ATtentie
Periodiek der S.V.A.T. Astatine | Jaargang 2 | jan. 2007
Excursie DSM
Lotus-type Metalen
2
Interview met Arie Rip Philips Research
Denk jij dat je het bij ons kunt maken? Het gaat goed met Corus. We boeken succes na succes en investeren in IJmuiden de komende jaren 220 miljoen euro in nieuwe productie-installaties en processen. Daarmee zijn we hard op weg om ons strategisch doel voor 2010 te halen: de wereldtop van de staalindustrie. Dat gaat natuurlijk niet vanzelf. Onder ons motto ‘Best Supplier to Best Customers’ zoeken we voortdurend naar de beste productieprocessen, leveren we aan de beste klanten en willen we in de regio te boek staan als de beste buurman. Natuurlijk beseffen we als geen ander dat we die ambities alleen kunnen waarmaken met de beste mensen. Daarom komen er elke week weer nieuwe vacatures bij voor creatieve, eigenzinnige mensen die net zo gedreven zijn als wij. Die in onze technologische wereld denken en doen willen afwisselen. Die graag willen opbloeien in een veelzijdige baan met inhoud. Met ontelbaar veel uitdagingen, doorgroeimogelijkheden én kansen om nieuwe ervaringen op te doen. Kom jij het maken bij Corus? Momenteel hebben wij vacatures voor engineers, projectmanagers en researchers.
slimmer staal, sterkere wereld
www.corusjobs.nl
Van de redactie Allereerst voordat ik het vergeet, gelukkig nieuwjaar namens de ATtenCie! Ik hoop dat jullie net zo’n knallend feest hebben gehad als wij. Het is alweer enige tijd geleden sinds jullie de laatste editie op de mat hebben mogen ontvangen, dus om na de drukke decembermaand toch nog een cadeautje te krijgen, bij deze. Niet alleen is december druk met feestdagen en dergelijke, ook Astatine en natuurlijk de ATtenCie staan niet stil. Vele activiteiten en bezigheden sieren onze vereniging, maar daar natuurlijk meer over in de artikelen zelf. Ik kan jullie vertellen dat de ATtenCie een welverdiend biertje heeft gedronken op het Dies-Feest de dag nadat we deze editie in elkaar hebben gezet. De nieuwe rubriek: het interview met een van de oprichters van Advanced Technology. Arie Rip is speciaal voor ons teruggekomen uit Zuid-Afrika om te vertellen over zijn denkbeelden over en ervaringen met onze opleiding. Dit interview was heel erg leuk en je ziet dat bij de oprichters het enthousiasme er nog steeds vanaf spat, geweldig. In deze categorie zullen verder nog volgen; Dave Blank, Miko Elwenspoek en Matthias Wessling. Vanuit verschillende hoeken hebben we gehoord dat jullie graag stukken lezen over masters, minors en bacheloropdrachten, geschreven door andere AT-studenten. Om hier geen promotieverhaaltjes in te zetten, selecteren we streng. Toch is er ook in deze editie weer een stuk, en wel over de minor Wetenschapsfilosofie. We hebben natuurlijk ook weer een aantal intellectueel verantwoorde artikelen waarmee jullie hard op weg zijn om de goede voornemens waar te maken, zoals bijvoorbeeld het meer tijd steken in de studie. Tenslotte is het lezen van een inhoudelijk artikel ook een beetje studeren. Tot slot rest mij dan de plezierwens te doen voor het lezen van onze periodiek. We hopen dat jullie het ook deze keer weer geïnteresseerd lezen en kijken uit naar de feedback. Pim Rossen, hoofdredacteur
Inhoudsopgave Lotus-type metalen Microstructuren 4
Interview Arie Rip In gesprek met een oprichter 6
Philips Research Een excursie naar Eindhoven 33
Inhoud Van de voorzitter Activiteitenkalender Lotus-type materialen Interview Arie Rip Korte BuitenlandReis Zwermrobots Technisch speelgoed Actieve Leden Bedankavond Minor Wijsbegeerte Minibeamers Lasergamen Thermo akoestisch systeem Excursie DSM Column Studentenoverleg Organische Leds Olie Excursie Philips Verjaardagen Puzzel Colofon
2 3 4 6 9 10 12 14 16 18 21 22 24 26 27 28 30 33 34 35 36
Van de voorzitter Een woord vooraf
Maarten Flink Welkom allemaal in de tweede ATtentie van dit jaar. Waar ik het de vorige keer nog vooral over mezelf heb gehad wil ik het nu graag over Astatine hebben. Het collegejaar is namelijk alweer bijna doormidden en er zijn al een hoop leuke en goede dingen gedaan. Maar vrees niet, het jaar is nog lang niet om en er komen nog genoeg leuke dingen. Zowel voor als achter de schermen is er sinds de vorige ATtentie een hoop gebeurd binnen Astatine. Ook de laatste twee commissies zijn opgestart: voor het symposium hebben we dit jaar samen met Scintilla een commissie en deze is hard bezig om ook dit jaar weer een mooi symposium van de grond te krijgen. Ook is onze eigen BOrrelcomiSSie, de BOSS, begonnen. Vanaf het nieuwe jaar zullen zij onze borrels verzorgen in de Tombe, de kelder in de Hogekamp. Als jullie dit lezen hebben we, als het goed is, net de eerste eigen borrel gehad. De borrels zullen voortaan een keer per maand plaatsvinden, waarbij alle AT studenten en docenten natuurlijk hartelijk welkom zijn. Ook is de verjaardag van Astatine weer gevierd met veel taart en een gezellige avond eten. Maar er komen nog meer feesten aan, zo is er ook dit jaar weer een TNW feest, een gezellige avond met alle TNW verenigingen, en komt er ook dit jaar een groots gala, georganiseerd samen met Communiqué, Scintilla, Abacus en Inter-Actief. De Astatine merchandise is ook weer uitgebreid, naast de stickers en nieuwe mokken hebben we nu ook pennen en truien. Op deze manier zijn we overal te zien! Trek bijvoorbeeld allemaal je trui aan als we een excursie of activiteit hebben, dat ziet er gaaf uit. Ook op het gebied van onderwijs is er een hoop gebeurd, er is weer een studentenoverleg geweest. En ondanks de wat lage opkomst was het toch een succes. Er is een aantal nuttige discussies gevoerd tussen studenten en de opleiding. De opleiding heeft ook aangegeven zeker wat met jullie meningen te doen, daarom vraag ik jullie de volgende keer allemaal te komen zodat we problemen beter kunnen oplossen.
2
Bovendien zijn we ook druk bezig geweest met het verzamelen van informatie over de mastervoorlichtingen, zodat jullie niet alleen informatie over de masters zelf krijgen, maar jullie ook beter op de tracks kunnen oriënteren. Verdere informatie hierover staat op de website en in de kamer liggen verschillende boekjes en folders. Nog even en dan komen de tentamens er ook weer aan. Dus iedereen veel succes gewenst en tot in de kamer of op een activiteit! Maarten Flink Voorzitter 3e bestuur der S.V.A.T. Astatine
Activiteitenkalender Wat is er allemaal te beleven? 16 januari: Colloquium dBControl Het eerste colloquium in het nieuwe jaar zal worden gegeven door dBControl. Dit bedrijf doet geluidsmetingen op verschillende plekken en evenementen, zoals Lowlands en Innercity. 17 en 18 januari: Betadagen Deze dagen vinden de Betadagen Twente weer plaats. Dit wordt georganiseerd voor leerlingen uit 3 vwo, om ze enthousiast te maken voor de natuurprofielen. Wil je helpen, mail dan naar
[email protected]. 13 februari: Colloquium Miko Elwenspoek Miko Elwenspoek zal dit jaar ook weer een colloquium houden. Omdat Miko goed kan vertellen, is het zeker de moeite waard om hier even bij te komen kijken. De precieze inhoud van het verhaal is nog niet bekend, maar zal zo spoedig mogelijk bekend gemaakt worden. 20 februari: Colloquium Demcon Alweer een colloquium en wel van Demcon. Dit is een bedrijf dat zich specialiseert in het maken van high-tech mechatronische systemen. Zij werken een vraagstuk van een klant uit tot een oplossing met zo min mogelijk risico’s, zodat de oplossing succesvol is voor de klant. 7 maart: Ouderdag Deze dag vindt de jaarlijkse ouderdag voor de 1e-jaars weer plaats. We hopen dat dit natuurlijk weer net zo’n succes gaat worden als de afgelopen jaren en dat de ouders hier weggaan met een beter idee over wat AT inhoudt. 12 maart: Sportdag Dit jaar wordt weer een sportdag georganiseerd voor alle leden. Er zullen verschillende sporten worden beoefend in groepjes, zowel binnen als buiten. Vorig jaar was dit een heel gezellige dag, dus we gaan er vanuit dat dit jaar zeker net zo gezellig en sportief zal zijn. 14 en 15 maart: Voorlichtingsdagen De tweede ronde voorlichtingsdagen komt er weer aan. De voorlichtingsdagen in november waren een groot succes. Dat belooft wat voor deze twee dagen! 19 maart: Colloquium Fluor Fluor zal ook een colloquium komen houden voor alle leden. Fluor is een groot bedrijf op het gebied van engineering, bouw en onderhoud van projecten.
3
Lotus-type materialen
Microstructuren met bijzondere eigenschappen Ben van der Harg Lotus-type materialen zijn metalen met langwerpige poriën die een bepaald gas bevatten. De naam voor deze groep materialen is afgeleid van de structuur van de wortels van de lotusbloem. Niet te verwarren met het lotuseffect dat afkomstig is van dezelfde plant. Naast de bijzondere naam kennen deze metalen ook enkele interessante toepassingen, zo zijn er bijvoorbeeld experimenten uitgevoerd waar gekeken werd in hoeverre deze materialen kunnen worden gebruikt voor mondimplantaten[3]. Immers, door de poreuze structuur is het mogelijk dat weefsel door het metaal heen kan groeien. Ook kunnen dit soort materialen toegepast worden als geluidsdemper[1]. Voordat deze toepassingen besproken zullen worden, zullen eerst de productietechniek en de structuur van het materiaal besproken worden.
De reactie die hier plaatsvindt wordt de “gas-evolution crystallisation reaction” genoemd [4]. Tijdens deze reactie worden kleine gasbelletjes in het oppervlak tussen de twee fasen gevormd. Samen vormen deze gasbelletjes dan een porie met een constante diameter, zolang de snelheid waarmee de poriën ontstaan en de snelheid waarmee de vloeibare fase overgaat naar de vaste fase gelijk blijft (de oppervlakte-energie blijft dus gelijk)[2].
Structuur en Productie Zoals eerder genoemd, zijn lotus-type materialen materialen met langwerpige poriën. Zie figuur 1 voor een voorbeeld van deze structuur in koper. Het interessante aan deze structuur is dat deze volledig kan worden bepaald door de manier waarop je het materiaal produceert. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk de hoeveelheid poriën te beïnvloeden en daarnaast ook de lengte en diameter van een porie. Een techniek om deze structuren te maken is de zogeheten ‘mold casting’ techniek[2]. Daarbij wordt het vaste metaal in een vat geplaatst en vervolgens in een ruimte gebracht die onder hoge druk staat. In deze ruimte is meestal een inert gas zoals argon of stikstof aanwezig. Vervolgens wordt het metaal in het vat verhit totdat het smelt. De reden hiervoor is dat het gas veel gemakkelijker wordt opgelost in het metaal als dit zich in de vloeibare fase bevindt. Vervolgens wordt even gewacht totdat het gas voor een deel is opgelost in het vloeibare metaal en daarna wordt het in een mal gegoten. Op een of meerdere plaatsen rond de mal bevinden zich koelsystemen waardoor het metaal met daarin het opgeloste gas afkoelt en terugkeert naar de vaste fase. Afhankelijk van de plaatsing van de koelsystemen zullen de poriën in een bepaalde richting ontstaan. Wanneer de koelsystemen onder de mal zijn geplaatst zullen de poriën opwaarts ontstaan en wanneer deze aan de zijkant van de mal zijn geplaatst zullen de poriën richting het centrum van de mal ontstaan. 4
Figuur 1: Lotus-type koper. Ontleend aan [2] Voor een illustratie van het hierboven beschreven productieproces, zie figuur 2.
Figuur 2: productieproces van een lotus-type materiaal bij gebruik van de mold-casting techniek. Ontleend aan [3]
Toepassingen Nu bekend is hoe deze materialen kunnen worden gemaakt is het interessant om naar enkele toepassingen te kijken. De eerste toepassing is de geluidsdemper zoals beschreven in [1]. Het idee achter de geluidsdemping is weergeven in figuur 3. Op het moment dat een geluidsgolf van het ene medium overgaat naar het andere wordt de energie van deze golf verdeeld over drie ver-
schillende factoren. Een gedeelte wordt gereflecteerd, een ander deel door het materiaal zelf geadsorbeerd en het laatste deel wordt doorgelaten. Vervolgens kan met deze drie gegevens de adsorptiecoëfficiënt α0 worden berekend: Uit testen met verschillende parameters blijkt dat lotus-type metalen optimaal werken bij een maximale inkomende intensiteit, dus in het geval van ¼ golflengte. Ook blijkt dat een kleine diameter een gunstige invloed heeft op de adsorptiecoëfficiënt. Dit is te verklaren wanneer er wordt gekeken naar de grootte van het oppervlak (in het geval van een doorsnede) waar zich gas bevindt. Bij een constante relatieve porositeit (aantal poriën per oppervlakte) en dikte van de sample zullen er meer poriën met een kleine diameter nodig zijn, dan wanneer een grote diameter wordt genomen. Door het gebruik van poriën met een kleine diameter neemt het intern oppervlak toe, met als gevolg een hogere waarde voor α0. Om dezelfde reden heeft ook een hoge porositeit een positieve invloed op de adsorptiecoëfficiënt. Een geheel andere toepassing van lotus-type materialen is die in mondimplantaten. In het onderzoek beschreven in [3] zijn hier proeven mee gedaan bij 10 honden. Uit het onderzoek bleek dat lotus-type titanium zeer goed te gebruiken is als biomateriaal. Al na vier weken werd botgroei in de diepste poriën geconstateerd. Lotus-type roestvrij staal is ook onderzocht en bleek ook geschikt te zijn. Echter duurde het daar 4 weken voordat er botgroei in de ondiepe poriën werd gevonden en 8 weken voordat dit werd geconstateerd in de diepste poriën. Beide metalen zijn dus te gebruiken als biomateriaal. Immers weefsel (bloedvaten werden al na 2 weken gevonden) kan gemakkelijk in de poriën groeien en beide materialen zijn licht waardoor deze geen druk op het bestaande bot leveren.
Figuur 3: Verdeling van de energie van een geluidsgolf. Ontleend aan [1] Conclusie en toekomst In het artikel zijn twee eigenschappen en toepassingen van lotus-type materialen besproken. Een groep interessante materialen waar in toekomst zeker nog veel toepassingen voor kunnen worden bedacht. Bronnen [1] T. I. Zhen Kai XIE, Yoshiyuki OKUDA and Hideo NAKAJIMA, “Characteristics of Sound Absorption in Lotus-Type Porous Magnesium,” Japanese Journal of Applied Physics, vol. 43, pp. 7315-7319, 2004. [2] H. Nakajima, “Fabrication, properties and application of porous metals with directional pores,” Progress in Materials Science, vol. 52, pp. 1091-1173, 2007. [3] Y. O. H. N. Y. Higuchi, “Biocompatibility of Lotus-type Stainless Steel and Titanium in Alveolar Bone,” Advanced Engineering Materials, vol. 8, pp. 907-912, 2006. [4] H. Nakajima, “Invariant reaction of liquid ? solid + gas -gas-evolution crystallization reaction,” Materials Transactions, vol. 42, pp. 1827-1829, 2001.
5
Interview Arie Rip
In gesprek met een grondlegger Pim Rossen & Maarten Flink Gezin: Vrouw en twee dochters, inmiddels met partners Combinatie van disciplines: Antropologie en sociologie met een reflectief aspect Vakantieland: Verenigd Koninkrijk en Zuid-Afrika Hobby’s: Wijn en essays schrijven. Vervoer naar het werk: Liefst te voet, maar met de auto, omdat ik te ver weg woon. We willen het eerst graag over uzelf hebben. Wat is uw achtergrond?
Wat wij gehoord hebben, is dat u met pensioen bent, maar toch bent u nog actief. Wat doet u nu zoal?
Ik heb fysische chemie en filosofie gestudeerd in Leiden in een jaar of zes, waarvan minder dan 1 jaar besteed is aan filosofie. Met de fysische chemie sta je in twee werelden: in de fysica gaat het om onder laboratoriumcondities wetten te vinden, terwijl in de chemie de mensen meer bereid zijn het veld in te gaan om te kijken hoe de dingen nou echt zijn. Filosofie heb ik daarbij gedaan omdat ik graag van alles wat wilde weten. Ik was al een tijdje afgestudeerd en medewerker bij fysische chemie toen in 1969 de “culturele revolutie” binnen de universiteiten uitbrak, met bezetting van gebouwen en eisen van meer inspraak. Oudere staf van de universiteit was benauwd, en gaf veel toe om de studenten koest te houden (terwijl het maar een lichte revolutie was: de studenten gingen met slaapzakken in de gebouwen slapen). Bij chemie wilden de studenten vakken toegevoegd hebben over chemie en de samenleving. Dat moest begeleid worden en omdat ik zowel een chemische als een filosofische achtergrond had, ben ik hiervoor gevraagd. Het eerste jaar was heel spannend en ik was niet echt de deskundige docent: ik leerde het vak gaandeweg. We hebben in de eerste twee jaar mooie dingen opgezet, en ik raakte verkocht aan werken over wetenschap en samenleving. Zo ben ik de sociofilosoof geworden die ik nu nog altijd ben.
Ik geef niet meer systematisch vakken, al ga ik wel weer een vak binnen de master nanotechnologie opzetten en geven. Ik vervul ook geen bestuurlijke functies meer, wat ook erg veel tijd scheelt. Ik doe nog wel veel onderzoek naar de maatschappelijke aspecten van nanotechnologie, en internationaal wetenschapsbeleid, bijvoorbeeld in Zuid-Afrika en Noorwegen. En ook meer filosofische dingen zoals wat kennis is, hoe het ervaren wordt en het omgezet kan woren in beleid. In de weinige vrije tijd die ik heb, schrijf ik graag columns en essays. En ik houd van wijn, ik vind het interessant om te proeven hoeveel soorten wijn er zijn.
6
U hebt veel werk gedaan in het buitenland, wat vond u daarvan? Nederland is maar een klein land, dan ben je al snel in het buitenland. Als ik onderzoek doe naar internationaal wetenschapsbeleid moet ik natuurlijk veel in het buitenland doen. Daarnaast vind ik antropologie erg interessant, ik vind het interessant om te kijken hoe andere volken dingen doen. Eigenlijk is het gewoon steeds verder kijken: ik ben geboren in een klein dorp, dan ga je naar de stad, maar vind je de provincie ZuidHolland nog heel groot. En zo ga je steeds een stap verder. En ik heb de instelling van een antropoloog, in een ander land (maar ook thuis) observeer ik mensen en groepen en hoe ze zich gedragen.
Wat is de publicatie waar u het trotst op bent? Dat is een artikel van mij dat in 1986 gepubliceerd is, “Controversies as Informal Technology Assessment”. Hetgeen ik daar geschreven heb is nog steeds relevant en wordt vaak herontdekt. Controverses in en om wetenschap en technologie worden vaak als lastig gezien. Dat zijn ze ook, maar ze zijn ook leerzaam. Het wordt daardoor duidelijker wat er wel en niet aan de hand is en wat je er van kunt vinden. Wat normaliter in technology assessment studies wordt gedaan gebeurt nu informeel . Het blijft natuurlijk zo dat er ook belangen spelen en oneigenlijke argumentaties gehanteerd worden – maar desondanks wordt er geleerd. Iets heel anders, maar een vraag voor onze lezers. Kunt u het begrip sociotechnisch landschap in eigen woorden omschrijven? Je kunt het letterlijk zien, bijvoorbeeld de viaducten op Long Island over de wegen naar de kust met aangelegde parken. Deze werden zo laag gebouwd dat er alleen auto’s onderdoor konden en geen bussen. De arme, voornamelijk zwarte bevolking werd het zo onmogelijk gemaakt om de parken te bezoeken (en dat was ook de bedoeling van de ontwerper). Nu is het gewoon een technisch aspect van het landschap. Maar ook sociaal: als het viaduct je hindert, zou je het met anderen kunnen gaan afbreken, maar dat gebeurt dan niet omdat er wetten en gebruiken zijn (of omdat het niet eens in je opkomt). Het punt van socio-technisch is belangrijk omdat we voortdurend gestuurd worden door onze maatschappelijke orde, waarbij het niet om tastbare dingen gaat waar mensen tegenaanlopen maar die hen wel beperkt. Een verder aspect van de beeldspraak is dat er in een landschap routes met meer of minder weerstand zijn of zoals in de natuurkunde een potentiaalveld met gradiënten. Eigenlijk gaat het dus om de inrichting van de samenleving waarin alle elementen met elkaar in verband staan en je routes aan kunt geven voor de te belopen paden, zij het voor verandering, vernieuwing of ontdekking.
U bent een van de grondleggers van de studie Advanced Technology, wanneer en hoe bent u hier ingestroomd? De oprichting is eigenlijk in twee fases gegaan. Er was al geruime tijd interesse van veel mensen om een interdisciplinaire opleiding op te zetten daarnaast werd dit ook bestuurlijk gesteund omdat dit meer studenten aan zou trekken. Dit is toen gebeurd vanuit Miko Elwenspoek en Dirk Stemerding. Het was een ambitieuze opzet, maar het ging mis omdat een faculteitsdekaan eiste dat het op basis van bestaande vakken gegeven moest worden, wat natuurlijk geen zin had. Zo werd de droom vakkundig ondermijnd; in het Engels kun je zeggen: “refraction by institutions”. Toen is de opzet een tijd blijven liggen. Vervolgens is het toch weer opgepakt, met name omdat er iets gedaan moest worden aan teruglopende studentenaantallen. Dave Blank werd een belangrijke speler. Ikzelf vond het nog steeds belangrijk dat er een dergelijke opleiding zou komen en ben erbij ingestapt. Ook Miko Elwenspoek heeft zich weer achter het project geschaard. Later is er ook veel steun geweest van Matthias Wessling. Bernard Boukamp en Clemens Pouw, deze mogen ook zeker niet worden vergeten, zij hebben veel bijgedragen aan de uitvoering. Het idee was het opzetten van een opleiding waarin sciences, engineering en society samen zouden komen. U hebt op veel universiteiten ook in het buitenland gewerkt, zijn er daar opleidingen die jullie als voorbeeld hebben gebruikt of die erg op AT lijken? Er zijn geen opleidingen die direct voorbeeld hebben gestaan, wel halve voorbeelden. Er zijn verschillende brede opleidingen maar hierbij is het vooral dat er een bredere keuze is en niet dat de disciplines worden samengevoegd tot een geheel. Er is ook wel projectgericht onderwijs maar ik ken geen opleiding die grotendeels op AT lijkt. In de VS heb je wel technische opleidingen waar sociologische vakken zitten of waar integratie wordt nagestreefd vanuit de aanpak van design, maar nergens zoals AT. Advanced Technology is echt uniek.
7
De opleiding loopt nu een aantal jaren, bent u tevreden over het resultaat?
Wat voor nieuw vak zou u nog een keer willen geven en met wie?
In het begin is het door de PR bijna misgegaan. Er werd een perspectief geschetst (haast “niet denken maar doen”) wat niet klopte met wat de studie feitelijk inhield, en hierdoor werden andere studenten aangetrokken dan we moesten hebben. Het is namelijk niet alleen een praktische opleiding waarin naar producten toegewerkt wordt, maar juist ook een opleiding met een grote intellectuele uitdaging, wat de studie moeilijk maakt. Er zou een goede interactieve begeleiding komen, en een eigen gebouw. Uiteindelijk is het meer een gewone studie geworden, ook qua aantallen studenten.
Ik zou het heel interessant vinden om te laten zien hoe methodologieën van natuurwetenschappen uiteindelijk op eenzelfde manier benaderd kunnen worden als in de sociale wetenschappen. Het is een uitdaging om dat samen met een (echte) natuurwetenschapper te doen. Misschien met David Reinhoudt, tot voor kort directeur van MESA+, Instituut voor nanotechnologie.
Omdat de UT een kleine en jonge universiteit is heeft de ambitieuze opleiding een plaats kunnen vinden. Of de opleiding geslaagd is? Je kunt naar de inzet kijken. Als zowel docenten en onderzoekers als studenten zich inzetten voor een gedachtegoed als de opleiding AT dan is het geslaagd – dat is het geval. U hebt in een interview gezegd dat monodisciplinaire studies niet meer nodig zijn en vervangen kunnen worden door multidisciplinaire. Onderzoek is heel erg veranderd en de disciplines lopen in elkaar over, daarom heb ik ooit voorgesteld het op te delen naar wat ingenieurs uiteindelijk in de praktijk doen. Dan kom je op een opleiding waarin men bezig is met de “componenten” en een voor de “systemen”. De eerste had ik “Advanced Technology” genoemd en de tweede “Sociotechnical Systems”. De naam Advanced Technology is los van dit verhaal voor de opleiding gekozen, maar past wel bij mijn gedachten, die een duidelijke focus heeft op componenten en “devices”. Begrijpen we goed dat u dus de naam Advanced Technology heeft bedacht? Nee, die credits zou ik mezelf niet willen geven. Het klopt dat ik gepubliceerd heb over de eerder genoemde tweedeling. De naam Advanced Technology is onafhankelijk daarvan bedacht, een opleiding moet nu eenmaal een naam hebben. Ik heb wel mijn artikel uitgedeeld toen we eenmaal begonnen.
8
Een ander mooi vak zou zijn “reflexive governance”. Een van mijn punten is dat besturen vaak gezien wordt als iets waar je op een systeem inspeelt waar je zelf boven staat. Maar in feite is iedereen onderdeel van systemen in onze maatschappij, dus als je wilt veranderen en sturen, moet je dat van binnenuit doen, als onderdeel in plaats van bovenbaas. Dit vak zou ik met Jan-Peter Voss willen doen, die pas bij mij is gepromoveerd. Als laatste vraag, wat moeten wij vooral niet vergeten te vragen aan de andere oprichters van AT? Hoe is hun inbreng binnen AT vanuit hun vakgebied? Is het iets dat ze in hun eigen vakgebied niet kwijt konden, een compensatie, of is het iets wat ze wel al kwijt konden maar op meer plekken terug wilden zien, een overlap? In mijn geval is het een overflow van mijn eigen vakgebied naar Advanced Technology. Tot slot, heeft u, of uw groep, AT-studenten nog bacheloropdrachten te bieden? Jazeker, en je kunt hiermee echt alle kanten op. Vooral op het gebied van Nanotechnologie kun je van de filosofische kant tot de innovaties of de maatschappelijke inbedding terecht. Maar ook in mijn groep kun je bijvoorbeeld terecht op het gebied van de rol van gebruikers bij innovatie in informatie- en communicatietechnologie.
Korte BuitenlandReis Are we there JET?
BuCom
Woensdag 14 mei, wanneer de meeste bewoners van de UT nog slapen, vertrekt de eerste echte Korte BuitenlandReis van onze mooie vereniging Astatine! Na in 2006 met negen personen te zijn meegelift met onze vrienden van Arago naar Denemarken en in 2007 de reis in samenwerking met deze beste mensen te hebben georganiseerd, heeft ons lieve bestuur besloten dat 2008 het jaar van Astatines eerste eigen KBR wordt. Dit onder meer door de overweldigende belangstelling onder haar leden voor de reis van 2007. Deze belangstelling is nu net de reden voor dit stukje. Op de Astatinesite staat inmiddels een link naar de grote BuCom-2008-interessemeter! We willen weten hoeveel mensen er misschien wel €130,- voor over hebben om het volgende wervelende, vijfdaagse programma mee te mogen maken: Woensdag 14 mei: Bezoek aan twee hightech bedrijven bij Antwerpen, ’s avonds eten en uitgaan in het pittoreske Brugge. Donderdag 15 mei: Via Calais en de Eurotunnel naar een bedrijf in de buurt van Londen en ’s avonds vrij uit in Oxford. Vrijdag 16 mei: ’s Ochtends bezoek aan de grootste fusiereactor ter wereld: JET, net onder Oxford. ’s Middags bezoek aan (de universiteit van) Oxford. Eten in Oxford en dan naar het hostel in bruisend Londen, ’s avonds vrij!
Zaterdag 17 mei: Bezoek bedrijf Londen, en de rest van de dag vrij in deze geweldige stad. ’s Avonds om elf uur verzamelen voor de terugreis. Zondag 18 mei: Euh.. tot 9 uur ’s ochtends brak in de bus zitten en nagenieten van de eerste echte Astatine korte buitenlandreis! JET heeft de doelstelling om kernfusie als energiebron te ontwikkelen, of zoals ze zelf zeggen: “JET’s unique features allow us to explore the unknown; to investigate fusion’s potential as a safe, clean, and virtually limitless energy source for future generations”. Zeg je nu: “Zo! De BuCom heeft een mooi programma voor ons in elkaar gedraaid dit jaar! Daar moet ik bij zijn!”? Schrijf je dan nu in op de interesselijst op de Astatinesite. Let op! Deze inschrijving verplicht tot niets, maar is ook geen enkele garantie dat je mee kunt, als er namelijk meer dan 50 inschrijvingen zijn gaan we alle plaatsen eerlijk verloten. Voor meer info zie: www.astatine.utwente.nl/bucom www.jet.efda.org
9
Zwermrobots Samen staan we sterk
Maarten Flink Sommige soorten termieten maken nesten van bijna 13 meter hoog. Zelfs al zie je ze alleen als een toren van zand en laat je de hele inwendige structuur achterwege, is het een staaltje van hoogwaardige bouwkunst. De torens zijn vaak een stuk smaller dan dat ze hoog zijn en toch blijven ze staan en wanneer mensen naar verhouding even hoge bouwwerken zouden maken, zou het een toren van een kilometer hoog worden, iets wat men nu bij lange na niet haalt. Niet alleen het bouwwerk zelf, maar ook de bouw ervan is opvallend: er werken soms wel miljoenen termieten samen zonder dat één termiet of een groep de leiding heeft. Ook zijn het maar simpele beesten die dingen alleen met hun kaken vast kunnen pakken en geen gereedschappen gebruiken.
Als men zwermintellegentie op robots zou kunnen toepassen, zijn er heel veel mogelijke doeleinden. Er zouden geen precieze instructies meer nodig zijn en groepen robots zouden grote taken op zich kunnen nemen. Mogelijke toepassingen zouden te vinden zijn bij verkenning, surveillance of reddingen op moeilijke of grote terreinen zoals onder water, in de ruimte of bij brand. Een groot voordeel is dat de robots op zich vrij simpel en dus goedkoop kunnen zijn. Bovendien is de informatie niet slechts bij een van de robots, wanneer er een verloren gaat is daarmee de informatie dus niet verloren, wat werken in extreme gebieden nog beter te doen maakt. Momenteel worden robots meestal geheel van te voren geprogrammeerd en kunnen ze niet zelforganiserend bezig zijn, daarnaast is het moeilijk om verschillende robots samen te laten werken. Sinds het begin van de jaren negentig van de vorige eeuw is men bezig met het toepassen van zwermintelligentie op kleine groepen relatief simpele robots. Een mooi voorbeeld hiervan is het SWARM-BOTS project. Het doel van dit project was het maken van een robotzwerm, met zowel de robots zelf als de programmering. Deze zwerm bestaat uit robots die zowel los als in een groep kunnen werken, waarbij ze in een groep dingen kunnen die ze los niet kunnen.
Figuur 1: Termietenheuvels Hoe kan het dat door zoveel losse termieten, die op zich heel simpel van bouw en redelijk dom zijn, samen te brengen dit dergelijke resultaten oplevert? En kan een dergelijke manier van werken ook door mensen toegepast worden? Termieten zijn net als bijen en mieren sociale insecten die in grote groepen heel veel kunnen, terwijl ze individueel amper iets kunnen bereiken. Dit fenomeen heet zwermintelligentie, hierbij communiceren de individuele dieren met elkaar en registreren de omgeving en bepalen daaruit wat ze gaan doen, zonder dat hierbij een dier of een deel van de groep de leiding heeft of dat er een van te voren opgezet plan is. Zwermintelligentie komt niet alleen voor bij insecten maar ook bij bacteriekolonies, kuddedieren (bijvoorbeeld schapen), scholen vissen en zwermen vogels.
10
Figuur 2: Opdracht voor de robots met links het object en rechts het doel.
Een voorbeeld is dat de robots samen over een obstakel kunnen klimmen dat te hoog voor de individuele robot is, of het verplaatsen van zware objecten, maar los kunnen ze daarentegen weer door kleine gaten heen waar ze als groep niet doorheen passen en kunnen ze grotere gebieden sneller verkennen. Om te kijken of de uiteindelijke robots aan dit doel voldoen, moeten ze de volgende opdracht kunnen voltooien: Een groep robots (ongeveer 35) moet een object naar een doel kunnen verplaatsen, hierbij is het doel te zwaar om door één robot verplaatst te worden en zitten er hindernissen in de baan zoals kuilen en muren. Dit is te zien in figuur 2. Deze opdracht valt uiteen in twee onderdelen: het lokaliseren van het object en het doel enerzijds en het transport van het object naar het doel anderzijds. Om de opdracht te kunnen voltooien moeten de robots verschillende dingen kunnen. Zo moeten ze met elkaar kunnen communiceren en moeten ze zich aan elkaar koppelen. Bij bijen gaat het communiceren via ‘dansen’ en bij mieren door bepaalde stoffen af te scheiden. Deze robots communiceren door middel van een lichtgevende band van LEDs die om de robot zit. Verschillende kleuren hebben verschillende betekenissen, bijvoorbeeld het vastgekoppeld zijn aan het te verplaatsen object of registreren dat er een kuil is.
Vervolgens zijn aan de hand van de simulaties de robots ontworpen. De uiteindelijke robot zit vol met sensoren: onder andere een camera die met behulp van een bolle spiegel alle kanten op kan kijken, vier microfoons, 19 IR-sensoren, 8 lichtsensoren, een accelerometer in drie richtingen en een draaiingssensor. De robots hebben een diameter van 116 mm en een hoogte 100 mm.
Als eerste zijn er simulaties gemaakt, hierbij ging het vooral om de programmering van de robots. Van elk los onderdeel of combinatie van onderdelen die de robots moesten kunnen doen zijn simulaties gedaan. Bij simulaties is het ook makkelijker om met grotere aantallen robots te werken.
Deze robots zijn in staat om zelfstandig objecten te lokaliseren en benaderen, hindernissen op te merken en te ontwijken en elkaar, wanneer nodig, te helpen bij een van de vorige punten. Ook de hele opdracht die een combinatie is tussen deze onderdelen zijn succesvol uitgevoerd. Er zit dus zeker toekomst in de zwermrobotica, er zijn veel nuttige toepassingen en ook technisch blijkt het mogelijk te zijn. Als je echter de filmpjes van deze experimenten bekijkt zie je dat het geheel redelijk chaotisch en inefficiënt werkt. Zo gebeurt het soms dat een robot vlak bij zijn doel is en dan ineens de verkeerde kant oprijdt. Er valt dus nog een hoop aan te verbeteren voordat het echt toepasbaar wordt. Maar als je weer terug gaat naar de termieten, werken die eigenlijk ook maar chaotisch dus het is nog maar de vraag of het zo efficiënt kan als we het graag willen, zonder dat alles van te voren geprogrammeerd hoeft te worden. Bronnen http://en.wikipedia.org/wiki/Swarm_intelligence “The Cooperation of Swarm-Bots”, IEEE Robotics & Automation Magazine, june 2005
Figuur 3: Acht robots aan elkaar gekoppeld tot zwerm
www.swarm-bots.org (o.a. filmpjes van de robots die verschillende opdrachten vervullen)
11
Technisch speelgoed Je klikt het, je maakt het
Jochem Giesbers Veel mensen kennen RollerCoaster Tycoon wel, het computerspel waarin je pretparken en achtbanen bouwt. De een is geïnteresseerd in het organisatorische deel van het spel, de ander is meer bezig met het daadwerkelijke ontwerpen van achtbanen en dergelijke attracties. Deze bezigheid groeit bij sommige mensen uit tot een passie voor het ontwerpen van achtbanen. Echte achtbanen zijn echter veel te groot om eventjes in je achtertuintje neer te zetten (al zijn er wel mensen die dit op kleinere schaal doen). Daarom is er zoiets als modelbouw uitgevonden. Hiermee kunnen deze fanatiekelingen hun creativiteit uiten zonder beperkt te worden door de enorme omvang en kosten van een echte achtbaan Ik ben zelf ook zo’n persoon die veel tijd, geld en moeite stopt in deze hobby.
Keuzes moeten gemaakt worden Tegenwoordig zijn er tientallen stijlen en types achtbanen op de markt en met een beetje creativiteit zijn ze allemaal met Knex te modelleren. Zo heb ik laatst zelf een trein gemaakt die geschikt is om te gebruiken op een zogenaamde ‘dive coaster’ (zie figuur 1).
Knex Het bouwen van modelachtbanen kan gedaan worden met verschillende soorten materiaal. Ik heb zelf gekozen voor Knex, aangezien dit al op jonge leeftijd een van mijn favoriete bezigheden was. Door het bouwen van allerlei grote bouwwerken, zoals bruggen, leerde ik al snel hoe verschillende structuren te maken zijn met Knex. Voor het ontwerpen en bouwen van modelachtbanen moet je echter ook nog kennis van echte achtbanen, creativiteit en een beetje inzicht hebben. Bij modelbouw is het meestal de bedoeling een realistisch schaalmodel te maken. Als het over achtbanen gaat, zul je wel moeten weten hoe je het model realistisch houdt. De belangrijkste factor die het realisme bepaalt is het baanverloop, ofwel de lay-out. Kennis hierover komt met de jaren. Mijn eerste modellen waren qua lay-out totaal niet realistisch, maar na veel oefening kwam hier verandering in. Bijna dertig bouwwerken verder, sinds ik serieus met Knex aan de slag ben gegaan, gaat het al veel beter. Echter zijn mijn modellen nog steeds niet perfect. Niet alleen de kennis van de lay-out is belangrijk, zonder creativiteit en inzicht kom je ook niet ver. De slogan van Knex zegt al ‘if you can imagine it, you can build it’; als je het kan bedenken, kan je het bouwen. Het bedenken is dan nog steeds een belangrijke stap in het bouwproces en creativiteit en inzicht zijn hier essentieel in. Zonder een beetje fantasie zouden alle modelachtbanen er hetzelfde uitzien en als modelbouwer wil je juist opvallen, uniek zijn. 12
Figuur 1: Met acht tot tien mensen op een rij in een zogenaamde ‘dive coaster’. Voor je model is het belangrijk welk type je kiest, want het beïnvloedt de lay-out sterk. Een andere belangrijke keuze is de wijze van aandrijving. ‘Een lift of een lancering? En welke techniek gebruik ik dan?’ Dit zijn typische vragen die bij mij opkomen als ik aan een nieuw model begin. De antwoorden op de vragen hangen vooral af van het doel van het model. De ene keer is dat het verbreken van een record, de andere keer wil je een innovatieve techniek aan je publiek laten zien. Innovatie Zoals ik net zei, is innovatie soms het doel van een model. Bij de grootste knexachtbanen ‘community’, SSCoasters, heeft de ontwikkeling de afgelopen jaren niet stilgestaan. Innoverende technieken als lanceringen die de trein zelf activeert, remmen die de trein soepel afremmen en sterkere kettingkasten zijn inmiddels verscheidene keren de revue gepasseerd. Het vervangen van de liftheuvel met een ketting door een liftheuvel met een kabel is een van de nieuwe techniek die nu in de steigers staat. Het blijkt echter nog een hele klus om dit voor elkaar te krijgen. Om dit te kunnen begrijpen, zal eerst uitgelegd moeten worden wat het voordeel hiervan is.
De meeste achtbanen met een lift trekken de trein omhoog door middel van een ketting. Bij grote hoogtes wordt die ketting natuurlijk een stuk langer. Dat betekent ook dat het gewicht van de ketting groter wordt. Bij een bepaalde hoogte zal het voordeliger zijn een kabellift te gebruiken in plaats van een kettinglift, omdat het gewicht van een kabel relatief klein is en de motor hierdoor minder arbeid hoeft te leveren. Bij een kabellift loopt er een goot over de baan waar de kabel tussendoor glijdt samen met een zogenaamde “catch car”. Dit is een extra karretje dat daadwerkelijk met de trein verbonden is. Het is belangrijk dat deze catch car mooi in een rechte lijn de weg naar boven vindt, daar is de goot voor. Met Knex is dit moeilijker te realiseren, omdat de bestaande stukjes geen ruimte laten voor zo’n goot. Er zijn echter mensen die hier zich niets van aantrekken en simpelweg de bestaande onderdelen gaan modificeren. Dit heeft tot gevolg dat het gemakkelijker is nieuwe technieken te ontwikkelen. Het is echter wel verminking van je onderdelen. Sommige mensen willen dat wel, maar ik niet. Dat is een belangrijke keuze die soms gemaakt moet worden als innovatie het hoogste doel is.
Records Af en toe is er wel weer ergens in de wereld iemand die een bepaald record op Knex modelbouw wil verbreken. De ene keer draait het om de hoogste looping of iets dergelijks, de andere keer draait het om de hoogste en snelste Knexachtbaan ter wereld. Dit laatste record heb ik zelf een paar jaar geleden ook geprobeerd te verbeteren. Er waren een paar tegenslagen, maar uiteindelijk is het gelukt om een achtbaan van 7,50 meter hoog te bouwen. Dat vond ik toen al een enorme hoogte, maar nu staat het record alweer op 12 meter. Invloed op je leven Bouwen met Knex wordt vaak gezien als iets kinderachtigs, want het is en blijft speelgoed. De resultaten ervan kunnen echter ontzettend vermakelijk zijn voor het publiek en dit stimuleert beide partijen om zich er meer in te verdiepen. Als je door Knex een passie ontwikkelt voor achtbanen en modellen hiervan, is de kans groot dat de natuurkunde die erachter zit, ook een interesse wordt. In mijn geval was dat zeker zo en dat heeft dat een positieve invloed gehad bij het volgen van Introduction to Engineering I. Ingenieur word je niet alleen door je vraagstukken goed te maken, je moet er ook plezier in hebben. Knex, je mag het kinderachtig vinden, maar het heeft mijn leven wel degelijk verruimd.
Figuur 2: Nederlands hoogste modelachtbaan. 13
Actieve Leden Bedankavond Jullie worden bedankt!
2e Bestuur der S.V.A.T. Astatine Donderdagavond 18 oktober, drie weken en een dag nadat wij bestuur-af waren, hebben wij, het 2e bestuur der S.V.A.T. Astatine, onze actieve leden in het zonnetje gezet. Die avond was de borrelkelder van Alembic in Langezijds afgehuurd en waren alle commissieleden uitgenodigd voor een gezellige avond. Na het welkomstwoord en inleidend praatje van Simon mocht iedereen aanvallen op de Wok2Go-doosjes, die deze keer lekker warm waren. Ook was er genoeg keus, voor ieder wat wils. Toen iedereen zich lekker volgegeten en -gedronken had, was het tijd om alle aanwezige actievelingen stuk voor stuk te bedanken. Er werd een tafel naar het midden van de borrelkelder gesleept, hierop lag een bult die werd verhuld door een groot doek. Op het juiste moment onthulden wij de cadeaus die we hadden uitgezocht en geprepareerd voor alle commissieleden: een gave Astatine-bieropener, twee per persoon aan een ringetje, met voor iedereen een persoonlijk stukje tekst. Om de beurt werd iedereen naar voren geroepen door een van de bestuurders, en werd vervolgens hartelijk bedankt voor alle inzet.
14
Wij vonden het een heel gezellige en leuke avond. We hopen dat iedereen er van genoten heeft, en dat de Astatine-bieropeners hun praktische weg naar vele bierflesjes mogen vinden. Iedereen nogmaals van harte bedankt voor al het werk dat jullie tijdens ons bestuursjaar verzet hebben, hopelijk vonden jullie het leuk en hebben jullie er zelf ook wat aan gehad. En vooral: ga zo door! Terugblik 2e bestuur De kans aangrijpend om ook wat over het bestuursjaar zelf te zeggen: het was voor ons een jaar vol gebeurtenissen en avonturen. Het uitbouwen van Astatine tot een UT-waardige studievereniging was de koers. Op verschillende momenten tijdens het jaar werd er figuurlijk aan de vloot gesleuteld, de wind waaide mee of tegen, soms moesten we overstag gaan, een andere keer werden er mensen gekielhaald, maar geleidelijk voeren we het Astatine-vlaggenschip over de woeste golven van studieverenigingsland naar verdere en rustiger gelegen wateren. Betrokkenen kunnen zich voor de meeste van deze metaforen wel een gebeurtenis indenken, maar voor degenen die dat niet kunnen een korte toelichting.
De vloot van Astatine bestaat uit verschillende commissies en mensen, deze veranderden het jaar door. De komst van bijvoorbeeld de ChoCo (de meisjescommissie) was wel een memorabel moment. Soms waaide de wind mee; halverwege ons bestuursjaar konden we een vrij positief financieel plaatje presenteren. Er was veel extra bestedingsruimte gecreëerd, waardoor er meer ondernomen kon worden. En soms waaide de wind tegen; ach, jaarboeken en gezellig met elkaar klussen zijn op zich best leuke ideeën, helaas bleef het ook bij ideeën. In het begin waren we erg enthousiast over het hele idee van reguliere borrels, wellicht met leuke thema’s, en misschien konden we ook wel een aantal leuke feesten neerzetten! Maar gaandeweg het jaar, kijkend naar de opkomst op de verschillende borrels en feesten, werd ons duidelijk dat wat dat betreft er van de geplande koers afgeweken moest worden. Astatine was nog niet zogeheten “borrelrijp”. Overstag en weg van de dreigende borrelcratie die ook elders op de UT heerst, pragmatisch als we waren kozen we ervoor andere terreinen meer aandacht te schenken. Zoals fantastische Astatine polo’s… ach, nog maar een keer overstag. Kielhalen en “de plank bewandelen” waren graag geziene straffen voor het overmatige X-Moto-getinte gedrag binnen de bestuursgelederen. Het drukt een stempel op je, eentje die er nooit meer van af gaat, hoe vaak je je ook doucht . Jelle, je bent getekend voor het leven.
Uiteindelijk hebben we Astatine toch ongeveer daar gekregen waar we haar wilden hebben. Met een eigen cultuur binnen de vereniging, met verenigingskamers die echt leven, met veel actieve en enthousiaste mensen. Een buitenlandreis, een symposium, een gala, dat zijn allemaal activiteiten die voortvloeien uit een bloeiende vereniging, in de lente van haar bestaan. Astatine valt op het moment niet meer weg te denken van de campus, keurig gezeteld op de 7e verdieping van de Horsttoren als hoogste vereniging van de UT. We zijn, in gepaste mate, trots op onze vereniging, tevreden met de voortgang, en dankbaar voor alle opgedane ervaring, kennis en kunde. Nogmaals een dankwoord aan alle leden die ons bestuursjaar mogelijk hebben gemaakt, aan het 1e bestuur voor de prachtige vereniging die ze aan ons overgedragen hadden op dierendag 2006, en een hartelijke succeswens aan ons capabele 3e bestuur. Afsluitend met een gepaste poëtische uitspraak van onze voorzitter: “Het was fijn, om bestuur te zijn!” Op de hoogste! Het 2e bestuur der S.V.A.T. Astatine Simon Reuvekamp Jelle van der Veen Alexander Louwes Pim Rossen
15
Minor Wijsbegeerte Filosofie, ook voor bètastudenten
Jelle van der Veen Na een aantal keer een stuk over een minor in de ATtentie te hebben gehad is nu de beurt aan wijsbegeerte. Nee, sla nog niet om, het mag heel eng klinken, zeker voor bèta-verwante studenten die wij zijn, maar ook aan onze studie heeft wijsbegeerte zeker wat toe te voegen. Laten we eens een simpel voorbeeld nemen uit een van de eerste colleges die worden gegeven. Hier wordt de allegorie van Plato behandeld, welke als volgt luidt (samengevat): Stel dat er een aantal gevangenen is, gevangenen die al hun hele leven opgesloten zitten in een grot. Achter hun rug brand een groot vuur, waar mensen voorlangs lopen met allemaal bijzonder gevormde voorwerpen. Omdat de gevangenen nooit hebben gezien wat er achter hen is, bestaat hun hele werkelijkheid uit deze schaduwen, met geluiden die van achter hen komen. Ze kennen alleen de schaduwen, dus ze kunnen wel namen geven aan schaduwen (een hond, een boek), maar dat zou voor hen enkel een beschrijving van de schaduw zijn, niet van de oorzaak. Wanneer vervolgens een van de gevangenen wordt losgemaakt en omgedraaid wordt en het vuur ziet zal het hem eerst pijn aan zijn ogen doen. Langzaam ziet hij dat de dingen die hij namen had gegeven niet meer waren dan simpele schaduwen, die voor hem nu veel minder betekenis hebben. Nog later zou hij langzaam kunnen ontdekken dat er nog meer is dan alleen de grot. Hij wil naar buiten lopen en wordt verblind door de zon. Langzaam kan hij nu naar de grond kijken en ziet hij bomen, water, paarden, allemaal nog ‘echter’ dan de beelden die hij in de grot zag. Uiteindelijk zou hij naar de zon kunnen kijken. Wanneer hij nu terug zou gaan naar de grot en de andere gevangenen de onjuistheid van hun werkelijkheid uit zou leggen, zouden ze hem niet geloven. Ze zouden zelfs boos op hem worden (en hem uiteindelijk doden, een referentie naar de doodstraf van Socrates).
16
Plato ziet dit als wat er ook in werkelijkheid gebeurt, er zijn verschillende niveaus van werkelijkheid. Er zijn afbeeldingen van dingen (schaduwen), die afgeleid zijn van dingen zelf. Deze zouden vervolgens weer afgeleid zijn van vormen, zo zijn alle paarden in deze wereld volgens Plato afgeleid van de vorm ‘paard’. Al deze vormen zouden uiteindelijk zijn afgeleid uit het goede (de zon). Waar het nu in de minor over gaat is niet alleen het begrijpen en bediscussieren van dit verhaal, maar verder denken. Kijken in hoeverre het dingen zegt over de wereld waarin ze toen leefden, en bekijken in hoeverre het tegenwoordig nog relevant is. Dit gebeurt op basis van veel literatuur, interessante essay-opdrachten over zowel klassieke als moderne filosofen (ook een aantal 20e eeuwse filosofen). Het is verbazend om eens op een zo andere manier naar allerlei dingen te kijken dan we vanuit het technische regime gewend zijn. Zo is er een opdracht bij waarbij je jezelf een (al dan niet) simpele vraag stelt (Wat is het verschil tussen geluid en muziek? Is oorlog soms rechtvaardig? Waarom breekt een stok in het water?) en deze met behulp van zeven denkwijzen gaat beantwoorden. Tijdens het volgen van dit vak besef je je hoeveel al dan niet nuttige dingen je je af kunt vragen die je je nooit af hebt gevraagd. En over een heleboel van die dingen zul je tot de conclusie komen dat je er weinig over kunt zeggen. Maar wanneer je eens een uitleg hebt gegeven die voor jouzelf overeind blijft, heb je niet alleen het gevoel het goede antwoord gevonden te hebben, je hebt het idee een heel interessant denkproces te hebben doorlopen. Die afwijking van het doelgerichte denken uit de techniek is wat de wijsbegeerte zo mooi maakt.
Minibeamers
Mijn telefoon schijnt uit mijn broekzak! Pim Rossen Een mobiele telefoon, je maakt mij niet wijs dat je er geen hebt. Een Nokia van een jaar of acht geleden waar je alleen nog maar kon bellen, of een iPhone met alles erop en eraan. Het is nogal een verschil, maar als je niet onder een steen geleefd hebt dan is de ontwikkeling vrij duidelijk; een telefoon is niet meer enkel een apparaatje waarmee je kan bellen. In het zakenleven zie je veelal de smartphones verschijnen, die ook meteen een pocket-pc zijn. Je kleine broertje heeft er een met mp3-speler erin en jijzelf kunt er foto’s en filmpjes mee maken en bekijken. Leuke trend natuurlijk, maar het wekt wel een aantal vragen op. Allereerst natuurlijk, is er een behoefte aan, naar het antwoord hierop kan een promotieonderzoek worden gedaan, maar die richting wil ik niet uit. Hier komt toch even de technische kant om de hoek kijken, past het allemaal wel in dat kleine kastje? Hier kom ik op terug. Wat willen we er nog voor functionaliteit bij hebben in het apparaat dat we vaker bij ons hebben dan goed voor ons is? Kleine schermpjes van telefoons en mp3-spelers zijn wel leuk, maar liever kijken we naar een wat groter oppervlak. Zijn minibeamers hiervoor de oplossing? Microvision is een middelgroot bedrijf uit de VS dat aan het werk is om een zogenaamde minibeamer te ontwikkelen voor in telefoons en soortgelijke producten. De PicoP (afkorting voor PicoProjector) is een ultrakleine projectiemodule die in staat is om hoge resolutie en full-colour beelden te tonen met een klein vermogen. Als echte AT’er wil je toch weten hoe het werkt, gelukkig hebben we een van de projectleiders uit het bedrijf bereid gevonden om het een en ander te vertellen. Het techniekplatform dat de basis vormt is de Integrated Photonic Module (IPM), waarin alle elementen zitten die nodig zijn voor het maken van een stilstaand of bewegend beeld. Deze IPM stelt het beeld pixel voor pixel samen uit een combinatie van drie kleuren licht: rood, groen en blauw. De intensiteit van elk van deze lichtbronnen wordt gevarieerd voor het complete spectrum aan kleuren en de helderheid ervan. De enige technologie die in staat is om vanuit een klein apparaatje en met weinig vermogen het vereiste licht te produceren zijn lasers.
18
Zelfs de populaire LED’s zijn niet voldoende energieefficiënt en krachtig om de lichtopbrengst of de verbruikseisen te halen. Waar conventionele technieken voor beeldprojectie lenzen gebruikt worden voor het samenbrengen van licht, worden in deze PicoP apparaatjes gebruik gemaakt van prisma’s. Doordat de breking en reflectie van licht golflengteafhankelijk is, kunnen de verschillende laserstralen gecombineerd worden in een straal via dit prisma. Deze lichtstraal wordt dan vanaf dit prisma naar een MEMS-spiegel gestuurd. MEMS staat voor Micro Elektro- Mechanisch Systeem, een integratie van mechanische en elektronische componenten op een silicium ondergrond. MEMS-apparaten kennen AT’ers wellicht wel van horen zeggen, in de vakgroep van Miko Elwenspoek, waar veel engineeringdocenten vandaan komen, wordt hier veel onderzoek naar gedaan. MEMS staat bekend om laag energieverbruik, hoge betrouwbaarheid, kleine afmetingen en mogelijkheden tot massaproductie.
In dit geval is de MEMS vergelijkbaar met een Digital Micromirror Device (DMD), een systeem dat gebruikt wordt in grotere projectiesystemen door Texas Instruments. Deze optische halfgeleider DMD bestaat uit honderden microscopisch kleine spiegels, elk spiegeltje correspondeert met een aparte pixel. De DMD projecteert zo het licht van één bron op een scherm, pixels kunnen lichter en donkerder gemaakt worden door de spiegel met een hogere of lagere frequentie weg te draaien van het scherm naar een warmteput. De spiegels zijn elk afzonderlijk geplaatst op een onderstel dat aan actuatoren is bevestigd, ze zijn gemaakt van aluminium en ongeveer 16 micrometer breed. De spiegels binnen de DMD worden aangestuurd door middel van elektrostatische krachten. Hierbij kun je denken aan een spanning die over een veertje wordt gezet waardoor hij uitzet of inkrimpt, met een beweging tot gevolg.
In ons geval zijn er echter geen honderden spiegeltjes, maar slechts een. Dit is essentieel voor de afmetingen van het projectieapparaat, de combinatie met het laserlicht maakt het mogelijk, met de hoge nauwkeurigheid en intensiteit. In verband met de afmeting die een gewenste pixel van de projectie heeft, zal de dikte van de laserstaal moeten worden gekozen. Hiermee zijn dan ook direct de afmetingen van de MEMS aan banden gelegd, deze zal immers de volledige laserstraal moeten kunnen reflecteren. Maar was deze reflectie niet afhankelijk van de golflengte en was de gereflecteerde lichtstraal niet een samenvoeging van de verschillende bronnen? Inderdaad, hierdoor treedt bij deze systemen altijd het regenboogeffect op, een uitwaaiering van kleuren zoals je ook op regenachtige dagen kunt aanschouwen. Door slimme keuze en inzet van het eerder genoemde prisma kan dit effect zo klein mogelijk gehouden worden. Nu we de verschillende onderdelen besproken hebben kunnen we de combinatie eens onder de loep nemen. De MEMS is slechts klein, de meeste ruimte zal in beslag genomen worden door de lasers en de elektronica, afhankelijk van de positionering zal het prisma een tussenmaat hebben. Al met al is de PicoP ongeveer 5 cm3, met een dikte van 7 mm. Dit klinkt klein, maar als je een liniaal langs je telefoon legt dan is het nog best behoorlijk. Wel blijkt hier de superioriteit van het LASER-MEMS systeem: een systeem zoals DMD of een met lenzen zal meer ruimte nodig hebben. Naast de afmeting is er nog een belangrijk thema binnen de consumentenelektronica, het energieverbruik. Niet alleen mag het projectiesysteem niet veel energie gebruiken, het moet ook compatibel zijn met de accu van mobiele telefoons. Het antwoord hierop is dat lasers een heel laag warmteverlies hebben en om een pixel donkerder te maken wordt er simpelweg minder energie in de laser gestopt.
Microvision heeft op dit moment de PicoP ontwikkeld tot een Wide VGA resolutie van 848 x 480 pixels, wat overeenkomt met DVD-kwaliteit. Volgens Microvision kan het systeem overweg met de iPod, Sony PSP Slim, mobiele telefoons met TV-out zoals de Nokia N95, digitale camera’s, enzovoorts. Het is duidelijk dat op het gebied van projectie dit systeem een heel goede kaart in handen heeft. Toch is het natuurlijk de vraag of het de weg naar de markt zal vinden. Ik denk dat het aan verschillende factoren zal liggen. Natuurlijk aan de kosten en de kwaliteit, maar nog belangrijker zijn de alternatieven. Denk hierbij aan oprolbare schermen bijvoorbeeld, als je deze via bluetooth aan je telefoon kunt linken, waarom zou je dan nog een beamertje erin willen hebben die je de hele tijd gericht moeten hebben op je projectievlak? Aan de andere kant, de integratie tussen telefoon, camera en mp3 speler ging ook enorm snel, dus ik denk dat we met een jaar of twee à drie ook wel een projector hebben. Referenties Annual Report Microvision 2006 Interview with Russell Hannigan, Director of Product Management, Microvision Projection Displays www.wikipedia.org: MEMS, DMD, WVGA www.microvision.com
19
Lasergamen
Futuristisch vuurgevecht Remco Olimulder Op 14 november was het dan eindelijk zo ver, de eerste activiteit van dit jaar georganiseerd door de nieuwe Advanced Technology Activiteiten Commissie (ATAC). Er werd gekozen voor een partijtje lasergamen bij de Tapperij. Het vertrek was bij Checkpoint Charlie om kwart voor acht. Hoewel we als één groep vertrokken kwamen we in twee groepen aan in Hengelo, met dank aan de falende flappentappers van Hengelo. Er werd eerst nog wat gedronken en om half negen volgde de uitleg en werd de groep van veertig personen opgedeeld in twee groepen van twintig. Dit had als redenen dat het anders te druk zou worden in de arena en dat er geen veertig pakken beschikbaar waren. Aangezien er later op de avond nog een knotsbalwedstrijd op het programma stond, werd besloten om de knotsballers in de eerste groep in te delen, met als gevolg dat deze groep vooral uit ouderejaars bestond. Groep 1 zou als eerste de arena betreden en de mensen in de tweede groep gebruikten die tijd om een paar potjes te poolen op de zes pooltafels die ons ter beschikking stonden. Na twintig minuten was de eerste ronde van groep 1 voorbij en mochten wij aantreden.
We kregen eerst nog een korte uitleg over het pak en daarna moesten we allemaal een naam opgeven en mochten we het wapentuig met uitrusting pakken. Omdat onze groep voor ongeveer de helft uit eerstejaars bestond, werd besloten om de groep zo te verdelen dat het eerstejaars tegen ouderejaars was. Iedereen betrad de arena en zocht een goed startplekje. De arena was een in het donker gehuld doolhof, een mistige omgeving met spannende muziek en flitsende lampen. En toen het begon, begon het ook goed. Er werd fanatiek gespeeld en waar je ook verstopt was, je zat er niet veilig. Althans niet voor lang. Na vijftien minuten was de eerste ronde afgelopen, met een overwinning voor de eerstejaars. Groep 1 was nu weer aan de beurt om een tweede ronde te spelen en ondertussen kregen de mensen van de tweede groep een persoonlijke scorekaart uitgereikt. De tweede ronde van groep 2 was nog fanatieker dan de eerste en de scores lagen dan ook een stuk hoger, met toch weer een overwinning voor de eerstejaars. Aan het einde werd er nog een prijs uitgedeeld aan de persoon met de hoogste persoonlijke score. Dit was Mitchel Bakker en hij won een waardebon voor een keer gratis lasergamen. Al met al was het een zeer geslaagde activiteit.
21
Thermo-akoestisch systeem Booming business
Rolf Vermeer Al sinds de 19e eeuw zijn onderzoekers bezig met de relatie tussen warmte en geluid. Nu, zo’n tweehonderd jaar later, is deze relatie een bron van ideeën voor een nieuw systeem, een systeem dat zowel geschikt is om te koelen als te verhitten. In de hedendaagse discussie omtrent het klimaat wordt er steeds kritischer gekeken naar vervuilende verbrandingsmotoren en koelingapparaten met stoffen die de ozonlaag beschadigen. Een alternatief, dat deze nadelige eigenschappen niet heeft, is zeer welkom en kan binnen korte tijd een grote rol gaan spelen. Zo’n alternatief is het thermoakoestische systeem, geheel gebaseerd op twee zaken: warmte en geluid. Het fysische verschijnsel dat een temperatuurverschil een akoestische golf kan opwekken dan wel versterken en andersom, is de basis voor dit systeem. Een akoestische golf bestaat uit een verandering in temperatuur, druk en dichtheid van het medium waar de golf zich doorheen beweegt. In normale geluidsgolven zoals wij deze normaal ervaren, merken we alleen de drukverandering. De temperatuursverandering, waar het hier juist om te doen is, is zo klein dat deze niet merkbaar is. De geluidsgolven waar in de thermo-akoestiek mee wordt gewerkt zijn zodanig sterk, dat een temperatuurverschil van een tiental graden Celsius mogelijk wordt. Thermo-akoestische systemen zijn op te delen in twee soorten, die het omgekeerde van elkaar doen. Een thermo-akoestische motor wordt gebruikt om met behulp van een temperatuurverschil een akoestische golf op te wekken dan wel te versterken. Een geluidsgolf lijkt misschien een totaal niet bruikbare vorm van energie, maar in feite is het een vorm van mechanische energie. Andersom kan ook, dan is er sprake van een thermo-akoestische warmtepomp, er wordt dus met behulp van een geluidsgolf een temperatuurverschil gemaakt. Om het proces echt bruikbaar te maken, is echter een groter temperatuurverschil nodig dan een tiental graden. Om met grotere temperatuursverschillen te kunnen werken, wordt het medium waar de akoestische golf zich door heen beweegt (een gas: lucht of een edelgas) in contact gebracht met een vast materiaal. Vaste materialen hebben een veel grotere warmtecapaciteit dan gassen en kunnen dus veel warmte opnemen of afgeven, zonder dat de temperatuur al te veel verandert. 22
Het vaste materiaal kan daardoor werken als een warmtebuffer (een regenerator). Deze regeneratoren bestaan uit poreuze metallische materialen. Deze materialen hebben een grote warmtecapaciteit en door een goede porositeit te kiezen, kan de drukval ten gevolge van de regenerator geminimaliseerd worden. Om een bruikbare thermo-akoestische energieomzetting te bereiken wordt gebruik gemaakt van een cyclus, die aan de hand van onderstaande figuur (figuur 1) zal worden uitgelegd.
Figuur 1: Cyclus voor thermo-akoestische energieconversie. Door een akoestische golf ontstaan er drukverschillen en gaat het gas waardoor de golf zich beweegt, heen en weer bewegen. De akoestische golf wordt opgewekt doordat er altijd heel kleine trillingen in het medium aanwezig zijn. Als in dit systeem een warmtebuffer wordt geplaatst met een voldoende groot temperatuurverschil, werkt dit als een thermo-akoestische motor. Een geluidsgolf kan er voor zorgen dat een “pakketje” lucht aan de koude kant van de warmtebuffer wordt gecomprimeerd. Als het vervolgens (door de trilling van de lucht) verplaatst naar de warme kant, wordt het pakketje verwarmd door de warmtebuffer. De geluidsgolf zorgt er vervolgens voor dat het pakketje weer expandeert door een daling van de druk, het pakketje koelt dan dus een beetje af. De geluidsgolf zorgt er nu ook voor dat het pakketje weer wordt terug getrokken naar zijn oorspronkelijke positie. Daar geeft het de warmte weer af en komt het weer terug op zijn oorspronkelijke temperatuur.
Tijdens deze cyclus zet het pakketje uit door warmteopname wanneer het onder hoge druk is en het krimpt het in door warmteafgifte wanneer het onder lage druk is. Het drukverschil binnen de geluidsgolf wordt dus versterkt en zo is er thermische energie omgezet in mechanische energie. Natuurlijk is het pakketje lucht alleen ter illustratie van de werking, in feite is het de totale luchtstroom die deze werking heeft. Het bovenstaande, een thermo-akoestische motor, kan ook worden omgedraaid om een thermo-akoestische warmtepomp te creëren. Zo kan restwarmte met behulp van een thermo-akoestische pomp worden opgewaardeerd tot bruikbare warmte. Er wordt dan dus warmte van een plek met lage temperatuur via een akoestische golf naar een plek met hogere temperatuur verplaatst. Dit kan dus zowel zijn om iets op te warmen als om iets te koelen. De thermo-akoestische motor kan dus ook werken als een koeling. Door een thermo-akoestische pomp te combineren met een thermo-akoestische motor, kan een systeem gemaakt worden, waarmee een deel van de restwarmte wordt gebruikt om een akoestische golf te maken en te versterken, en deze golf wordt vervolgens gebruikt om een ander deel van de restwarmte te verhitten tot bruikbare warmte. Om een combinatie van thermoakoestische motor en warmtepomp efficiënt te laten werken, wordt gebruik gemaakt van een resonator, waar de motor en de warmtepomp in geplaatst worden. Met de vorm van de resonator kan de resonantiefrequentie en het vermogen van de resonator worden bepaald. Door dit goed af te stellen, kan gezorgd worden dat er genoeg akoestische energie bij de thermo-akoestische motor blijft om deze evenwichtig te laten werken. De rest van de energie kan dan gebruikt worden om in de thermo-akoestische warmtepomp te koelen dan wel verhitten. Een foto van een thermo-akoestisch systeem is hieronder te zien (figuur 2).
Deze techniek wordt tot op heden vooral in experimentele opstellingen gebruikt, maar is al op een aantal plekken gebruikt, zoals spaceshuttles en in Amerikaanse marineschepen. Er zijn echter tal van mogelijke toepassingsgebieden, het principe kan zoals eerder al gezegd is gebruikt worden voor het opwaarderen van restwarmte tot bruikbare warmte. Een andere heel interessante toepassing is het vloeibaar maken van aardgas. Bij aardoliewinning komt veel gas vrij. Doordat de winning vaak in zee is, is het moeilijk en te duur om het gas te transporteren. Met behulp van een thermoakoestisch systeem is het mogelijk het gas tegen lage productiekosten en weinig onderhoud vloeibaar te maken. Een deel van het gas wordt daarvoor verbrand in de thermo-akoestische motor, de akoestische golven worden vervolgens gebruikt om het andere deel van het gas zondanig te koelen dat het vloeibaar wordt. Thermo-akoestische systemen hebben een aantal grote voordelen. Zo zijn er geen chemicaliën nodig, zoals bij andere koelmechanismen, het medium is immers lucht of een edelgas en geen zaken als (H)CFK’s of HFK’s. Verder zijn er geen ingewikkelde bewegende onderdelen, die slijten en kapot gaan en zo de werking ingewikkelder en duurder maken. Thermo-akoestische systemen hebben tal van toepassingen en zullen de komende jaren steeds verder ontwikkeld worden tot systemen die we op veel plekken tegen kunnen komen. Omdat thermo-akoestische systemen een goede manier zijn om afvalwarmte te gebruiken, en gezien de huidige discussie omtrent het klimaat, zal ook het milieuvriendelijke aspect van de thermo-akoestische systemen een rol gaan spelen in de diverse toepassingen. Bronnen • http://www.ecn.nl, thermo-akoestische warmtepomp, Energieonderzoek Centrum Nederland, 1012-2007 • http://www.aster-thermoacoustics.com, Aster Thermoakoestische Systemen, 10-12-2007 • Garrett, S.L. and Backhaus, S. 2000, The power of sound, American Scientist, 88(6)
Figuur 2: Een thermo-akoestisch systeem
23
Excursie DSM
Oud bedrijf met nieuwe ideeën Hein Verputten & Jeroen Vonk Op donderdag 22 november was de tweede ATECexcursie van het collegejaar, naar DSM. Zoals meestal hadden we een lange reis voor de boeg, helemaal naar Geleen in het zuiden des lands. Zodoende moesten we vroeg verzamelen en ondanks het feit dat de meeste mensen hier een hekel aan hebben, was iedereen mooi op tijd en konden we op tijd op weg naar DSM (De Staats Mijnen). Klaar voor een hele dag in de bus zitten, eten, drinken, praatjes, fabriekbezoek en een casestudie. Door het een en ander aan files waren we later dan gepland bij DSM. Na ontvangst met koffie, waar uiteraard de Limburgse vlaai niet ontbrak, mochten we meteen door naar de eerste inleidende presentatie over DSM. Om meteen maar even met getallen te gooien; DSM heeft 270 vestigingen in 49 landen, zo’n 22 duizend werknemers en een omzet van € 8,3 miljard per jaar (in 2006). Dit bedrag is nog lang niet genoeg vindt men bij DSM, daarom willen ze de komende drie jaar flink gaan groeien en in 2010 een omzet draaien van € 10 miljard. Zoals jullie waarschijnlijk wel zullen weten zijn de mijnen in Limburg al lang gesloten, dus hiermee wordt geen geld meer verdiend. Sinds de sluiting van de mijnen is DSM via een aantal omwegen uitgekomen bij het bedrijf wat ze nu zijn. En om het begrijpelijk te houden is DSM opgesplitst in vier takken: Nutrition, Pharma, Performance Materials en Industrial Chemicals.
Om de eerder genoemde stijging in omzet te kunnen realiseren is DSM natuurlijk bezig te innoveren. Zij gebruiken hiervoor de term ‘Market-driven growth innovation’, waarmee ze willen zeggen dat ze proberen te innoveren op de punten waar zij denken dat in de toekomst de markt zal liggen. Om dit te bekostigen stoten ze andere delen van het bedrijf af, zo is er een tijdje terug een aantal fabrieken op het terrein in Geleen verkocht aan Sabic. Nagenoeg alle fabrieken die verkocht zijn aan Sabic zitten in de Industrial Chemicals tak. Verwacht wordt dat vooral de Nutrition tak de komende tijd erg sterk zal gaan groeien. Een aantal van de laatste ontwikkelingen op dat gebied is ‘Fabuless’, een combinatie van palmolie en haver dat dusdanig is behandeld dat het pas in de dunne darm wordt afgebroken en daardoor een veel meer “vol” gevoel geeft, zonder dat het ook echt vult. Een ander voorbeeld is astaxanthine dat de gekweekte zalm ook zijn mooie roze kleur geeft. Het volgende deel van dag was een lunch met daarop een inleiding op de fabriek die we gingen bezoeken, wij waren een van de gelukkigen die de melaminefabriek mochten gaan bezoeken.
De tak Industrial Chemicals bestaat al het langst, dit omvat onder andere de zoektocht naar aardgas- en olievelden in en rond Nederland, maar ook de melamineproductie, waar we later nog op zullen terugkomen. Bij de Performance Materials worden allerlei plastics, resins en elastomeren gemaakt en ontwikkeld voor bijvoorbeeld kleding en touw. Een mooi product dat van de Performance Materials afkwam, was een coating die glas écht doorzichtig maakte, dus ook niet-spiegelend. Niemand van ons geloofde dat het glas was dat ze lieten zien, totdat bleek dat er echt geen gat zat, maar iets waar je hand in ieder geval niet doorheen kon. Bij Nutrition worden allerlei additieven voor voeding ontwikkeld en geproduceerd, zoals de naam al zegt, net zoals Pharma(ceutica) eigenlijk al zegt wat er in die tak gebeurt. 24
Melamine is een grondstof voor een redelijk aantal dingen, allereerst voor bijvoorbeeld campingservies, dat is vaak een geperste vorm van melamine. Daarnaast wordt het gebruikt als krasvaste coating voor auto’s, koelkasten en tafelbladen. Andere toepassingen zijn lijm voor de productie van spaanplaat, vlamvertrager, en papier- en textielimpregnering. In de fabriek die wij hebben bezocht wordt van ammoniak en koolstofdioxide melamine gemaakt, dit gaat natuurlijk niet direct, maar via verschillende stappen, reactoren en scheidingsmethoden. De eerste stap in de productie van melamine is de ureumproductie, dit gebeurt in Ureumfabriek-2 (UF2).
De bereiding van melamine in Melaf4 gaat op eenzelfde wijze, echter blijft ureum hier in vloeibare vorm, het wordt eerst voorverwarmd door de hete ammoniak en koolstofdioxide uit de reactor. Vervolgens wordt het de reactor ingeleid die wordt verwarmd door eenzelfde verwarmingscircuit als bij Melaf2, de melamine komt als vloeibaar product de reactor uit. Hierna hoeft het alleen door een gas/vloeistofscheider, om het van de ammoniak en koolstofdioxide te ontdoen en laat men het kristalliseren door middel van koeling met vloeibare ammoniak. Het eindproduct is een mooi wit (smaakloos!) poeder dat in bulkhoeveelheden naar de klanten gaat. 2 NH3(g) + CO2(g) NH2-CO-ONH4(l)
NH2-CO-ONH4(l) NH2-CO-NH2(aq) + H2O(l)
Ammoniak reageert met koolstofdioxide tot ammoniumcarbamaat, wat vervolgens verder reageert tot ureum en water. De overall reactie levert ongeveer 100 kJ/mol aan vrije energie op en de deelreacties zijn beide evenwichtsreacties. Door een onvolledige reactie zullen er ammoniakhoudende gassen overblijven, deze worden niet teruggevoerd in de reactor, maar met salpeterzuur omgezet tot ammoniumnitraat, wat elders bij DSM verwerkt wordt. De volgende stap is de omzetting van ureum naar melamine, met als bij product ammoniak en koolstofdioxide 6 NH2-CO-NH2(l)→ (NH2CN)3(s) + 6 NH3(g) + 3 CO2(g) Deze reactie is endotherm met een benodigde energie van 600 – 700 kJ/mol. Er worden voor deze reactie bij DSM twee verschillende processen gebruikt, de eerste is in gasfase in melaminefabriek-2 (Melaf2), de tweede is in vloeistoffase in melaminefabriek-4 (Melaf4). De bereiding van melamine in Melaf2 vindt plaats in een reactor bij circa 9 bar en 400 °C, de omzetting wordt bevorderd door een katalysator en de benodigde 600 – 700 kJ/mol wordt geleverd door een gesmolten zout dat in een verwarmingscircuit rond wordt gepompt. Dit zout wordt heet gestookt in een op aardgas gestookte oven.
De drie fabrieken (UF2, Melaf2 en Melaf4) worden geregeld vanuit een regelkamer waar alles in de gaten gehouden wordt en waar stromen en temperaturen desnoods bijgesteld kunnen worden. Na het bezoek aan de melaminefabriek was het tijd voor de casestudie. De case ging over een kunstmestfabriek waar er ergens een lek in de koeling zat. Onze taak was uit te zoeken of dit daadwerkelijk een lek in de koeling was en zo ja, waar deze zat. Daarna moesten we uit gaan zoeken wat mogelijke oorzaken waren en wat de beste oplossing was. Als hulpmiddelen hierbij had je een procesbeschrijving van de fabriek en kon je een aantal hulplijnen bellen. Na een kleine twee uur onderzoek moesten we onze bevindingen presenteren, dit alles werd beoordeeld door een vakkundige jury van DSM. De beoordeling was niet alleen berust op de meest creatieve oplossing, maar ook op teamwork en veiligheid. Uit de 6 van tevoren ingedeelde groepen werd uiteindelijk winnende groep gekozen, bestaande uit Bas Haarman, Mark van Schagen, Paul Straathof, Sander Buijs, Jeffrey Hagen, Roel Engels en Wilbert van de Ridder. Na de case hadden we nog een korte borrel en een lekker buffet, waar voor iedereen wel wat lekkers te eten stond. Tijdens het eten kon iedereen nog even napraten met de mensen die de hele dag mee hadden rondgelopen. Toen het eten op was, was het tijd om weer terug naar de bus te gaan en te beginnen aan de lange busreis terug.
Na de reactor moet echter het ammoniak, koolstofdioxide en de katalysator afgescheiden worden. Dit wordt gedaan door het geproduceerde melamine op te lossen in water, hierbij raak je de ammoniak en koolstofdioxide kwijt. Door daarna te filtreren raak je de katalysator kwijt en als laatste wordt de melamineoplossing weer ingedampt om het gewenste product, melamine, te krijgen. De ammoniak en koolstofdioxide worden bij deze stap weer teruggevoerd naar de productie van ureum. 25
Column
Het betere pleisterwerk Geert Folkertsma De vorige keer heb ik gemeend wat te moeten zeggen over de noodzaak van onderhoud. Het onderhouden van bestaande dingen is belangrijk en moet niet uit het oog worden verloren, ook als nieuwe dingen worden ontwikkeld, was de conclusie. De twee hoeven elkaar echter niet altijd tegen te werken, want bij het onderhoud kunnen best nieuwe technieken gebruikt worden. Ik zeg kunnen, maar vervang dat rustig door “zouden moeten”. Ter voorbeeld weer een ervaring op het spoor – iedere student is ermee bekend en komt er regelmatig (niet dagelijks, dan meestal wel wekelijks) mee in aanraking, dus demonstratiemodel bij uitstek: Enige tijd geleden moest ik een paar minuten wachten op mijn overstap op Hengelo, en benutte ik de tijd om de overkant van het spoor eens te bestuderen. Daar bevond zich een aantal mensen in gele veiligheidsvesten, gezellig rond een radio en gewapend met een thermosfles koffie. Na enige tijd kwam er beweging in de werklui en verdeelde de groep zich over de diverse machines die om hen heen stonden. De mens/machine-verhouding leek een beetje groot, dus ik ben eens gaan tellen. Telt u met mij mee: Er waren twee geautomatiseerde grondboren (een soort kleine, mobiele olieboorplatforms) waarmee (hoe kan het ook anders) gaten werden geboord. Elke boor was drie mensen toebedeeld: een persoon had een knoppenkast in zijn hand, die op een knopje drukte zodat de boor ging doen waar hij goed in is, namelijk boren. Op een gegeven moment zat de hele schacht in de grond, waarna een ander knopje de motor weer omhoog deed komen. De tweede persoon pakte een nieuwe boorschacht van een stapel, gaf deze aan persoon 3, die hem in de machine schoof. Vervolgens drukte “1” weer op een knopje, om het hele proces opnieuw te beginnen... De derde (en laatste) machine was een graafmachine (zo’n gele Bobcat), die door zijn machinist in schijnbaar doelloze bewegingen werd gedirigeerd (wellicht maakte hij de stapels boorschachten).
26
Dan de wiskunde: 2 boren maal 3 mensen, plus 1 kraanmachinist – zeven van de dertien mensen waren wat aan het doen. De rest was teruggekeerd naar de koffietafel, of liep te telefoneren met thuis (geluid draagt goed over vlakke, harde oppervlakken). 46% was niets aan het doen. Op Discovery Channel (goede achtergrond-tv tijdens de lunch) zag ik een machine die vrijwel geheel zelfstandig complete sporen vernieuwt. Waar gaan wij, als een van de “dichtst-bespoorde” ter wereld, dan de fout in? Voor het controleren van seinen zijn altijd drie mensen nodig: een ingenieur die de daadwerkelijke tests/ reparaties uitvoert, en twee hulpjes die kijken of er een trein aankomt. Veiligheid is goed, maar is dit de enige manier? Het antwoord is natuurlijk nee: enige tijd geleden ontmoette ik een afstudeerder die onderzoek deed naar een camera-trein-detectiesysteem, welke de twee hulpjes overbodig maakt – een stuk efficiënter. In de laatste editie van het UT-nieuws die ik onder ogen kreeg (6 december), stond een stuk over een gasrobot van de vakgroep Control Engineering. Nu nog moet de exacte locatie van een gaslek worden opgespoord door een halve straat open te breken (na een paar vage gasmetingen bovengronds om de locatie ongeveer te bepalen) en de gasleiding van buitenaf te bekijken. De robot van ir. Edwin Dertien rijdt aan de binnenkant van de gasleidingen en wordt uitgerust met sensors om gaslekken op te sporen. Stop hem onder de grond met een volle accu, wacht tot hij een tijd later ergens anders bovenkomt en lees de data uit. Voor elk lek volstaat dan een klein, plaatselijk putje. Zo makkelijk kan het zijn! Dit zijn twee voorbeelden, maar op veel gebieden worden technologische oplossingen gezocht om reparatie- en onderhoudswerkzaamheden eenvoudiger en efficiënter te maken. Pleisters voor vliegtuigen, of voor op beton; zelfreparerende materialen – het wachten is nog op een robot die met DUCT-tape overweg kan.
Studentenoverleg
Studenten en staf namen AT onder de loep Ellen Norde Er gebeurde in het eerste kwartiel nogal wat binnen het onderwijs van Advanced Technology. Om de gebeurtenissen van deze eerste periode eens met alle AT’ers en de staf van de opleiding te evalueren is er door Astatine een studentenoverleg georganiseerd. Op 20 november kwamen onder andere de volgende onderwerpen ter sprake: blokonderwijs, zelfstudie, het AT curriculum, voorlichting en verroostering in het derde jaar. De ontstane discussies en de daaruit voortvloeiende (mogelijke) oplossingen zijn allemaal netjes genotuleerd en terug te vinden op www.astatine.utwente. nl, bij opleidingsstukken. De opleiding en Astatine zullen de resultaten in hun achterhoofd houden en zo mogelijk werken aan oplossingen en verbeteringen. Blokonderwijs Eerstejaars zijn tevreden over het blokonderwijs. Wel vergde het veel om de (werk)colleges aan het einde van de (vrij)dag te blijven volgen. Wel was het hinderlijk dat tijdens het Engineeringblok de presentaties voor Materials Engineering al moesten worden voorbereid; hierdoor kon niet alle beschikbare tijd voor Engineering gebruikt worden. Een groot probleem werd gesignaleerd bij de ouderejaars die het vak nog niet hebben gehaald en het graag willen volgen: het is praktisch onmogelijk om het blokonderwijs te combineren met vakken van dat kwartiel uit het tweede jaar, ook omdat het samenvalt met de tentamenperiode voor die andere vakken. Zijn hier oplossingen voor? Het blokonderwijs zou verplaatst kunnen worden naar het begin van het kwartiel. Dat is een minder drukke periode, maar het zou ook afschrikkend kunnen werken voor nieuwe eerstejaars studenten. Een andere mogelijkheid is een constructie als in het derde kwartiel van het tweede jaar (StarTrix). Wekelijks kunnen er dan twee achtereenvolgende dagen worden besteed aan Engineering terwijl de rest van de vakken in de overige drie dagen komt. Zelfstudie Om het rendement van alle vakken in het eerste jaar nog verder te verhogen is er gekozen voor de invoering van zelfstudie. Hierbij begeleiden ouderejaars AT’ers de eerstejaars tijdens de zelfstudie-uren.
Van de zelfstudie-uren werd echter slecht gebruik gemaakt, een aantal vond het zelfs een goed moment om onafgebroken te gamen. Was de zelfstudie te vrijblijvend of is er een mentaliteitsprobleem bij AT’ers? Bij CT liep het concept namelijk wel heel goed. Verder was het voor de begeleiders niet altijd duidelijk wat er tijdens de zelfstudie van hen verwacht werd, zodat ze ook niet altijd even goed voorbereid waren. Er komt daarom nog een evaluatiemoment met (werkcollege) docenten en de begeleiders om dit in de toekomst goed te laten verlopen. AT Curriculum Dat het blokonderwijs een flinke impact heeft op het curriculum van AT is wel duidelijk. Hoe staat het met de rest van de vakken? De docenten van I&O en LTO hebben aangegeven dat het niet prettig werkt wanneer een vak wordt verdeeld over twee jaar. Als het vak in één periode wordt gegeven is het mogelijk om een betere diepgang te bereiken en meer theorie te behandelen. De studenten vinden het een goed idee om I&O te verplaatsen naar het derde kwartiel van het tweede jaar. Hierdoor kan het beter aansluiten bij StarTrix. I&O zou vooral aan het begin van het kwartiel kunnen worden gegeven zodat het als stevige basis dient voor StarTrix, dat meer aan het einde van het kwartiel kan plaatsvinden. Met deze constructie is er ook ruimte om LTO volledig in het tweede semester van het tweede jaar te geven. Wel schuilt hier het gevaar in dat het eerste jaar erg gericht wordt op analyse van technologieontwikkelingen. Verder vinden studenten dat er weinig keuzemogelijkheid is bij de keuzevakken in het tweede jaar. De opleiding werkt echter aan het opzetten en inrichten van nieuwe keuzevakken. Hierbij valt bijvoorbeeld te denken aan Celbiologie (BMT )of Technisch Tekenen (IO). Het volgende Advanced Technology Studentenoverleg zal plaatsvinden in het derde kwartiel. Iedere AT’er is daarbij van harte welkom. Geef je mening en verbeter het onderwijs, want er wordt zeker wat gedaan met wat je zegt!
27
Organische Leds Heb jij het licht al gezien?
Geert Folkertsma De laatste tijd staan nieuwe beeldschermtechnieken veel in de belangstelling. Nieuwe plasmaschermen, e-paper, i-inkt, ga maar door. Hoog tijd voor een artikel over een van deze onderwerpen. Ze is organisch, ze is licht, ze geeft licht – de OLED, oftewel Organische Licht-Emitterende Diode, een nieuwe hype op het grensvlak van scheikunde en elektrotechniek met een aantal interessante toepassingen. Werking Een organische led is een normale led waarbij de elektroluminiscente laag bestaat uit een organische stof, in plaats van een metallische halfgeleider zoals silicium of germanium. Deze laag is vaak een polymeer, dat tussen de elektroden wordt geklemd en licht gaat geven als er stroom door loopt.
Figurur 1: De opbouw van een OLED. De postieve gaten in het conductiepolymeer recombineren in het negatief geladen emissiepolymeer onder uitzenden van straling. Over de elektroden (figuur 1) wordt een spanning gezet. De positieve anode onttrekt elektronen uit de geleidingslaag, zodat er “positieve gaten” ontstaan; de kathode levert juist elektronen, zodat de emissielaag negatieve ladingen bevat. In tegenstelling tot metallische halfgeleiders zijn de gaten mobieler dan de negatieve ladingen en zullen door elektrostatische krachten naar de emissielaag bewegen. Daar recombineren ze onder het uitzenden van zichtbaar licht met de negatieve ladingen, vandaar dat de laag bij de kathode de emissielaag heet. Het andere polymeer heet conductiepolymeer, omdat het niets anders doet dan gaten geleiden. HOMO-LUMO Even wat kennis vaste banen rond atoomorbitalen. Als molecuul, gaan de 28
oprakelen: elektronen zitten in de atoomkern, de zogenaamde meerdere atomen binden tot een orbitalen combineren en vormen
molecuulorbitalen. De energetisch hoogste bezette molecuulorbitaal wordt HOMO genoemd (Highest Occupied Molecular Orbital), de laagste onbezette heet LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Het verschil tussen de HOMO en LUMO is belangrijk, want als een molecuul wordt aangeslagen gaan elektronen als eerste van de HOMO naar de LUMO. De geassocieerde energie voor het aanslaan, en dus ook het terugvallen, is de HOMO-LUMO gap. In figuur 2 is te zien hoe de werking van de OLED is gebaseerd op de HOMO-LUMO gap. Bij de kathode komen elektronen in de LUMO van het emissiepolymeer (de HOMO is immers bezet), bij de anode worden elektronen uit de HOMO van het conductiepolymeer gehaald. De gaten worden naar het emissiepolymeer geleid, en overgedragen op de HOMO van het emissiepolymeer. De elektronen die in de LUMO van het emissiepolymeer zaten, vallen dan op die vrije plek in de HOMO, onder het uitzenden van fotonen met energie {LUMO-HOMO}.
Figuur 2: De elektronen vallen in het emissiepolymeer van de LUMO naar de HOMO. Kleur De golflengte van het uitgezonden licht is dus direct afhankelijk van de HOMO-LUMO gap (λ=hc/E). Het voordeel van een polymeer als halfgeleider, is dat de energieniveaus bij een organisch molecuul makkelijk te veranderen zijn, door andere groepen in te bouwen. In figuur 3 staan de structuurformules van drie verschillende emissiepolymeren, met de kleur licht die ze uitzenden. De kleur kan enigszins verklaard worden met het deeltje-in-een-doos model voor elektronen. Dit model beschrijft de energie van een elektron met E = n2h2/8mL2. Hoe langer het “doosje” (het repeterende stuk in het polymeer), hoe lager de energie en hoe langer de golflengte. In figuur 3 is dit goed te zien: van blauw naar rood wordt het monomeer steeds wat langer (als je het tweede voorbeeld bij rood neemt).
In de praktijk is het natuurlijk ingewikkelder en speelt de invloed van afwijkende atomen of zijgroepen ook nog mee.
Figuur 3: Voorbeelden van emissiepolymeren. Figuur ontleend aan [1]. Toepassing en productie Een OLED kan natuurlijk an sich gebruikt worden als verlichting, want er zijn grote lichtgevende oppervlakken mee te maken, iets dat lastig is met conventionele LEDs. Met wat slim bouwwerk is het echter mogelijk beeldschermen te maken met OLEDs. Hiervoor moeten pixels gemaakt worden die apart kunnen worden aangestuurd. Dit wordt gedaan door een matrix te maken met de anode en kathode, zoals in figuur 4 te zien is. Doordat de laagjes allemaal dun en doorschijnend zijn, is het hele display doorzichtig. Hierdoor kunnen de subpixels (rood, groen, blauw) achter elkaar worden geplaatst in plaats van naast elkaar, waardoor de maximale resolutie met een factor 3 toeneemt. Polymeren zijn over het algemeen goed oplosbaar, dus het aanbrengen van de verschillende lagen kan eenvoudig en goedkoop gedaan worden met zeefdruk, of door inktjetprinters.
geen polarisatie. Dit geeft nog twee voordelen: zwart op een OLED-scherm is echt zwart (de OLED is gewoon uit; bij LCD-schermen wordt zoveel mogelijk backlight tegengehouden om “zwart” te maken) en de inkijkhoek van OLED-schermen is vrijwel 90o naar beide kanten van de normaal. Daarnaast is de reactietijd van OLEDs veel lager dan die van LCD-schermen: 0.01ms versus 8-12ms. Dit komt doordat bij LCD-schermen een kristal fysiek verdraaid moet worden, terwijl bij OLED alleen een lampje hoeft te gaan branden. Door het eenvoudige productieproces is een OLEDscherm goedkoper dan een plasmascherm. Doordat het scherm zo dun is, is het mogelijk flexibele schermen te maken die je op kan rollen, of in kleding kan verwerken. Nadelen Het grootste probleem van OLEDs is hun levensduur. Normale OLEDs voor beeldschermen gaan zo’n 5.000 uur mee (tegenover 60.000 uur voor TFT-schermen). Het probleem ligt vooral bij de blauwe OLED, die veel sneller stukgaat dan de rode en groene, waardoor het beeld snel verkleurt. Er wordt onderzoek gedaan om de levensduur te verbeteren, en er zijn intussen blauwe OLEDs die 80.000 uur meegaan. Deze zijn gebaseerd op fosforescentie in plaats van fluorescentie, waarbij de elektronen niet direct terugvallen in de HOMO, maar via een andere toestand gaan. Hierdoor wordt meer energie effectief benut en gaat het materiaal langer mee. Een ander nadeel van OLEDs is dat ze slecht tegen vocht kunnen, dus OLED-schermen moeten goed geseald worden. Hoe lang nog?
Figuur 4: De opbouw van een OLED-scherm. De pixels kunnen apart worden aangestuurd door de matrix die gevormd wordt door de kathode en anode. Figuur ontleend aan [1]. Voordelen Het voordeel van OLED-schermen ten opzichte van LCD-schermen is dat ze zelf licht geven en geen backlight nodig hebben. Doordat LCD-schermen gepolariseerd licht gebruiken, valt sowieso ongeveer de helft weg, daarnaast zorgen kleurfilters voor nog eens tweederde verlies. Al dit verlies hebben de OLEDschermen niet, want OLEDs zijn in elke denkbare kleur te maken, dus geen kleurenfilters, geen backlights en
Tijdens de Consumer Electronics Show in januari 2007 toonde Sony twee OLED-schermen, een van 11 inch (1024*600 pixels) en een van 27 inch (1920*1080 pixels full-HD), beide slechts 5 mm dik en een contrastratio van een miljoen tegen een. In oktober kondigde Sony aan vanaf december 2007 OLED-schermen te gaan verkopen in Japan. Andere fabrikanten zijn ook bezig; er zijn camera’s met OLED-displays en Motorola en Samsung maken telefoons met OLED-scherm. Voor het eind van het 2008 kunnen wij ook genieten van HD-tv op OLED-schermen. Bronnen 1. “Overview of OLED Display Technology”, Homer Antoniadis, datum onbekend. 2. “Organic light-emitting diode”, Wikipedia (en) 3. “High efficient and stable inverted bottom-emission organic light emitting devices”,Ta-Ya-Chu, Appl.Phys. Lett. 89, 1-8-2006
29
Olie
Een zwar(t)e tijdbom? Pim Muilwijk $ 97,19 (€ 64,91), is de prijs van een vat olie (±159 L) op het moment van schrijven. Hij is met ongeveer 44% gestegen in een kwartaal en het zal waarschijnlijk niet lang meer duren voordat de magische grens van $ 100 overschreden wordt, als deze trend zich voortzet. Steeds vaker bericht het journaal over stijgende energieprijzen of de gevolgen daarvan. Wat is hier aan de hand?
Hij bedacht dat de olie van een bepaald veld op een gegeven moment op zou kunnen raken en dat de snelheid waarmee dat gebeurt voorspeld kan worden. In zijn dagen werd er veel meer olie gevonden dan er gebruikt werd, dus in eerste instantie werd hij vierkant uitgelachen, maar toen de olieproductie terug begon te lopen en het aantal vondsten van olievelden daalde werd zijn theorie weer uit de oude doos gehaald.
Het zou kunnen zijn dat de productie van olie nu eenmaal duur is, maar dat blijkt niet zo te zijn. In SaoediArabië kost het bijvoorbeeld maar $ 2 om een vat ruwe olie uit de grond te pompen, dit wordt echter voornamelijk gedaan door haar nationale oliemaatschappij, Saudi Aramco (de grootste ter wereld), en is daardoor ontoegankelijk voor westerse oliemaatschappijen. Die kunnen echter wel terecht in Venezuela of Azerbeidzjan waar ze het zwarte goedje voor $ 5 - $ 7 uit de grond halen. Natuurlijk komen hier nog wel kosten bij voor het opzetten van de boorinstallatie. Dit is bij elkaar zo’n $ 5 - $ 7 per vat[1]. Dus, hoe het ook bekeken wordt, echt veel kost het produceren niet. Verdienen oliemaatschappijen dan grof geld aan prijzen die ruim vijf keer hoger liggen dan de productiekosten?
Deze theorie stelt dat olieproductie een klokvormige curve volgt (normale verdeling). In deze curve wordt olieproductie uitgezet tegen de tijd. De curve heeft een maximum op het punt waar de olieproductie het hoogst is, dit punt wordt “Hubbert’s peak” genoemd en wordt bereikt als de helft van een bepaald olieveld is opgepompt.
Ook dit is niet het geval. Grote oliemaatschappijen zoals ExxonMobil raffineren meer ruwe olie dan ze zelf oppompen. Dit wil zeggen dat ze ruwe olie op de wereldmarkt moeten kopen (tegen recordprijzen) terwijl brandstofprijzen amper zijn gestegen. Diesel bijvoorbeeld steeg in Nederland over dezelfde periode met 12% en benzine met 4%[2].
Deze formule kan niet alleen gebruikt worden voor een bepaald olieveld, maar ook voor de olieproductie van een land, of zelfs de wereld. Bovendien beperkt hij zich niet tot olieproductie, maar kan bijvoorbeeld ook voor gas- of kolenproductie gebruikt worden en zelfs voor splijtstoffen.
Uiteindelijk komt het erop neer dat de overheid zich er mee gaat bemoeien. In vrijwel elk land betaal je belasting over je olie. In de Verenigde Staten is dit zo’n 40% en in Rusland zelfs 90%[1]. Dit maakt de prijs gigantisch hoog. Toch kan de overheid dit doen, want de vraag naar olie is nog nooit zo hoog geweest en zal waarschijnlijk alleen maar stijgen. Er is echter wel een probleem. Als je olie (steeds sneller) uit de grond pompt, zal het op een gegeven moment opraken, want er wordt vrijwel geen nieuwe olie meer gevormd. Een theorie die vaak gebruikt wordt om dit te illustreren is de Hubbert Peak Theory. Deze theorie werd in 1956 gepubliceerd door Marion King Hubbert[3], een geowetenschapper die werkte bij een onderzoekslaboratorium van Shell in Texas. 30
De curve wordt gegeven door:
Waarbij Q de olieproductie geeft als functie van de tijd en Qmax de totale hoeveelheid olie van het veld is; a en b zijn constanten.
Belangrijk om hierbij te vermelden is dat deze formule uitgaat van een aantal aannames[4]: 1. Betaalbare prijzen voor consumenten en winst voor de eigenaren van de grondstof 2. Stabiele markten 3. Exponentiële toename van de consumptie 4. Het beeld bij de producenten en consumenten dat er oneindige hoeveelheden grondstof zijn. 5. Redelijke schattingen van de hoeveelheid totale grondstof die makkelijk te winnen is, inachtname van productiekosten, winstmarges en technologische ontwikkelingen
Leuk om te noemen is dat de gasprijs in Nederland gekoppeld is aan de olieprijs. Dit wil zeggen dat wanneer de olieprijs stijgt, zoals deze het afgelopen jaar heeft gedaan, de gasprijs ook stijgt. We betalen dus momenteel kunstmatig te veel voor ons gas. Dit verschil, wat geschat wordt op 400 miljoen euro, gaat naar de overheid en wordt gebruikt voor subsidies[9].
Figuur 1: Plot van Hubberts voorspelling samen met plot van meetwaarden van de olieproductie van de Verenigde Staten. Hubbert voorspelde in 1954 correct dat de olieproductie in de Verenigde Staten haar piek zou bereiken rond 1970, zoals te zien in Figuur 1. Zijn voorspelling over het pieken van globale olieproductie in 1995 kwam niet uit, vanwege politieke factoren zoals de oliecrisis in 1970. Maatschappelijk gezien is deze curve ook erg belangrijk. Het geeft namelijk een beeld van hoe een economie reageert op de beschikbaarheid van olie. Als de curve stijgt is de olie vrij voor handen en goedkoop, maar als de piek eenmaal bereikt is, wordt de olie schaarser en zal deze duurder worden naarmate het steeds moeilijker wordt om het uit de grond te halen. Als de wereldpopulatie blijft stijgen zal er op een gegeven moment een punt komen waarop de wereldbehoefte aan olie groter zal zijn dan de wereldproductie. De prijzen zullen dan buitenproportioneel hoog worden en op olie gebaseerde economieën zullen in elkaar zakken[5]. Misschien zullen er zelfs oorlogen gevoerd worden om de laatste beetjes. Ook in Nederland moeten we op onze tellen passen. Nederland importeert namelijk relatief veel olie. In 2004 produceerden we in Nederland ongeveer 15 ML olie terwijl we zo’n 150,5 ML gebruikten. We importeerden netto 146 ML[6]. In 2006 was dit al 149 ML. Hiermee scoorden we 11e in de lijst met landen die de meeste olie importeren[7]. Vandaag de dag gebruiken we zo’n 160,8 ML per jaar[8]! Dit betekent dat we ongeveer 91% van ons oliegebruik moeten importeren. Dit laat duidelijk zien hoe afhankelijk Nederland is van olieproducerende landen, mochten wij niet meer in staat zijn olie te importeren dan zou dat desastreus zijn voor onze economie. We hebben een klein voordeel met onze gasvoorraad, maar onze economie is zo berust op de beschikbaarheid van olie dat deze in elkaar zal klappen.
Maar hoe kan dit probleem dan opgelost worden? Eigenlijk zou olie nu veel duurder moeten zijn om de vraag te kunnen controleren en meer tijd te creëren voor een geleidelijke overgang naar een nieuwe energiebron, want dat is eigenlijk de enige oplossing. Maar goedkope energie betekent een voorspoedige economie en er is geen regering die het initiatief neemt om dat in te perken en daardoor haar economie kunstmatig de kop in te drukken. Aan de andere kant, als de olie eenmaal op begint te raken zal deze toch veel duurder worden, dus het blijft uitstel van executie. Het is om een aantal redenen helemaal niet gemakkelijk om een vervanger voor olie te vinden. De eerste daarvan is de enorme energiedichtheid van olie. Bijvoorbeeld, een gemiddelde auto van 1000 kg rijdt 12 km op 1 liter brandstof en kan daarbij 5 personen en bagage vervoeren, volgens Europese milieunormen moet dit zelfs 1 op 20 worden in 2012[10]. Er zijn maar weinig substanties die zo energierijk zijn en tegelijkertijd eenvoudig te winnen en transporteren zijn. Ten tweede is olie verder een grondstof voor veel chemische processen, zoals het maken van plastics, kunststoffen en pesticiden. Maar ook de voedselindustie wordt sterk beïnvloed door olie. Landbouwmachines rijden op brandstoffen die gemaakt worden van olie. Wat zijn dan de alternatieven? De meest bekende zijn natuurlijk windmolens en zonnecellen. Het grote probleem hiervan is echter dat de productielijnen en benodigde technologie allemaal op machines berusten die uiteindelijk weer van olie afhankelijk zijn. Bovendien werken windmolens niet als er geen wind staat en zonnecellen niet als de zon niet schijnt. Toch is er een interessante ontwikkeling gaande op dit gebied, waarbij hulp uit een onverwachte hoek komt. Prins Hassan bin Talal van Jordanië en tevens de huidige president van de club van Rome heeft namelijk een plan aan de club van Rome gepresenteerd om 0,3% van de woestijnen in het Midden-Oosten en Noord-Afrika te gebruiken als thermisch-elektrische zonnefabriek. Het idee is simpel: zet een grote hoeveelheid spiegels neer die de zonnestralen op een klein oppervlak concentreren, waardoor het op dat punt extreem warm wordt. Met deze energie kan water omgezet worden in stoom en met deze stoom kan genoeg elektriciteit opgewekt worden om heel Europa van stroom te voorzien. 31
Dit plan is zelfs zo vatbaar dat de club van Rome tien miljard euro bij Brussel wil lospeuteren om het project te kunnen uitwerken[11]. Dit is niet raar, want het systeem heeft zich al bewezen. Van 1982 tot 1988 produceerde eenzelfde installatie, “Solar One” genaamd, al 10 MW in de Mojavewoestijn in Californië (Verenigde Staten). Deze installatie gebruikte echter water/stoom als warmteoverdrachtsvloeistof in de centrale ontvanger. Hierdoor ontstonden er enkele problemen met betrekking tot opslag en doorlopende operatie. Daarom werd hij geüpgradet naar “Solar Two” (Figuur 2) die opereerde van 1996 tot 1999. “Solar Two” gebruikte een vloeibaar zout als warmteoverdrachtsvloeistof en had dezelfde capaciteit. Bovendien genereerde hij ook stroom als het bewolkt en zelfs als het al donker was.
Figuur 2: Solar Two in actie. Er is nog een aantal andere oplossingen zoals nucleaire energie, brandstofcellen en biobrandstof. Maar weer geldt dat deze uiteindelijk toch afhankelijk zijn van olie. Splijtstof moet gewonnen, verwerkt en getransporteerd worden. Brandstofcellen hebben ook brandstof nodig en vaak wordt deze brandstof gemaakt uit gas of olie. Bovendien wordt in verschillende typen brandstofcellen platina gebruikt en dat is niet het meest toegankelijke of goedkoopste metaal ter wereld. Biobrandstof moet verbouwd worden en om aan de huidige brandstofvraag te voldoen zou ontzettend veel landbouwgrond nodig zijn, landbouwgrond dat eigenlijk bestemd is voor voedselproductie. Bovendien kan zo’n gigantische hoeveelheid landbouwgrond alleen maar bewerkt worden met zware landbouwmachines, die weer van olie afhankelijk zijn. Als we Hubberts theorie mogen geloven zijn we deze aarde ontgroeid. Door de huidige energiebronnen uit te buiten is de populatie ontzettend snel gestegen en nu de energie op begint te raken kunnen we deze niet meer in stand houden als er niet iets bedacht wordt. 32
Kernfusie biedt wellicht nog gunstige perspectieven, maar is commercieel gezien eigenlijk nog toekomstmuziek. De eerste kernfusiereactor waarvan verwacht wordt dat deze meer energie (in de vorm van warmte) zal genereren dan dat er ingestopt dient te worden, de ITER, zal pas in 2016 gaan opereren. Hij zal ongeveer 500 MW genereren, maar deze warmte zal niet gebruikt worden voor energieproductie. Bovendien kan hij dit maar 400 seconden volhouden[12]. Niemand weet hoe de aarde er over 25 jaar uit zal zien, maar laten we hopen dat het niet uitmondt in een ravage. Referenties: 1. http://money.cnn.com/2007/11/05/ news/companies/exxon_oil/index. htm?postversion=2007110613, CNNMoney, 21-11-2007 2. http://www.shell.com/home/page/nl-nl/app_profile/nl-nl_hoeveelkost.html, Royal Dutch Shell, 4-12-2007 3. Nuclear Energy And The Fossil Fuels, M. King Hubbert, Juni 1956 4. Hubbert’s Petroleum Production Model: An Evaluation and Implications for World Oil Production Forecasts, Alfred J. Cavallo, Natural Resources Research,Vol. 13,No. 4, December 2004 5. http://www.arabianbusiness.com/504237global-market-crash-imminent-warns-expert, ArabianBusiness, 11-12-2007 6. https://www.cia.gov/library/publications/ the-world-factbook/geos/nl.html, CIA Factbook, 24-11-2007 7. http://www.eia.doe.gov/emeu/cabs/ topworldtables1_2.htm, Energy Information Administration, 24-11-2007 8. http://tonto.eia.doe.gov/country/country_ energy_data.cfm?fips=NL, Energy Information Administration, 24-11-2007 9. http://www.energie.nl/index2.html?evn/2004/ evn04-040.html, Energieonderzoek Centrum Nederland, 11-12-2007 10. http://www.volkskrant.nl/economie/article487454.ece/Amerikaanse_auto_s_in_2020_ moeten_40_procent_zuiniger, de Volkskrant, 14-12-2007 11. http://www.wereldomroep.nl/actua/ europa/071129-zonne-energie-woestijn, Wereldomroep, 12-12-2007 12. http://en.wikipedia.org/wiki/ITER, Wikipedia ITER, 18-12-2007
Excursie Philips
3D-schermen en webcam-algoritmen Matthijs Oomen Op vrijdag 7 december 2007 waren we met vier mensen (Pim Rossen, Maarten Flink, Jeroen Vonk en ikzelf) aanwezig bij Meet Philips Research. Dit is een dag waarin Philips op de High Tech Campus laat zien waar ze allemaal mee bezig is en waar je kunt komen te werken als je bij hen wilt gaan werken. Om elf uur werden we, nadat we de mevrouw van de organisatie duidelijk hadden gemaakt dat we maar met vier mensen aanwezig waren en niet met tien, in gebouw 34 ontvangen met koffie en cake, wat we ons natuurlijk erg goed lieten smaken. In de hal hingen een aantal 3D-televisieschermen. Deze werden zeer geïnteresseerd bekeken vanuit alle standpunten. Om half twaalf begon de eerste presentatie, gehouden door mr. Aerts, de onderdirecteur van Philips Research. Hij hield een leuk praatje over de ontwikkeling van Philips door de tijd heen en de opzet van het bedrijf vandaag de dag. Hierna konden we kiezen tussen drie verschillende presentaties over drie verschillende gebieden waar men zich mee bezig houdt op de High Tech Campus. Dit waren Health Care, Technology en Life Sciences. Wij kozen voor het laatste en we kregen een presentatie over Web 2.0 en hoe de virtuele wereld en de echte wereld steeds dichter bij elkaar komen te liggen. Wat bij deze presentatie erg leuk was om te zien waren verschillende personen, die hun virtuele persoon lieten zien. Hierbij zijn zeer verschillende inzichten. De ene persoon geeft zich redelijk waarheidsgetrouw weer en de andere neemt een compleet andere persoonlijkheid aan. Om 13.00 uur was het tijd voor de lunch, die zeer goed georganiseerd was. Verschillende broodjes met vis, vlees en kaas stonden klaar toen we uit de zaal van de presentaties kwamen. Hier hebben wij ons (meer dan) vol gegeten, zodat we er weer een paar uur tegenaan konden. Dit was vooral voor Jeroen nogal nodig, omdat hij ’s middags nog 4,5 uur naar Friesland moest reizen met de trein. Na de lunch was het tijd voor de twee demonstraties die ons te wachten stonden. Wij mochten eerst naar het Trimension-project. Dit is een informatica-gericht project. Ze lieten ons hier eerst een kleine presentatie zien, waarna ze twee kleine demonstraties gaven.
De eerste daarvan was een beeldscherm wat door een algoritme een scherper beeld gaf, omdat het minder schokte. De tweede demonstratie was met een webcam, die ervoor kon zorgen dat degene waartegen je spreekt je kamer niet kon zien achter je. Er werd een beeld geprojecteerd van bijvoorbeeld een strand, waarna je wel het beeld in kunt lopen en je gesprekspartner jou kan zien, maar de rest van je kamer niet. Na drie kwartier gingen we naar de tweede demonstratie, die ging over het versturen van een signaal met ultrahoge frequentie. Bij het versturen van het signaal door water gebruikt men een frequentie van 5 MHz. Door lucht kon het niet met zo’n hoge frequentie, dus gebeurde het daar met 200 kHz. We konden zien dat, als er een hand tussen de zender en de ontvanger kwam, het signaal niet meer doorkwam (niet geheel onlogisch, maar toch) en dat het signaal later kwam als de ontvanger verder weg werd geplaatst. Deze demonstratie was erg kort, waardoor we weer te vroeg terug waren bij de zaal voor de presentaties. Er volgden hier ook nog een paar presentaties die vooral gericht waren op recruitment. De eerste van deze twee was onvoorbereid en dat was behoorlijk te merken, waardoor dit erg tegen viel. Hierna was het de beurt aan iemand die een stage deed bij Philips en wat zijn ervaringen daarmee waren. Als afsluiting van de presentatie volgde nog een borrel in een ander gebouw. Hier konden we de dag evalueren onder het genot van een koud Brabants pilsje. Met de zojuist gescoorde tasjes met informatie gingen we tenslotte weer richting bushalte om te beginnen aan onze reis naar de verschillende uithoeken van Nederland. Maarten was met 20 minuten thuis, terwijl Jeroen en ik er zelf behoorlijk wat langer over deden. Pim was ondertussen alvast maar weggegaan voor de borrel, omdat hij nog andere dingen te doen had. Alles bij elkaar genomen kan ik zeggen dat het toch een geslaagde dag was bij Philips en heb ik geleerd dat het een bedrijf is waar over een heel breed gebied onderzoek gedaan wordt, wat er ook voor zorgt dat er veel verschillende disciplines met elkaar te maken krijgen. En dat is natuurlijk weer typisch AT.
33
Verjaardagen
Van wie krijgen we taart ? Januari 01 02 04 05 06 06 07 07 09 10 12 14 14 15 16 17 17 20 20 21 29 30
Maart Saskia Schildkamp Daan van der Gun Joram Boegborn Paul Straathof Sander Buijs Ruud Meulenbroek Denise Leusink Jeroen Meijer Alex Louwes Jens Schumacher Bas Joosten Justin Schaffer Mark Valkering Klaas Bootsma Sebastiaan Waanders Danny Bruins Roy van Koten Bart Claessen Marius van Voorden Luitzen Hietkamp Michel Zoontjes Nander Alblas
21 21 20 21 21 22 21 20 22 21 23 19 23 23 23 22 23 20 20 19 21 20
Fons Schreurs Auke Been Jouke Boersma Wietse Offringa Rik Spaninks Tjalling de Boer Felix Moog Ludo Verduin Reinoud Kruithof Feite Klijnstra Cor Molenaar Johan Smits Alex van der Pennen
21 20 21 21 22 20 21 22 22 21 23 21 19
Februari 01 03 05 10 11 12 13 15 17 20 26 26 28
34
02 04 12 14 15 16 17 17 22 23 23 25 26 28 29 30 31
Pim Bullee Kelvin Kleist Danny Slotboom Niels Braaksma Wilbert van de Ridder Ivan van der Kroon Leon Eilders Robert Landheer Sven Krabbenborg Vincent Donselaar Kevin van der Poel Klaas Jan Russcher Roel Engels Nick Gralike Ellen Norde Jeffrey Hagen Simon Reuvekamp
19 21 22 18 20 22 21 21 22 21 19 20 20 19 21 19 22
Jasper de Gunst Niki Kluit Robbert-Jan Koebrugge Gertjan van Dijk Philip Emmens Jasper Diephuis Sebastian Yap Floris Boel Robert Kommer Remco Olimulder Moniek Hueting Tom Wensink Marko Beekman Roeland Ruiter
20 20 22 21 22 22 21 23 21 19 19 18 19 25
April 05 07 08 10 10 17 17 22 23 24 25 26 27 27
Puzzel
Woordzoeker
ACTIVITEITEN ADVERTENTIES ASTATINE ATTENCIE ATTENTIE BEAMERS BUCOM COLOFON COLUMN
DSM INHOUDSOPGAVE LASERGAMEN LOTUSTYPE MICROVISION OLED OLIE OPRICHTER PERIODIEK
PHILIPS PUZZEL REDACTIONEEL SPEELGOED TECHNIEK VERJAARDAGEN VOORPAGINA VOORZITTER ZWERMROBOTS
35
Colofon
Wie maken de ATtentie? De ATtentie is de periodiek van S.V.A.T. Astatine die vijf maal per jaar verschijnt. De ATtentie wordt verspreid onder de leden van Astatine en de medewerkers van de opleiding Advanced Technology aan de Universiteit Twente. Jaargang: 2 Nummer: 2 Editie: 6 Oplage: 450 Verschijningsdatum: januari 2008 Redactie: Maarten Flink Pim Rossen Geert Folkertsma Pim Muilwijk Jochem Giesbers Ben van der Harg Rolf Vermeer
Eindredacteur (Bestuur) Hoofdredacteur Redacteur Redacteur Redacteur Redacteur, Opmaak Redacteur, Opmaak
Adresgegevens: S.V.A.T. Astatine t.a.v. ATtentie Postbus 217 7500 AE Enschede Tel. 053 4894450 Bank: Postbank 1489463
[email protected] http://www.astatine.utwente.nl Met dank aan: Maarten Flink, Geert Folkertsma, Jochem Giesbers, Ben van der Harg, Pim Muilwijk, Ellen Norde, Remco Olimulder, Matthijs Oomen, Arie Rip, Pim Rossen, Jelle van der Veen, Rolf Vermeer, Hein Verputten, Jeroen Vonk, 2e bestuur der S.V.A.T. Astatine en BuCom. Kopij kan op bovengenoemde adressen in .doc of .txt formaat aangeleverd worden. Eventuele afbeeldingen of foto’s kunnen bij de tekst gebundeld worden in een .zip bestand. De deadline voor de volgende ATtentie: 9 maart 2007 © S.V.A.T. Astatine 2008 De auteurs zijn zelf verantwoordelijk voor de inhoud van de geschreven stukken. De redactie behoudt zich het recht ingezonden stukken te wijzigen of te weigeren.
36
To make smaller chips... ...we are looking for the biggest brains.
ASML ontwikkelt de snelste en nauwkeurigste ic-productiesystemen ter wereld. Door continu innovatieve technologie toe te passen, kunnen we onze klanten – de grote chipfabrikanten – voorzien van systemen waarmee zij de Wet van Moore kunnen blijven volgen. Om de technologie van morgen waar te maken, is ASML op zoek naar de beste en vooral de meest gedreven technici, die in staat zijn om technologische grenzen te verleggen. Bezit jij (bijna) een bachelor-, master- of PhD-graad in natuurkunde, wiskunde, werktuigbouwkunde, softwaretechnologie, elektrotechniek, mechatronica of technische bedrijfskunde? En wil je jouw en onze grenzen verleggen? Stuur ons vandaag je cv.
www.asml.com/toptechnici
We weten dat jullie nu niet willen horen hoe leuk het is om bij Fluor te werken, één van de grootste contractors ter wereld en dat we een internationaal bedrijf zijn met Global Opportunities waar momenteel, wereldwijd 40.000 mensen werken.
Daarom een fantastisch fijne studieperiode toegewenst!! Maak er iets geweldigs van!
FLUOR
®
Wil je straks weten wat de stage en/of afstudeermogelijkheden zijn? Kijk op www.fluor.nl voor meer info.
