Design Principles (Kurs) immer noch fest in der Ideologie von Wim van der Hoek verankert

Veröffentlicht am: 18 Oktober 2018

Autor:

René Raaijmakers

Technischer Redakteur, Autor, Geschäftsführer

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Design Principles ist eine der bekanntesten Schulungen der Mechatronics Academy und des High Tech Institute. Unsere ‚Mechatroniker‘ Jan van Eijk und Adrian Rankers haben den Kurs erneuert und Huub Janssen gebeten, die Rolle des Kursleiters zu übernehmen. Der Kurs bleibt fest auf dem Fundament verankert, das der renommierte Professor Wim van der Hoek gelegt hat. Die größten Änderungen sind die Hinzunahme neuer Top-Spezialisten und neue Schwerpunkte. Der Lehrgang heißt jetzt Design Principles for Precision Engineering.

Es ist ziemlich riskant, einen der renommiertesten Schulungskurse in der niederländischen High-Tech-Welt neu zu gestalten. Doch wir hatten keine andere Möglichkeit. Piet van Rens, der lange Zeit das Gesicht des Kurses war, wollte seine Arbeit als Ausbilder im Hochbau deutlich einschränken. Die Projekte, die er für ASML durchführt, machen ihm sehr viel Spaß, aber sein Terminkalender ist einfach zu voll.

Piet van Rens war viele Jahre lang das Gesicht des Design Principles Trainingskurses. Er ist weiterhin als Kursleiter tätig, aber nicht mehr als Kursdirektor.

Van Eijk und Rankers mussten sich also auf die Suche nach Nachfolgern machen. Sie nutzten diese Situation, um den Lehrgang selbst neu zu gestalten. Seit etwa einem Jahr liegt das Schulungsprogramm in den Händen eines starken Teams von Spezialisten aus der niederländischen Präzisionswelt. Neben Van Rens konnte eine Handvoll Top-Experten gewonnen werden, die den Kursteilnehmern bewährtes Grundlagenwissen und Einblicke sowie relevante Ergänzungen im Bereich der Technik vermitteln. Zu den neuen Gesichtern gehören Huub Janssen vom Maastrichter Unternehmen Janssen Precision Engineering, Chris Werner und Roger Hamelinck von Entechna Engineering in Eindhoven, der Professor für Feinwerktechnik von der Universität Twente, Dannis Brouwer und Kees Verbaan von NTS. Die Premiere von Van Eijk und Rankers im Juni 2018 war ein Erfolg. Danach war das neue Schulungsprogramm ausgebucht und wurde mit einer Durchschnittsnote von 8,4 bewertet.

Das Wissen und die Erfahrung für die Schulung Designprinzipien Designprinzipien entstammt der Ideologie von Wim van der Hoek, dem renommierten Professor für Präzisionstechnik, dem die niederländische Hochtechnologie einen Großteil ihrer Designprinzipien und ihres Wissens verdankt. Van der Hoek entwickelte in den sechziger und siebziger Jahren eine Reihe wesentlicher Konstruktionsprinzipien, wie z.B. die berühmten Lochscharniere, mit denen Maschinenbauer eine Präzision im Nanometerbereich erreichen konnten.

Darüber hinaus erlangte Van der Hoek große Berühmtheit, indem er misslungene Entwürfe sammelte und sie in Kapitel 13 seines berüchtigten Des Duivels prentenboek aufnahm . Er erklärte, dass man am besten lernt, indem man Fehler macht. Das einfachste und billigste Training besteht darin, diese Fehler kennen zu lernen. Dieses Nachschlagewerk wurde so bekannt, dass es für jemanden eine Ehre war, wenn sein Entwurf und seine Verbesserungen darin aufgenommen wurden“, sagt Piet van Rens.

Van der Hoeks Nachfolger, die Professoren Rien Koster und Herman Soemers, bereichern diese Grundlage. Die neue Art der Ausbildung in Entwurfsprinzipien baut auf dem Erbe auf, das wir in den Niederlanden seit Jahrzehnten haben, nämlich richtig zu entwerfen und dabei die richtigen Entwurfsprinzipien anzuwenden“, sagt Kursleiter Adrian Rankers von der Mechatronics Academy, dem Partner, der für die Mechatronikausbildung am High Tech Institute verantwortlich ist.

Huub Janssen ist das neue Aushängeschild des Kurses Design Principles. Wie Piet van Rens stammt er aus der Denkschule von Professor Wim van der Hoek. Der Feinmechaniker ehrte seinen Mentor, indem er den neuen Besprechungs- und Vorführraum bei Janssen Precision Engineering nach der Person benannte, die ihn inspiriert hatte: Wim van der Hoek.

Der aktualisierte Lehrgang enthält zahlreiche neue Elemente. So wird zum Beispiel der Dämpfung und den fortgeschrittenen elastischen Elementen, die einen etwas größeren Hub haben, mehr Aufmerksamkeit geschenkt. Elastische Elemente sind oft in ihrem Bewegungsumfang begrenzt, aber es gibt Konzepte, die größere Hübe erreichen. Dies ist eines der Forschungsthemen von Professor Dannis Brouwer von der Universität Twente, der einen Tag lang über Biegemechanismen referiert.

Brouwer kümmert sich auch um den Energieausgleich und die Kompensation der Schwerkraft (denken Sie an die Küchenschränke, die Sie vertikal öffnen und schließen können und die in jeder Position bleiben können, während sie sich leicht auf und ab bewegen). ‚Dazu gehört auch der Ausgleich von masseähnlichen Problemen‘, sagt Adrian Rankers. Wie bei einem komplexen Robotersystem, bei dem Sie versuchen, die Reaktionskräfte auf dem Boden loszuwerden, indem Sie einen anderen Körper gleichzeitig die richtigen Bewegungen ausführen lassen, die die Kräfte genau ausgleichen. Das kann kompliziert sein, deshalb haben wir es Energiekompensation genannt. Sie können es aber auch Energieausgleich nennen.

Rankers betont, dass der ‚mechatronische Kontext‘ während der gesamten Ausbildung wiederkehrt. ‚Einerseits stellt er zusätzliche Anforderungen an die Mechanik, andererseits bietet er auch alternative Lösungsräume. Wenn Sie früher ein Positionierungssystem erstellen mussten, taten Sie das mit einem Nockenantrieb und einer Antriebskette bis zu dem Element, das Sie richtig positionieren mussten. In dieser Kette gab es alle Arten von Reibung und Spiel, was sehr ärgerlich ist. Aber in einem mechatronischen Bewegungssystem haben Sie Sensoren an Ihrer Nutzlast. Sie sagen Ihnen genau, wie die Position oder der Positionsfehler ist. Im Prinzip macht es Ihnen nichts aus, wenn ein bisschen Reibung oder Spiel dazwischen ist, denn Sie haben die Informationen und können es sofort ausgleichen. Diese Art von Trends führt dazu, dass sich die Themenwahl für die Schulung Design Principles verschiebt, obwohl es immer noch stimmt, dass Sie mit klappernder Mechanik niemals eine hochwertige Systemlösung erhalten können‘, betont Rankers. ‚In den weniger wichtigen Themen haben wir etwas Platz für neue Themen geschaffen.‘

Wir haben hier eine lange Tradition in der Entwicklung von korrekten Entwurfsprinzipien“, sagt Adrian Rankers, Direktor der Mechatronics Academy. Wim van der Hoek hat damit angefangen, Rien Koster und Herman Soemers führen es fort.

Der Kursleiter Huub Janssen hat sich zum Ziel gesetzt, den Kurs über Konstruktionsprinzipien im Geiste von Van der Hoek zu gestalten. Wir sprechen über Konstruktionsprinzipien für die Feinmechanik. Das ist die Welt der komplexen Maschinen und Instrumente für die Chipindustrie, die Astronomie und die Raumfahrt. Um genauer als ein Mikrometer zu positionieren, können Sie nicht einfach Standardfunktionselemente wie Lager verwenden. Dann kommen Sie zu elastischen Elementen, ohne Reibung und solche Dinge. Danach wird es spannend, denn Sie sind der Physik sehr nahe.‘

Janssen sagt, dass Hersteller erkennen müssen, dass sie keine Standardteile aus einem Katalog kaufen können. Sie müssen ein bisschen weiter denken, alle Probleme analysieren, die auftreten können. Dann müssen Sie sich die Dinge im Kopf vorstellen, ‚Gedankenexperimente‘ machen: Wo kann etwas schief gehen? Wenn Sie das erkennen können, ist der Weg zur Lösung nicht mehr weit.

Während seiner Teilzeitprofessur forderte Van der Hoek seine Studenten auf, Gedankenexperimente durchzuführen. Janssen: „Ich kann mich noch daran erinnern, dass Van der Hoek seine Studenten aufforderte, in Gedanken in ein Kugellager zu kriechen und sich den äußeren und den inneren Ring mit all den Kugeln dazwischen vorzustellen. Wir mussten uns so klein machen, dass wir zwischen diesen sich drehenden Kugeln saßen. Dann sehen Sie, dass der Ball auf der einen Seite am Ring anliegt und auf der anderen Seite Platz zum Spielen hat. Als Nächstes sehen Sie, dass ein Ball nicht ganz rund ist, er hat Beulen und lässt sich nicht gut drehen. Sie müssen nicht viel Erfahrung haben, aber Sie brauchen eine Menge Fantasie.‘

Es ist kein Zufall, dass Janssen die Ausbildung durch Erfahrungen und Übungen bereichern will. Die Art und Weise, wie Lösungen gefunden werden, ist wichtig. Mit Formeln habe ich nicht viel zu tun. Natürlich werden sie gebraucht, aber das Rechnen ist die letzten zehn Prozent der Arbeit. In erster Linie müssen die Designer ein Gefühl für die Details bekommen. Worauf müssen sie achten? Wie lösen sie die Probleme? Sie müssen zunächst wissen, wo etwas schief gehen kann, und dann eine gute konzeptionelle Richtung einschlagen. Ich möchte vor allem die Intuition schulen. Berechnungstechniken kommen erst danach.‘

Er verwendet hauptsächlich Fallstudien, genau wie Van der Hoek es in seinem Des Duivels prentenboek getan hat. Die Teilnehmer arbeiten dabei allein und in Gruppen. Dann haben wir eine große Gruppendiskussion. Ich will keine Vorlesung, ich bevorzuge Interaktion.

Übungen, Interaktion und die Arbeit mit praktischen Fällen zeichnen die Strukturschulung aus, die die Mechatronik-Akademie und das High Tech Institute auf den Markt bringen. In anderen Organisationen ist die Schulung auch als dreitägige Variante erhältlich.

Piet van Rens hat auch Erfahrung als Trainer für diese dreitägige Variante. Er möchte betonen, dass die Teilnehmer der Kurzversion wirklich etwas verpassen. Einige Kunden verlangen, dass die von den Zeitarbeitsfirmen entsandten Mitarbeiter eine Schulung zu den Konstruktionsprinzipien absolvieren. Das bedeutet, dass sich einige Ingenieurbüros dann auf Kostenbasis oder für eine Abendversion entscheiden.‘

Van Rens ist der Meinung, dass dies keine so vernünftige Wahl ist. Praktische Übungen sind der wertvollste Bestandteil der Design Principles-Schulung. Sie sorgen dafür, dass die Inhalte wirklich verinnerlicht werden und die Teilnehmer sie tatsächlich verstehen und bei ihrer Arbeit anwenden. Dieses praktische Element ist genau das, was in der verkürzten Version wegfällt. „Die dreitägigen und abendlichen Schulungen sind nicht schlecht, aber sie knausern mit den Inhalten, um weniger Zeit zu haben. Dieser Effekt macht sich eher bemerkbar, wenn man nach einem normalen Arbeitstag lernt, denn abends sind die Leute müde. Wenn Sie nur Vorträge halten, ist das Ergebnis wirklich weniger effektiv“, meint Van Rens.

Dieser Artikel wurde von René Raaijmakers geschrieben, dem technischen Redakteur von High-Tech Systeme.