EO

Metamateriaal vouwt zichzelf op (video)

01 oktober 2018 om 08:54 uur

Hoe complexer het voorwerp, des te ingewikkelder het is om op te vouwen. Een ruimtevaartuig heeft al snel vele motortjes nodig om een instrument-arm in elkaar te vouwen en mensen hebben zelfs moeite met een wegenkaart. Natuurkundigen uit Leiden en Amsterdam hebben nu een structuur ontworpen die zichzelf opvouwt in meerdere stappen.


Hoe vaak heb je een wegenkaart verkeerd opgevouwen? Het vouwprincipe is simpel, maar behelst meerdere stappen die je in de juiste volgorde moet uitvoeren. En wegenkaarten zijn nog peanuts vergeleken bij de zonneschermen en instrumentarmen die ruimtevaartuigen in- en uitvouwen. Elke stap vereist een kleine motor die op het juiste moment zijn taak uitvoert. Natuurkundigen Martin van Hecke (Universiteit Leiden / Amolf), Corentin Coulais (UvA) en hun studenten hebben nu een structuur ontworpen die zichzelf opvouwt in meerdere stappen, waarbij een simpele druk op de zijkanten volstaat.

 

Ingebakken vouwproces

"Als je kijkt naar de natuur zie je ook veel meerstaps-vouwprocessen", zegt Coulais. "Eiwitten vouwen zich op in meerdere stapjes, inclusief ingebouwde zelfcorrecties. Maar in technologie gaan zulke stapjes niet autonoom en zijn er meerdere motoren nodig. Wij wilden kijken of je kunstmatige materialen kan maken waar een automatisch meerstaps-vouwproces ingebakken zit, zodat je niet meerdere vouwmotoren nodig hebt."

 

Rubberen structuur

De onderzoekers werken met een decimeter brede rubberen structuur van blokjes die dankzij hun flexibele verbindingen kunnen draaien. Ze programmeren de vouwvolgorde door de verbindingen verschillende diktes te geven. Uitoefenen van druk op de zijkanten dwingt de constructie in een nieuwe, compactere structuur waarbij sommige blokjes tegen elkaar aan liggen. Meer druk leidt daarna tot de volgende stappen in het vouwproces. Van Heckes zogenoemde metamaterialen vouwen zichzelf op in maar liefst drie stappen-een record. Bovendien hebben de metamaterialen een ingebouwde zelfcorrectie. Als een productiefout zorgt voor een verbinding die uit het gelid staat, draaien de aangrenzende blokjes verkeerd, maar die komen daarna andere blokjes tegen die ze weer in de juiste positie drukken.

 

Van fundamenteel tot toegepast

Vooralsnog beschouwen de onderzoekers hun ontdekking als een stap op fundamenteel niveau, hoewel veel toepassingen denkbaar zijn. Van Hecke: "Automatische vouwing en zelfcorrectie zijn belangrijk in bijvoorbeeld de ruimtevaart, want daar kan veel misgaan terwijl er juist niets mis mág gaan. Of als een medische sonde vastloopt bij het opvouwen, kan die moeilijker weer uit het lichaam verwijderd worden. Wij proberen dat automatische vouwen nu na te bouwen en te snappen via veel simpelere structuren. Pas als je het snapt op fundamenteel niveau kun je ingewikkelde structuren ontwerpen met een praktisch nut."

 

Gerelateerd nieuws

Nieuwe Europese innovatiegemeenschappen voor Manufacturing en Urban Mobility

Nieuwe Europese innovatiegemeenschappen voor Manufacturing en Urban Mobility

Het Europees Instituut voor Innovatie en Technologie (EIT) heeft de winnende teams bekendgemaakt die de volgende innovatiegemeenschappen zullen oprichten: EIT Manufacturing en EIT Urban Mobility. De pan-Europese…

Goud smelten bij kamertemperatuur

Goud smelten bij kamertemperatuur

Onder druk wordt alles vloeibaar. En onder invloed van een elektrisch veld? Onder invloed van een elektrisch veld hebben wetenschappers van onder meer de Chalmers universiteit (Se) goud doen smelten bij kamertemperatuur…

Sluismodules vergemakkelijken grootschalige renovatie

Sluismodules vergemakkelijken grootschalige renovatie

Een algoritme dat leidt tot lego-achtige modules om sluizen uit op te bouwen. Daarop is Tim Wilschut gepromoveerd aan de TU Eindhoven. De modules moeten het vervangen en renoveren van uiteindelijk alle 127 sluizen van…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
PROTECT PSC1: programmeerbaar, modulair, multifunctioneel en kostenbesparend

De PROTECT PSC1-veiligheidsbesturing is compact, heeft een modulaire structuur en kan uiterst flexibel worden ingezet....

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV
B&R Industriële Automatisering BV

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Safe PCB Nederland
Safe PCB Nederland

Printplaten/PCB's, prototype en series

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

11 januari 2019, D&F kantoor Breda

4-daagse masterclass Process Safety voor Engineers

Optimaliseer uw procesveiligheids-management systeem met als resultaat minder ongevallen en stijgende...

16 januari 2019, Veldhoven

Thermische analyse

Thermische analysetechnieken (zoals TGA, DTA, (MT)DSC, micro-calorimetrie, hoge snelheidscalorimetrie,...

Meer agendapunten »