Heee,

Ik ben Splinther en ik studeer werktuigbouwkunde aan de TU Delft. Cool onderwerp!! Ik zal jullie hieronder een aantal tips en adviezen geven.

Als je echt een simpele proef wil doen zou ik een aantal vloeistoffen uitzoeken met verschillende viscositeiten die al wel gebruikt worden in de hydrauliek. Zo weet je dat ze in ieder geval goed zullen werken. Wat jullie dan gaan uitzoeken is wel het beste per bepaalt doel werkt. Ja kan online heel makkelijk kleine hydrauliek buisjes vinden, deze kan je dan vullen met wat voor vloeistof jullie ook willen. Je kan dan een opstelling maken met een drukmeter of bijvoorbeeld met een gewichtsmeter met een haak eraan. Hiermee kan je de hydraulisch kracht dan berekenen.
Voor de hydraulische cilinders zou ik gwn op aliexpress kijken. Leuk om de test ook te doen met huis tuin en keuken vloeistoffen bijvoorbeeld honing of iets dergelijks, zo zie je ook hoe die in vergelijking staan tot andere vloeistoffen. Je zou ook aan de gaan met een spuit, dit zal alleen moeilijker zijn om de kracht te berekenen.

Ik hoop dat jullie heirmee kunnen beginnen, als er nog meer vragen zijn hoor ik het graag!

Groetjes,
Splinther van Rappard
PWS Team
TU Delft

Beste Kaz Aalbers, Niels Looijer en Arjun Veeraraghavan,

Wat een leuke vraag, ik heb mij er even een beetje in verdiept. Ik ben toen tot onderstaande conclusie gekomen.

Voor aardwarmteboringen op een diepte tussen 1500 en 3000 meter is het type ondergrond erg belangrijk, omdat niet alle gesteenten geschikt zijn om warmte en water te geleiden. Uit verschillende wetenschappelijke artikelen en betrouwbare bronnen zoals TNO en NLOG blijkt dat vooral doorlatende sedimentaire gesteenten geschikt zijn voor geothermie, terwijl zouten en kleiige lagen zoveel mogelijk moeten worden vermeden.
Zandsteen wordt wereldwijd en ook in Nederland (zoals in Zuid-Holland) beschouwd als het meest geschikte gesteente voor aardwarmte. Dit komt doordat zandsteen een goede porositeit en permeabiliteit heeft: het bevat kleine open ruimtes waarin warm water zich kan verzamelen en het laat dit water ook goed doorstromen tussen de productie- en injectieput. Vooral het Rotliegend zandsteen en soms ook Trias-zandsteen worden in Nederland vaak gebruikt als geothermische reservoirs.

Ook kalksteen (carbonaten) kan geschikt zijn voor aardwarmte, vooral wanneer het natuurlijke scheuren of breuken bevat. In zulke gevallen kan dit gesteente namelijk ook voldoende doorstroming toestaan. In sommige landen wordt zelfs graniet gebruikt als warmtebron, maar dit gebeurt alleen wanneer het kunstmatig wordt gescheurd om de doorlaatbaarheid te verhogen (Enhanced Geothermal Systems, EGS). Dit is technisch complexer en duurder en wordt daarom minder vaak toegepast.

Daarentegen zijn sommige gesteenten juist ongeschikt of vormen ze risico’s. Zout- en evaporietlagen, zoals die uit de Zechstein-formatie, worden bij geothermie zoveel mogelijk vermeden. Zout lost namelijk op in warm water, waardoor het boorgat instabiel wordt en er ernstige corrosieproblemen kunnen ontstaan. Daarnaast kunnen zulke lagen de constructie van de put bemoeilijken. Klei en schalie zijn eveneens ongeschikt omdat ze vrijwel geen water doorlaten. Dit maakt ze waardeloos als reservoirgesteente. Bovendien kunnen kleilagen uitzetten als ze met water in aanraking komen, wat tot instabiliteit van de boorput kan leiden. Ook gesteenten met veel opgeloste mineralen kunnen problemen geven door afzettingen (scaling) van bijvoorbeeld kalk of zout, wat leidingen en warmtewisselaars kan verstoppen.

Samengevat: zandsteen is het meest geschikte gesteente voor aardwarmteboringen op 1500–3000 meter diepte, gevolgd door kalksteen onder de juiste omstandigheden. Zoutlagen moeten zoveel mogelijk worden vermeden en klei- en schalielagen zijn ongeschikt als aardwarmtereservoir. Deze inzichten worden ondersteund door onder andere TNO-publicaties en internationale geothermieonderzoeken.

Ik hoop dat jullie hier iets aan hebben, anders hoor ik het graaf!

Groet Splinther

Hoi Hanne en Iris,

Wat een leuk en origineel PWS-idee! Zeilen combineren met natuurkunde is echt een sterke keuze. Ik ben zelf ook een fanatiek zeiler!

Jullie zouden bijvoorbeeld kunnen denken aan een krachtsensor op de schoot om de spanning te meten en die te koppelen aan windsnelheid en -richting. Ook is het mogelijk om een windmeter en hoekmeting te gebruiken om de optimale zeilstand te bepalen. Daarnaast kunnen jullie een simpele indicator maken, zoals LED’s die laten zien of het zeil te strak of te los staat. Een andere optie is om eerst te testen met een modelboot om verbanden te vinden tussen wind, koers en spanning. Probeer daarbij ook de theorie erbij te betrekken, zoals lift- en weerstandskrachten op het zeil en hoe die veranderen met de hoek ten opzichte van de wind. Daar kan ik jullie altijd meer over vertellem als jullie dat leuk zouden vinden.

Houd er rekening mee dat de optimale spanning afhangt van de koers (aan de wind, halve wind, voor de wind), windvlagen en het type boot en zeil.Misschien helpt het om eerst één duidelijke onderzoeksvraag te formuleren, zoals: “Kunnen we de optimale schootspanning voorspellen op basis van wind en koers?” Zouden jullie met een iets concreter idee (bijvoorbeeld wat je precies wilt meten of maken) terug willen komen? Dan kan ik gerichter met jullie meedenken.

Groet Splinther

He Mats-vD en Luuk,

Goed dat jullie een hoofdvraag hebben! Wel een paar kanttekeningen.

• Maak het kleiner. Een hele prothesearm ontwerpen en bouwen is veel voor een PWS. Kies één onderdeel, bijvoorbeeld een hand die kan grijpen, of een elleboog die kan buigen.
• Maak de woorden meetbaar. Wat bedoelen jullie met “functioneel”, “veilig” en “betaalbaar”
• Bijvoorbeeld: een flesje van 500 g kunnen vastpakken, geen scherpe randen, materiaalkosten onder de €50. Dan kunnen jullie aan het eind testen of het gelukt is.
• Kies voor wie. Een prothese voor een kind of een volwassene, en welk deel van de arm mist? Zonder gebruiker is pasvorm en comfort lastig te onderzoeken.
• Medische eisen. Een echte medische goedkeuring halen lukt niet in een PWS. Richt je liever op de technische eisen die jullie zelf kunnen testen.
• Voeg ontwerp- en testvragen toe. Jullie deelvragen gaan nu vooral over literatuur. Bedenk ook deelvragen als: hoe testen we of ons ontwerp aan de eisen voldoet, en hoe kunnen we het verbeteren?

Tip: zoek eens naar e-NABLE. Dat is een groep die 3D-geprinte handprotheses ontwerpt, mooi als inspiratie.

Pas de hoofdvraag aan en laat maar weten wat jullie ervan maken!

Groet Splinther

Hoi Amelie, Jasper, Emille en Kirsten.

Mooi dat het nu beter gaat! Nu jullie de snelheid mogen kiezen, kan het model zich richten op de vlucht van het projectiel. De arm hoeft er niet in.

• Startwaarden: alles wat bij de start vastligt: snelheid, hoek, loslaathoogte, massa en afmetingen van het projectiel, een kleine tijdstap en de gegevens voor luchtweerstand (Binas). Splits de beginsnelheid in een horizontaal en een verticaal deel.
• Modelregels, in deze volgorde: krachten, versnelling, snelheid, plaats, tijd. Werk horizontaal en verticaal apart uit en let op welke kant de luchtweerstand op werkt.
• Voorwaarde: wanneer moet het model stoppen?
• Controle: draai eerst zonder luchtweerstand en vergelijk met jullie eigen berekeningen. Klopt dat, zet dan de luchtweerstand aan en probeer verschillende hoeken.
• Tegenwicht: met jullie gekozen snelheid kunnen jullie via energie terugrekenen hoe zwaar het tegenwicht moet zijn. Neem daarvoor een rendement aan en meet na de bouw hoe goed die aanname was.

Laat maar weten als er iets nog onduidelijk is of jullie hulp nodig hebben bij een vervolgstap!

Groet Splinther

Hoi Luuk,

Ik zou je zeker een beetje de goede richting op willen helpen. Ik heb dan wel eerst wat input van jou nodig, een iets duidelijkere richting en een hoofdvraag. Ga daar even over nadenken en kom dan bij mij terug. Dat oke?

Groet Splinther

He Kirsten,

Ik snap dan even niet helemaal wat jullie bedoelen. Je kan variabele alleen berekenen vanuit een uitgangspositie of een potentiele berekening. Kunnen jullie nog een keer duidelijk uitleggen wat jullie precies nodig hebben. Dan kan ik jullie op weg helpen met de berekeningen.

Groet Splinther

Hoi Jasper, Amelie, Emille en Kirsten,

Jullie hoeven niet alle variabelen vooraf te kennen. Meet de onbekende waarden en reken daarmee verder.

Zo kunnen jullie het aanpakken

• Energie als startpunt: De vallende tegenwicht verliest energie: E = m·g·h. Die energie gaat over in bewegingsenergie van de arm en het projectiel. Meet de massa en de valhoogte van de tegenwicht.
• Snelheid van het projectiel: Meet de worpafstand R en de worphoek θ. Zonder luchtweerstand geldt R = v²·sin(2θ)/g. Hieruit volgt v = √(R·g / sin(2θ)). Controleer dit met video-analyse in Coach 7.
• Rendement: Vergelijk ½·m·v² van het projectiel met de energie van de tegenwicht. De verhouding tussen die twee is het rendement van jullie trebuchet. Zo kunnen jullie ontwerpen met elkaar vergelijken.
• De slinger: Meet de trillingstijd T van de arm als je hem als slinger laat heen en weer gaan. Met T, de massa m van de arm en de afstand d van het draaipunt tot het zwaartepunt volgt de traagheid: I = m·g·d·T² / (4π²).
• Luchtweerstand: Reken eerst zonder luchtweerstand. Kijk daarna of hij bij jullie projectiel veel verschil maakt.

Snappen jullie nu welke richting ik op wil? Probeer het hier eens mee en laat mij weten waar jullie vastlopen dan kan ik julie daar verder helpen!

Groet Splinther

He Anna Sido,

Fijn dat het allemaal duidelijk is!

Korte beschrijvin van mijn project:
Wij moesten een robot programmeren die autonoom bepaalde taken moest verrichten in een bak met een zwarte vloer en houtte muren van ongeveer 20 cm hoog. Binnen deze bak moest de robot 3 verschillende witte stippen vinden en na deze 3 te hebben gevonden moest de robot automatisch uitgaan. Het moeilijke aan dit project was hoe je de robot de verschillende stippen liet vinden en hij niet 2 keer dezelfde zou vinden.
Is de opdracht zo een beetje duidelijk?

Groet Splinther

He Anna Sido

Leuke vragen! Per onderwerp vind je hieronder mijn antwoorden. Ik heb het allemaal even duidelijk proberen per vraag te ordenen en te beantwoorden zoals in jouw bericht.

1. Energieverbruik
Welke invloed heeft het gewicht van een robotarm op het energieverbruik?

Hoe zwaarder de arm, hoe meer energie hij kost. De motoren moeten de arm versnellen, afremmen en omhoog houden tegen de zwaartekracht in. Daarom maken fabrikanten armen van aluminium of holle gietstukken. Grote robots hebben vaak een veer of balanscilinder op de tweede as die een deel van het gewicht draagt. Een lichtere arm heeft wel een nadeel: hij buigt en trilt sneller, en wordt daardoor minder nauwkeurig. Het blijft dus een afweging.

Hoe kun je de bewegingen optimaliseren om minder energie te gebruiken?

Rustiger bewegen en niet onnodig wachten. Soepel versnellen en afremmen kost minder energie dan schokkerig bewegen. Een robot die snel beweegt en daarna stilstaat tot een andere machine klaar is, verspilt energie. Onderzoekers van de Chalmers-universiteit lieten robots daarom langzamer bewegen, zodat ze precies op tijd klaar waren. In tests op echte KUKA-robots scheelde dat tot 30% energie, zonder dat de robot langer over zijn taak deed.

Kunnen robots energie terugwinnen tijdens het afremmen?

Ja, maar vaak gebeurt dat nog niet. Bij afremmen werkt een elektromotor als dynamo en wekt hij stroom op. Meestal gaat die stroom verloren als warmte in een remweerstand. Sluit je meerdere robots aan op één gedeelde stroomkabel met een centrale opslag, dan kunnen ze die energie aan elkaar doorgeven. Tests met industriële robots lieten tot 20% besparing zien.

2. Duurzaamheid
Kunnen onderdelen van robots worden gerecycled of hergebruikt?

Ja, en hele robots worden zelfs vaak opgeknapt. De metalen delen (staal, aluminium, gietijzer) zijn goed te recyclen. Elektronica en kabels zijn lastiger. ABB koopt oude robots terug, haalt ze uit elkaar en knapt ze op. In 25 jaar hebben ze zo duizenden robots een tweede leven gegeven. ABB stelt dat een opgeknapte robot 75% van de CO2-uitstoot van productie bespaart vergeleken met een nieuwe. Let op: dat is hun eigen claim.

Worden onderdelen ontworpen met het oog op demontage en reparatie?

Grotendeels wel. Motoren, tandwielkasten en kabels zijn per as los te vervangen. Dat is ook nodig, want een robot gaat vele jaren mee en wordt onderweg meerdere keren gerepareerd. Juist daardoor kun je een robot helemaal uit elkaar halen en opknappen. Dit is ook een groot deel van de nakijkrubriek bij het vak robotica aan de TU Delft, dat heet maakbaarheid. Dit is dus geoogt op duurzaamheid.

3. Materiaalbehandeling
Hoeveel minder afval ontstaat door robotisering?

Daar bestaat geen algemeen getal voor. Het hangt sterk af van wat de robot doet. Het verschil zit vooral in nauwkeurigheid: een robot doseert lijm of lak elke keer precies even veel en maakt minder producten die weg moeten. Tip voor je verslag: zoek een concreet voorbeeld uit één sector, zoals lakstraten in de auto-industrie.

Kunnen robots defecten eerder detecteren?

Ja, met camera's en sensoren. Een robot zelf ziet geen fouten. Een camerasysteem kan wel elk product controleren, en een krachtsensor merkt als een onderdeel niet goed past. Robots bewaken ook hun eigen slijtage: als een motor meer stroom gaat gebruiken, wijst dat vaak op een onderdeel dat slijt.

Vermindert robotisering het aantal productiefouten?

Bij herhalend werk meestal wel. Een robot wordt niet moe en raakt niet afgeleid. Er is wel een kanttekening: zit er een fout in het programma, dan herhaalt de robot die bij elk product. Een mens merkt zoiets vaak sneller op. Op dit moment beginnen dit soort projecten op te komen maar wel alleen bij de simpelste taken door de kans op fouten die ik hierboven benoem.

4. Onderhoud en levensduur
Hoe wordt onderhoud aan industriële robots uitgevoerd?

Volgens een vast schema op basis van draaiuren. Vaste taken zijn het smeren van de tandwielkasten, het testen van de remmen, het controleren van kabels en het vervangen van de batterij die de positiegegevens bewaart. Hoe vaak je moet smeren verschilt per robot, meestal tussen 3.850 en 11.000 draaiuren. Steeds meer bedrijven kiezen voor voorspellend onderhoud: de robot meet zelf trillingen en stroomverbruik, zodat je onderdelen vervangt vlak voordat ze kapotgaan.

Hoe lang gaat een industriële robot gemiddeld mee?

Zo'n 12 tot 15 jaar. De internationale robotfederatie IFR rekent met 12 jaar. Een proefonderzoek suggereert dat het gemiddelde dichter bij 15 jaar ligt. Met goed onderhoud kan het veel langer: sommige ABB-robots zijn al meer dan 35 jaar in gebruik.

Welke onderdelen slijten het snelst?

De kabels in de pols en de tandwielkasten van de zware assen. De kabels in de pols buigen en draaien bij elke beweging. Op de tandwielkasten van de onderste drie assen staan de grootste krachten. Daarnaast moeten remmen, batterijen en het gereedschap aan het eind van de arm, zoals een grijper, regelmatig vervangen worden.

5. Eigen project
Hieronder heb ik een foto van mijn tweedejaars robotica project, als je hier nog meer vragen over hebt mag je ze natuurlijk stellen.

Ik heb wat onderzoek gedaan op internet, dus hierbij de bronnen daarvan!

• Chalmers-onderzoek naar energiezuinige robotbewegingen (IEEE, 2017): research.chalmers.se/en/publication/247684
• Energie terugwinnen bij robots (Riga Technical University): ortus0m.rtu.lv/science/lv/publications/16164
• Opknappen van robots door ABB: new.abb.com/news/detail/120075
• Levensduur van robots (IFR via Our World in Data): ourworldindata.org
• Smeerintervallen: robots.com/articles/grease-change-intervals-manufacturer-guidelines-vs-real-world-experience

Succes met je examen!

Groet,
Splinter

Hoi declanvd,

Leuk onderwerp! Helaas kunnen we jullie bij de TU Delft niet ontvangen voor deze metingen. Jullie kunnen het wel thuis of op school testen met een simpele driepuntsbuigproef:

1. Leg een strip aluminium over twee steunen (bijvoorbeeld twee houten blokjes) op een vaste afstand. (dit kan ook met meer steunpunten en meerdere emmers bijvoorbeeld)
2. Hang in het midden een emmer aan de strip en vul die langzaam met water of zand.
3. Weeg de emmer op het moment dat de strip breekt of een vaste doorbuiging bereikt. Meet de doorbuiging met een liniaal.

Een paar vragen om over na te denken:

Wat verwachten jullie bij onbehandeld 1050: breekt het, of buigt het alleen door? Wat meten jullie dan?
Hoe zorgen jullie dat het gallium echt contact maakt met het aluminium?
Hoeveel proefstukken per legering heb je nodig om een betrouwbaar verschil te zien?

Succes en als jullie vragen hebben hoor ik het graag!

Groet Splinther

He Kolk_Nout en Finn,

Klinkt alsof jullie de goede kant op gaan. Bij technasium aanvragen vervolgen we altijd met videogesprekken. Hieronder zal ik een paar data sturen en dan kunnen jullie kiezen welke uitkomt of met een tegenvoorstel komen!

Data:
Ma 12 okt om 17:30
Din 13 okt om 12:00
Do 15 okt om 18:00

Groet Splinther

Hoi Reda,

Als eerste excuses voor het late bericht! Ik kan zo niet 1,2,3 iemand bedenken. Ik ga even voor je rondvragen en kom er dan op terug. Dank voor je geduld.

Groet Splinther