Design Principles blijft stevig verankerd in gedachtengoed Wim van der Hoek

Design principles voortaan Design Principles for Precision Engineering

‘Design Principles’ is een van de meest gerenommeerde trainingen van Mechatronics Academy en High Tech Institute. Onze 'mechatronicamannen' Jan van Eijk en Adrian Rankers vernieuwden de training en vroegen Huub Janssen als voorman. Het fundament dat de vermaarde hoogleraar Wim van der Hoek legde, blijft een stevig anker. Grootste veranderingen zijn nieuwe topexperts en nieuwe aandachtsgebieden. De training heet voortaan Design Principles for Precision Engineering.

Het is behoorlijk gewaagd om een van de meest gerenommeerde trainingen in hightech Nederland stevig onder handen te nemen. Toch zat er niets anders op. Piet van Rens, lange tijd het gezicht van de cursus, wilde zijn werk als docent constructieleer fors beperken. Hij heeft erg veel lol in de projecten die hij onder meer voor ASML doet, maar zijn agenda zit gewoon te vol.

Mechatronics - 20180417-piet-van-rens-dsc_0600_01
Piet van Rens was jarenlang het gezicht van de ‘Design principles’-training. Hij is nog wel trainer, maar niet langer trekker.

 Dus moesten Van Eijk en Rankers op zoek naar opvolgers. Ze grepen de gelegenheid aan om de training te vernieuwen. Na ruim een jaar staat er nu een training met een ijzersterk team specialisten uit de Nederlandse precisiewereld. Naast Van Rens staat daarin een handvol topexperts opgesteld om de cursusdeelnemers onder te dompelen in zowel vertrouwde fundamentele kennis en inzichten, als relevante toevoegingen aan het vakgebied constructieleer.

Tot de nieuwe gezichten behoren Huub Janssen van het Maastrichtse Janssen Precision Engineering, Chris Werner en Roger Hamelinck van Entechna Engineering uit Eindhoven, de Twentse hoogleraar precision engineering Dannis Brouwer en Kees Verbaan van NTS.

Bij de première, afgelopen juni 2018, bleek dat de opzet van Van Eijk en Rankers is geslaagd. De vernieuwde training draaide toen met volle bezetting en een gemiddelde score van 8,4.

De kennis en ervaring voor de contructieleer-training ‘Design principles’ stamt uit de school van Wim van der Hoek, de vermaarde hoogleraar precisietechnologie waaraan de Nederlandse hightech veel van zijn constructieprincipes en -kennis te danken heeft. Van der Hoek bedacht in de jaren zestig en zeventig een aantal wezenlijke constructieprincipes, zoals de vermaarde gatscharnieren, waarmee machinebouwers nanometerprecisie konden bereiken.

Daarnaast had hij een hobby waarmee hij grote bekendheid verwierf. Van der Hoek verzamelde projecten met constructiefouten en nam die op in hoofdstuk 13 van zijn beruchte Des Duivels prentenboek. 'Dit naslagwerk werd zo bekend dat iedereen het een eer begon te vinden om daar met zijn constructie en verbeteringen in te komen', zegt Piet van Rens.

Van der Hoeks opvolgers, de hoogleraren Rien Koster en Herman Soemers, verrijkten die basis. 'De design principe-training nieuwe stijl borduurt voort op de legacy van principieel goed te construeren die we in Nederland al decennia hebben', zegt cursusleider Adrian Rankers van Mechatronics Academy, de partner die verantwoordelijk is voor alle mechatronicatrainingen binnen High Tech Institute. 

Mechatronics - 20181004-hti-design-principles-in-nieuw-jasje--huub-janssen
Huub Janssen is het nieuwe boegbeeld van de Design Principles-training. Net als Piet van Rens komt hij uit de leerschool van de hoogleraar Wim van der Hoek. De precision-engineer eerde zijn mentor door de nieuwe vergader- en demoruimte bij Janssen Precision Engineering naar zijn grote inspirator te vernoemen.

De ge-update training heeft talloze nieuwe elementen. Er is bijvoorbeeld meer aandacht voor demping en geavanceerde elastische elementen met een wat grotere slag. Elastische elementen zijn in hun bewegingsmogelijkheid vaak beperkt, maar er zijn concepten om toch grotere slagen te realiseren. Dit is een van de onderzoeksonderwerpen van de Twentse hoogleraar Dannis Brouwer, die een dag van de training over flexure mechanismes invult.

Brouwer behandelt ook energiecompensatie- en zwaartekracht-compensatie-technieken (denk aan de keukenkastjes die je verticaal open en dicht kunt doen en in iedere stand blijven staan, terwijl ze makkelijk omhoog en omlaag bewegen). 'Daar horen ook balansmassa-achtige zaken toe', zegt Adrian Rankers. 'Zoals in een complex robotsysteem waar je probeert om de reactiekrachten op de vloer weg te krijgen door een ander lichaam gelijktijdig de goede bewegingen te laten maken die de krachten precies compenseert. Dat kan ingewikkeld zijn, dus hebben we dat energy compensation genoemd. Maar je kan het ook energy balancing noemen.'

Rankers benadrukt dat de 'mechatronische context' in de hele training terugkomt. 'Aan de ene kant zorgt die voor aanvullende eisen aan de mechanica, aan de andere kant biedt deze ook alternatieve oplossingsruimte. Als je vroeger een positioneersysteem maakte, dan deed je dat met een nokkenaandrijving en een aandrijfketen tot aan het element dat je goed moest positioneren. In die keten kom je dan allerlei wrijving en slapte tegen - allemaal heel vervelend. Maar in een mechatronisch bewegingssysteem heb je sensoren op je payload. Die zeggen precies wat de positie- of positiefout is. In principe zal het je dan worst wezen of er tussendoor een beetje wrijving of speling zit, want die informatie heb je en kun je meteen compenseren. Dit soort trends maken dat de onderwerpkeuze voor de Design Principles-training verschuift, al blijft het natuurlijk wel zo dat je met rammelende mechanica nooit een hoogwaardige systeemoplossing kunt krijgen', benadrukt Rankers. 'In de minder belangrijke topics hebben we een beetje gesneden om ruimte te maken voor nieuwe onderwerpen.'

Mechatronics - 20120702-adrian-322-rankers-uitsnede
'We hebben hier een jarenlange traditie van principieel goed construeren', zegt Adrian Rankers, directeur van Mechatronics Academy. 'Wim van der Hoek is daarmee begonnen, Rien Koster en Herman Soemers hebben dat voortgezet.'

Trekker Huub Janssen heeft zich ten doel gesteld om de designprincipes-trainingen in de geest van Van der Hoek vorm te geven. 'We hebben het over design principles for precision engineering. Dat is de wereld van complexe machines en instrumenten voor de chipindustrie, astronomie en ruimtevaart. Om nauwkeuriger dan een micrometer te positioneren kun je niet zomaar standaard functie-elementen als lagers gebruiken. Dan kom je bij elastische elementen, geen wrijving en dat soort zaken. Dan wordt het spannend, want daar schurk je heel dicht tegen de fysica aan.'

Janssen zegt dat constructeurs moeten herkennen dat ze daarvoor geen standaard onderdelen uit de catalogus kunnen kopen. Ze moeten er iets verder over nadenken, alle problemen analyseren die zich kunnen voordoen. Dan moet je gedachte-experimenten doen: waar kan het misgaan? Als je dat kunt zien is de oplossingsrichting dichtbij.

Tijdens zijn parttime hoogleraarschap vroeg Van der Hoek zijn studenten om gedachte-experimenten doen. Janssen: 'Ik kan me nog herinneren dat Van der Hoek zijn studenten vroeg om in gedachten in een kogellager te kruipen, zich de buitenring en binnenring voor te stellen met allemaal kogeltjes ertussen. We moesten onszelf zo klein maken dat we tussen die ronddraaiende kogels zaten. Dan zie je dat de kogel aan de ene kant tegen de ring ligt en aan de andere kant speling heeft. Dan zie je dat een kogel niet helemaal rond is, butsen heeft en niet mooi ronddraait. Je hoeft dus niet heel veel ervaring te hebben, maar vooral verbeeldingskracht.'

Niet voor niets wil Janssen de training vooral verrijken met ervaring en oefeningen. 'Belangrijk zijn de oplossingsrichtingen. Ik heb niet zoveel met formules. Die zijn ook nodig, maar uitrekenen is de laatste tien procent. Constructeurs moeten vooral gevoel krijgen voor de details. Waar moeten ze op letten? Hoe lossen ze het op? Je moet eerst weten waar het mis kan gaan en een goede conceptuele richting bedenken. Ik wil vooral intuïtie bijbrengen. De rekentechniek komt daarna.'

Hij introduceert vooral cases, net zoals Van der Hoek dat deed in zijn Des Duivels prentenboek. 'Deelnemers gaan daarmee zelf en in groepjes aan de slag. Daarna bespreken we het in de grote groep. Ik wil geen college, maar vooral interactie.'

Oefeningen, interactie en het werken aan praktijkcases zijn onderscheidende factoren in de constructieleer-training die Mechatronics Academy en High Tech Institute op de markt brengen. Bij andere organisaties is de training ook verkrijgbaar als driedaagse variant.

Piet van Rens heeft ook ervaring als trainer voor deze driedaagse variant. Hij wil onderstrepen dat deelnemers in de korte versie toch echt wat missen. 'Sommige opdrachtgevers stellen de design principles-training verplicht aan detacheerders. Sommige ingenieursbureaus kiezen dan op basis van kosten of voor een versie die in de avonduren draait.'

Dat vindt Van Rens een minder verstandige keuze. Oefeningen vormen namelijk de meest waardevolle onderdelen van de Design Principles-training. Die zorgen ervoor dat de stof echt beklijft en de deelnemers de stof daadwerkelijk doorgronden en op hun werk kunnen toepassen. Juist dat hands-on element sneuvelt in de verkorte versie. 'De driedaagse en avondtrainigen zijn niet slecht, maar het blijft stof afraffelen in korte tijd. Zeker na een gewone werkdag zijn mensen in de avonduren gewoon moe. Als je alleen maar zendt, dan is het effect echt minder', aldus Van Rens.

Aanbeveling door oud-cursisten

Aan het einde van de training vullen cursisten een evaluatieformulier in. Op de vraag: 'In welke mate wil je deze training aanbevelen aan anderen?' kwam een gemiddeld cijfer van 7.7 op een schaal van 1 - 10.

High Tech Institute organiseert de training
'Design principles for precision engeering'
2 keer per jaar.
De volgende editie is 17 - 21 juni 2019. 


Cursusomschrijving