Universiteit Twente

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