Persberichten > Nieuw > 02-046
02-046 20-09-2002
Actieve verbetering van mechanische constructies
Trillingen? De smart disc trilt gewoon terug
Trillingen of de kleinste bewegingen kunnen in precisie-machines
genoeg zijn om het eindproduct te verprutsen. Nog zwaarder maken, die
machine, of een nieuwe constructie bedenken? De `smart disc',
ontwikkeld aan het Drebbel Instituut van de Universiteit Twente, kan
het probleem op een actieve manier oplossen. Het apparaatje, ingebouwd
in een machineframe, meet de verstoring en compenseert meteen door
`terug te duwen'. Een machine is zo veel beter gedempt dan met
conventionele -passieve- middelen mogelijk is: typisch een
mechatronische oplossing voor het probleem. Ir. Jan Holterman, die de
smart disc heeft ontwikkeld, promoveert op 27 september aanstaande.
De smart disc voelt, regelt en duwt terug: het is een combinatie van
een sensor en een actuator, verbonden via een elektronische regelaar.
Het complete schijfje is ingebouwd in een metalen blok, dat via
`elastische scharnieren' -luchtspleten in het metaal- kleine
bewegingen kan maken. Holterman kan een constructie er actief mee
dempen. Bijvoorbeeld de ophanging van een lens in een `wafer
stepper'': een kostbare machine die patronen afbeeldt op een chip
oppervlak. Elke kleine uitschieter of trilling is daar terug te zien
in het eindresultaat. De lens is ruim een meter hoog en moet patronen
op een miniem vlakje afbeelden. Door miniaturisatie worden de eisen
aan deze machines steeds hoger. Het schijfje moet heel kleine
trillingen van de lens compenseren: een tiende micrometer is al
teveel.
Zwaarder of slimmer
Trillingen kunnen, net als in een wasmachine, ook passief worden
gedempt, maar dat is in het voorbeeld van de wafer stepper niet
genoeg. De lens is op die manier niet helemaal trillingsvrij op te
hangen. De ophanging nog stijver maken, verzwaren bijvoorbeeld,
ingenieuze passieve dempers inbouwen, dat zou het devies kunnen zijn.
Mechatronicus Holterman heeft een andere aanpak: hij profiteert van
regel-elektronica om een constructie te verbeteren. Zo kan de afweging
worden gemaakt: zoeken we een perfecte constructie zonder regelaar, of
besparen we op de mechanica door tekortkomingen te compenseren met
slim regelwerk. Die afweging wordt in een ideaal mechatronisch ontwerp
van meet af aan gemaakt.
Holterman concludeert dat met actieve demping het dynamisch gedrag van
het machineframe aanzienlijk verbetert. Met passieve dempers zou dit
niet haalbaar zijn. Behalve voor de chipmachines, is de smart disc in
te zetten in machines die bijvoorbeeld heel nauwkeurig onderdelen
moeten plaatsen, en in moderne vormen van microscopie zoals AFM en
STM.
Drebbel
Holterman heeft zijn onderzoek gedaan binnen het Cornelis J. Drebbel
Instituut voor Mechatronica, www.drebbel.utwente.nl. Dit
onderzoeksinstituut is gespecialiseerd in mechatronica, en is samen
met bedrijven in Twente ook initiatiefnemer van Mechatronica Valley
Twente. Holterman heeft in zijn onderzoek nauw samengewerkt met een
leidende producent van wafer steppers.
Twee smart discs in een `lens support' kunnen de trillingen in alle
richtingen compenseren. De spleten in het metaal zijn elastische
scharnieren. Een tiende micrometer verschuiving volstaat al.
Noot voor de pers
Holterman (1974, Ambt Delden) ( studeerde tot 1997 Elektrotechniek aan
de Universiteit Twente. Bij zijn promotie op 27 september (15.00 uur,
Bestuursgebouw) is prof.dr.ir. Job van Amerongen promotor en dr.ir.
Theo de Vries assistent-promotor.
Informatie over het (bestellen van) het proefschrift is te vinden op
www.tup.utwente.nl/catalogus/boek/index.jsp?isbn=9036517931
Contactpersoon voor de pers: ir. Wiebe van der Veen, tel (053)
4894244, e-mail w.r.vanderveen@utwente.nl
© Universiteit Twente 2002