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

Microsoft en Volkswagen werken samen aan 'connected car'

Microsoft en Volkswagen werken samen aan 'connected car'

Microsoft en Volkswagen hebben aangekondigd dat ze samen de Volkswagen Automotive Cloud zullen ontwerpen. De Volkswagen Automotive Cloud vormt volgens hen een 'digitaal ecosysteem', waarbij auto's uit de…

Duizenden kinderen ontdekken wetenschap en technologie tijdens Generation Discover festival

Duizenden kinderen ontdekken wetenschap en technologie tijdens Generation Discover festival

Stuiterballen maken, waterstof splitsen, racen met zoutauto’s en de stad van de toekomst bouwen. Dat komen duizenden kinderen de komende dagen doen op het Generation Discover festival op het Malieveld in Den Haag. Het…

Voorstel voor aanpassingen in Machinerichtlijn voor machines uitgerust met ‘machine learning’

Voorstel voor aanpassingen in Machinerichtlijn voor machines uitgerust met ‘machine learning’

TNO heeft onderzocht in hoeverre de huidige Machinerichtlijn aangepast zou moeten worden aan de steeds geavanceerdere industriële machines. In een pas uitgebracht rapport komt ze met een voorstel voor aanpassingen.

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

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

Product van de maand

RSS
Slim netwerken met Murrelektronik

Met de nieuwe Murrelektronik PROFINET managed switches, wordt het nu heel eenvoudig om te voldoen aan de PROFINET...

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

20 oktober 2018, Eindhoven

Dutch Design Week

Tijdens DDW ontdek je het beste werk en de meest spraakmakende ideeën van mensen die eigenwijs en...

31 oktober 2018, Delft

Radarontwerptechniek

Radars vinden, behalve in de militaire en civiele luchtverkeersleiding, steeds vaker toepassing in nieuwe...

31 oktober 2018, Breda

2-daagse masterclass Process Safety voor Managers

Bij Process Safety gaat het om de veiligheid van het omgaan met gevaarlijke stoffen in procesinstallaties...

Meer agendapunten »