of vlambogen te minimaliseren.

Deze traditionele methode van spanningscontrole is vatbaar voor menselijke fouten en heeft andere beperkingen. Daarom is in de versie voor 2018 een uitzondering toegevoegd aan NFPA 70E, 120.5 (7) Exception 1.

Spanningsloosheid mag worden bevestigd met behulp van een nieuwe productcategorie: AVT’s (Absence of Voltage Testers, apparaten om afwezigheid van spanning te testen).

Panduit heeft een lijn AVT-apparaten ontwikkeld die permanent in een besturingspaneel of stroomverdeelkast worden geplaatst om te testen op de afwezigheid van spanning. De apparaten testen op zowel AC- als DC-span-

DATARISICO'S LIGGEN ALTIJD OP DE LOER ning en detecteren dus ook capacitieve spanningen. De testers zijn beoordeeld volgens UL1436/SIL3. De automatisering van het testproces beperkt het risico op elektrische schokken en vermindert de blootstelling aan elektrische gevaren.

Communicatie Om toegang te krijgen tot de communicatiepoorten (USB of RJ45) van een ingeschakeld besturingssysteem, en om risico's op elektrische schokken en vlambogen te beperken, is het raadzaam om verbinding te maken met het communicatienetwerk via goedgekeurde verbindingspunten, zolang de stroomvoorziening van een kast actief is en deze tijdens normale werking gesloten is. Daarom verdient het de voorkeur datatoegangspoorten toe te voegen in de kastdeuren, zodat personeel toegang heeft tot communicatie- en voedingsaansluitingen voor bewaking, probleem­oplossing en andere onderhoudstaken, met een kleiner risico op elektrische schokken. Om dit dilemma op te lossen dienen datatoegangspoor35

03-06-20 10:34

De Smartkeeper blokkeert USB- en RJ45-poorten en helpt ongeoorloofde toegang tot het netwerk voorkomen.

ten te worden geplaatst en geconfigureerd in een passende combinatie.

Bewaking Fysieke beveiliging moet constant worden onderhouden en gewaarborgd.

Ook telecommunicatienetwerken moeten worden bewaakt en regelmatig worden gecontroleerd. Een goed gepland netwerkontwerp is een goed begin, maar er zijn altijd beveiligingszorgen.

Gekwalificeerde operators en geïdentificeerde MICE-omgevingsrisico's spelen een grote rol. Softwareplatforms voor netwerkbewaking worden gebruikt om netwerkbewerkingen in realtime te bewaken en kunnen 24/7 statusrapportage verzorgen.

In een ideale gebruikssituatie zou niets de systeemwerking mogen beïnvloeden, maar in fabrieken heersen sub-optimale omstandigheden: aanvullende netwerkonderdelen, onbekende toevoegingen en vele externe apparaten worden verbonden met open poorten of onbewaakte wifikanalen op het netwerk.

36

CST_Art04.indd 36

Toegevoegde apparaten zijn beveiligingsrisico's die moeten worden geïdentificeerd, bewaakt en weggehouden van toegang tot de bandbreedte voor de normale systeemwerking. Monitoringtoepassingen kunnen dergelijke beveiligingsrisico's direct identificeren en beperken, of verhelpen door de relevante poorten te blokkeren en de systeembeheerders te waarschuwen over de acute dreiging voor het fysieke communicatienetwerk.

Wees voorzichtig Het industriële datanetwerk is een integraal onderdeel van de gehele beveiligingsstrategie, die begint bij de netwerkonderdelen van de fysieke laag en daar niet stopt. Door integratie van de beveiliging in het communicatienetwerk, krijgen ontwerpers en beheerders de middelen om meerdere beveiligingslagen in te richten die verder gaan dan het directe bereik van de automatisering en besturing van alle machines en andere activa. Met fysieke beveiligingsoplos-

singen besparen bedrijven tijd en kosten veroorzaakt door beveiligingsinbreuken, netwerkstoringen en hardwarevervanging. Ook is het belangrijk om te kijken naar de volledige levenscyclus van het systeem en databescherming af te stemmen op de levenscyclus van productiemachines.

Het proces moet regelmatige beoordelingen bevatten, die de integriteit van het netwerk en de systemen controleren en koppelen aan goed geplande correctieplannen, mocht dit nodig zijn. Het is aan te bevelen de veiligheid van een datanetwerkinfrastructuur toe te vertrouwen aan gecertificeerde ontwerpers, technici en installateurs. En tot slot: wees voorzichtig, want er liggen altijd risico's op de loer voor productie- en productdata. Hanteer daarom strenge beveiligingsmaatregelen. Daarmee kan worden voorkomen dat ingrijpende netwerkstoringen de productieprocessen stil kunnen leggen.

WWW.PANDUIT.COM

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 10:34

PRODUCT

Nieuws 'LANDBOUW’-KABEL De Isobus PUR hybride stroom- en datakabel is ontwikkeld voor gebruik in de landbouwsector. De kabel voldoet aan de ISO 11783norm die de communicatie regelt tussen landbouwmachines, voornamelijk tractoren en werktuigen, bijvoorbeeld voor wielsensoren, automatisch sturen en omdraaien, GPS-navigatie, rijgeleiding, bewaking van apparatuur en sensoren, video-invoer en vlootbeheer. De met PUR ommantelde hybride kabel kan overweg met omgevingstemperaturen van -40 tot 85 °C, afhankelijk van de toepassing. De buitenmantel is bestand tegen olie, slijtage, UV-straling, microben en is vlamvertragend. Helukabel heeft de kabel momenteel beschikbaar in drie configuraties voor OEM'ers in de landbouw, maar kan op verzoek ook aangepaste constructies leveren.

WWW.HELUK ABEL.NL

POSITIONEERSYSTEEM Positioneersystemen zorgen voor efficiënte en reproduceerbare formaatwissels in onder meer verpakkingsmachines. Met de modulaire SeGMo-box van Lenord+Bauer kunnen tot zeventien secundaire assen worden geautomatiseerd. De centrale CPU-module beheert de insteekbare poortmodules voor de aansturing van elke individuele formaatverstelling en communiceert met de gekoppelde PLC. De twee behuizingsvarianten bieden de mogelijkheid om tot maximaal negen poort-modules te kunnen huisvesten. Elke individuele formaatverstelling wordt alleen met een hybride kabel op een van de poortmodules aangesloten. Dankzij de gescheiden voedingen voor aandrijving en logica, blijven de communicatie- en diagnosefuncties ook bij uitgeschakelde motorvoeding in stand. Als subsysteem ontlast de modulaire positioneerbesturing het communicatienetwerk van de machinebesturing en optimaliseert de gegevensstroom.

Daarbij neemt de CPU-module als hub de communicatie met de machinebesturing of PLC over. De configureerbare realtime-interface ondersteunt communicatieprotocollen als Profinet, Ethercat, Powerlink, EtherNet/IP of Modbus/TCP. WWW.TSB-BESCOM.NL

Snelle bevestiging aan Cobots triflex R COB houder: Eenvoudige energietoevoer ®

.1.

.2.

.3.

Nieuwe universele bevestiging voor energietoevoersystemen op verschillende robottypen. Een basiselement voor flexibele montage, bijvoorbeeld: 1. als voordelige klittenbandlus 2. met protectiering of 3. als aansluitelement. Veelzijdig, eenvoudig te monteren en voordelig. Voorzien van anti-slip klittenband voor een stevige grip.

igus the-chain ... moving energy made easy ®

igus B.V. Tel. 0346 353 932 info@igus.nl ®

NL-1254-COB-Halter 185x60M.indd 1

constructeur 06 / 07 - 2020

CST_product.indd 37

motion plastics ... for longer life ®

16.10.19 11:37

37

03-06-20 13:01

MOTOR-/ KLEPAANSTURING

AANRAAKSCHERMEN KOP KOP Dell heeft nu Faytech-aanraakschermen

De nieuwe digitale uitgangsmodule X20DO4332-1 heeft geïntegreerde pulsbreedtemodulatie (pulse width modulation, PWM) en is een voordelig alternatief voor motormodules. De module heeft bovendien een dither-functie. PWM wordt voornamelijk gebruikt voor het aansturen van grotere belastingen, zoals motoren. In plaats van het gebruik van elektronica om een continue ingangsspanning tot op de gewenste motorspanning te regelen, wordt de motor aangestuurd door de breedte van de schakelimpulsen te variëren. Dit bespaart een aanzienlijke hoeveelheid energie. De dither-functie voorkomt dat kleppen blijven plakken. Dit komt vooral voor wanneer kleppen langere tijd in een constante positie worden gehouden, in het bijzonder in vloeistoffen. Dankzij de dither-functie oscilleert de klep enigszins rond het instelpunt van de positie om zo te voorkomen dat deze blijft plakken. De X20-module is uitgerust met vier uitgangen met driedraads aansluitingen en kan een nominale uitgangsstroom van 2 A leveren.

in het programma speciale OEM | Embedplat ded & Edge (OE&E)-producten. De schermen zijn bestemd voor situaties waarin WWW.COM het gebruik van een conventioneel toetsenbord niet mogelijk is door extreme omstandigheden, maar waar nog steeds veel rekenkracht nodig is. Het touch-panel en de LCD-cel zijn samengevoegd met behulp van lijm van zeer hoge kwaliteit.

Deze optische binding vermindert de zonlichtreflectie op het display. Ook beslaat het scherm minder snel en kan stof minder makkelijk binnendringen.

WWW.DELL.COM

WWW.BR-AUTOMATION.COM

KIT-ENCODER

De JXCL1-stappenmotorcontroller voor de LE-serie elektrische plat actuatoren van SMC ondersteunt het IO-Link-communicatieprotocol. In combinatie met een IO-Link-master is het mogeWWW.COM lijk om de status te bewaken, alarmen te resetten, stappengegevens in te stellen en bewegingsbesturingen met controle van snelheid, positie en kracht direct vanaf het HMIscherm van de PLC in te voeren. Stappengegevens en parameters kunnen worden ingesteld of gewijzigd via IO-Link.

Wordt de instelling van de controller gewijzigd, dan worden de parameters en stappengegevens van de actuator automatisch aangepast. Een volledige reeks parameterinstellingen is beschikbaar.

BEELD: 12BRON_CST

IO-LINK STAPPENMOTORKOP KOP CONTROLLER

De AMM8A multiturn kit-encoder is compact en plat (25 mm dik).

De holle-as uitvoering (Ø 25 mm) maakt directe montage op een aandrijfas mogelijk. De AMM8A is ontworpen voor motion control-applicaties en heeft een hoge resolutie: tot 20 bits singleturn, en multiturn tot een resolutie van 34 bits. Een extra incrementeel spoor levert een sinus-cosinus 1Vpp-signaal voor de feedback van snelheid. De communicatie-interface met SSI- en BiSS C-modus beschikt over standaardfuncties als zero-setting, preset en telrichting. De AMM8A encoder meet naast absolute positiewaarden, ook snelheid en versnelling.

WWW.SMC.NL WWW.TEVEL.NL

Een greep uit onze merken:

Importeur van

elektrotechnische componenten Kasten en Paneelbouw

Industriële elektrotechniek

38

CST_product.indd 38

T. 013 536 01 44

Kasten en Paneelbouw

Energiedistributie

•

E. verkoop@dijkman.com

Kasten en Paneelbouw

Marine & offshore

•

www.dijkman.com

Alles voor de installateur

Installatietechniek

Voor zonne-, Wind-, UPS- en EV

Energietransitie

constructeur 06 / 07 - 2020

03-06-20 13:01

We understand innovation

we could help you find solutions that others can’t?

check reden.nl

Experts in product development & virtual testing

Reden.indd 1 CST Advertenties.indd 39

28-05-20 10:36 11:50 03-06-20

n lgende stappe

en de vo Laten we sam .com info@nl.gudel

zetten.

Met intelligente technologieën voor lineaire bewegingen brengt Güdel de flow in industriële automatisering.

U verkrijgt het meest optimale resultaat met meetbare meerwaarde, absolute betrouwbaarheid en maximale efficiëntie.

gudel.com

CST Advertenties.indd 40

03-06-20 10:37