SAM XL brug
tussen universiteit
Tekst Bas Koppe
Smart Advanced Manufactoring voor grote constructies, componenten en onderdelen. Met wat fantasie kort je dat af tot SAM XL. In het expertisecentrum voor Smart Robotics en Manufacturing Automation wordt al vijf jaar een verbinding gemaakt tussen Delftse faculteiten, onderzoeksinstellingen en het bedrijfsleven. “We proberen hier het gat te vullen tussen de academische wereld en de maak-industrie”, vertelt business developer Aydin van den Bergh.
“Als fieldlab werken we samen met de TU Delft en 44 bedrijven aan het automatiseren van productieprocessen met slimme robots om deze dichter bij de markt te brengen”, legt ceo Hein Koelman uit. SAM XL vloeit voort uit het Composite Automation Development Program van de Europese Unie. “We hebben gebouwd aan een eigen team van experts en doen mee in Europese en regionale researchprojecten. In samenwerking met bedrijven, onderzoeks-instituten en de TU ontwikkelen we een demonstrator (demonstratie-apparaat, red.) waarmee we door de TU ontwikkelde technologie in een industriële setting laten zien”, vervolgt Koelman.
PeneloPe
Een fabriek waarin alles efficiënt verloopt en geen energie wordt verspild. Robots ondersteunen werknemers en kunnen soms een proces overnemen, waarbij de robots zelf weten wat ze op welk moment moeten doen.
Project PeneloPe draait om technieken voor toekomstige fabrieken. Het gaat om nieuwe automatiseringstechnieken en hoe die met elkaar samenwerken, vertelt programmeur Dave Kroezen. Daarmee moeten processen uiteindelijk efficiënter, goedkoper en groener worden. “Het Nederlandse onderdeel concentreert zich op de luchtvaart”, aldus project manager Quincy Martina van TNO, een van de partners in het project waaraan in negen Europese landen wordt gewerkt. TNO houdt zich onder andere bezig met zogeheten Niet Destructief Onderzoek (NDO). Hierbij wordt een object geïnspecteerd zonder het te beschadigen. Hiervoor ontwikkelt TNO een contactloze ultrasone inspectietechnologie die een object van bijvoorbeeld composiet-materiaal kan controleren op defecten. In samenwerking met SAM XL maken ze een gantry robot (een ‘lineaire’ robot die over een horizontaal vlak kan bewegen) geschikt voor deze taak. Ze wisselen veel kennis uit. “Wij maken de sensor, en de mensen bij SAM XL kunnen de robot programmeren”, aldus Martina. In het programmeren van die robot zit de uitdaging voor Kroezen. “De robot moet weten waar het object is en op basis daarvan een bepaalde beweging en actie uitvoeren. Hiervoor ontwikkelen we een techniek die we zero programming noemen. De robot kan daardoor de opdracht uitvoeren zonder vooraf te weten hoe het object eruitziet. Er hoeft niet steeds een nieuw programma voor geschreven te worden.”
Uiteindelijk is het de bedoeling om de processen en technieken bij SAM XL te presenteren. “Bij PeneloPe ligt onze focus op het demonstreren van ons zero programming-framework en de verbeterde aansturing van onze Gantry robot”, vertelt Kroezen. Om de robots te laten communiceren moet nog wel een speciale interface worden gebouwd. Uiteindelijk moet alles samenkomen bij SAM XL. “Iedereen heeft zijn eigen deel gedaan en nu gaan we laten zien hoe het als één geheel werkt.”
‘Met technologieën werken aan een betere wereld’
SAM XL komt voort uit de faculteit Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek (L&R) en er wordt veel samengewerkt met de luchtvaartsector. Toch is dat niet de enige partner van dit fieldlab. “Samen met het Robotics Institute van de faculteit 3mE en het fieldlab RoboHouse vormen we een robotics ecosysteem dat we proberen uit te breiden naar meer faculteiten en hogescholen”, zegt Koelman. “We proberen ook veel robotics-studenten over de vloer te krijgen en zo een bijdrage te leveren aan het onderwijs.” De specialisatie van SAM XL is het slim produceren van grote onderdelen of samenstellingen die eenmalig of in kleine oplage gemaakt worden. En die variëren per toepassing. Business developer Aydin van den Bergh: “Sensoriek gecombineerd met slimme software spelen daarbij een belangrijke rol. Met die combinatie kun je een robot ‘smart’ maken. Dat zorgt voor een effectiever maakproces en kwalitatief hoogwaardiger producten. Waar conventionele robots een taak altijd op dezelfde manier kunnen uitvoeren kan een slimme robot de taken zelf herkennen. Hij kan als het ware zichzelf programmeren en dit leidt tot autonomisatie.” Toch draait het niet alleen om de robots. “Bij onze processen heb je ook mensen nodig met kennis van materialen en maakprocessen, van mechatronica en natuurlijk mensen die de software voor de slimme robot kunnen schrijven.”
Complexe vormen
In de enorme hal van SAM XL staan verschillende robots voor verschillende maakprocessen. “We kijken altijd of we onze een technologie op meer plekken kunnen inzetten”, wijst Van den Bergh. “Een robot die vliegtuigvleugels kan controleren op scheurtjes, zou hetzelfde kunnen doen bij rotorbladen van windmolens of scheepsrompen.” Bij een andere opstelling wordt gewerkt aan een nieuwe lastechniek. “Ultrasoon lassen maakt het mogelijk om thermoplastisch composietmateriaal aan elkaar vast te maken.
In de toekomst kunnen daar lichtere vliegtuigrompen van gemaakt worden. Dat scheelt brandstof”, legt Van den Bergh uit. Van den Bergh benadrukt dat SAM XL geen maakfabriek is. “We kunnen niet elke maand 1500 onderdelen maken. Wel kunnen we een kleine productielijn opzetten om te laten zien welke technologie nodig is. Een grote industriële partner kan die technologie opschalen en implementeren wanneer deze volwassen is.” “Het klinkt misschien cliché, maar ik denk dat we hier laten zien dat we met technologieën werken aan een betere wereld.”
Stunning
De luchtvaart moet duurzamer. Een van de manieren om daar aan bij te dragen, is door middel van lichtere vliegtuigen. Bij SAM XL werd gewerkt aan demonstratie-apparatuur waarin de onderkant van een vliegtuigromp is gebouwd van composietmateriaal.
“Toen we met dit project begonnen, bestond SAM XL nog niet”, vertelt Irene Fernandez Villegas. Als expert op het gebied van ultrasoon lassen van composietmateriaal is zij betrokken bij het Stunning-project. “Maar nu spelen ze een sleutelrol. Want alles kwam hier samen. SAM XL bracht structuur in het project waardoor met alle bijdragen van de partners een succesvolle demonstrator tot stand kwam.”
“Een vliegtuigromp van dit materiaal was nog nooit op deze schaal gebouwd”, vervolgt ze. “Bij eerdere projecten bouwden we ook grote onderdelen, maar nog nooit zo complex als dit.”
SAM XL ligt tegenover de faculteit L&R. Expertise en labs zijn daarom altijd dichtbij. Fernandez Villegas vult aan: “Daarnaast hielpen de engineers van Fokker ons met het fysieke werk en konden de mensen van SAM XL de robot opnieuw programmeren.”
Het project ging niet alleen om het bouwen. “We deden ook onderzoek naar hoe we de techniek konden verbeteren. En alle gereedschap van een laskop voor de robot tot de software moest ontwikkeld worden. Dat laatste hebben we samen met de programmeurs van SAM XL gedaan”, legt materials & process engineer Abhas Choudhary uit.
De ontwikkeling van de techniek stopt niet nu alle onderdelen op de vliegtuigromp zijn gelast. “Met Stunning hebben we de sequential spot welding-las-techniek ontwikkeld.” Dit is een las-proces waarbij ultrasone trillingen en druk worden gebruikt om kunststoffen te smelten en te verbinden op een specifieke locatie. Daardoor gaat het las-proces snel en is er geen hittebron nodig om de las te maken. “Nu willen we grotere stukken lassen”, vertelt materials & process engineer Bram Jongbloed. Vliegtuigbouwer Airbus in geïnteresseerd in die techniek. “Stunning is onderdeel van het consortium Clean Aviation en Airbus is daar een partner van. Zo zijn ze bij ons terecht gekomen.”