Design Principles (cursus) nog steeds stevig verankerd in de ideologie van Wim van der Hoek

Gepubliceerd op: 18 oktober 2018

Auteur:

René Raaijmakers

Technisch schrijver, auteur, algemeen directeur

Lees meer over René Raaijmakers

Deel

---

Design Principles is een van de meest gerenommeerde opleidingen van de Mechatronica Academie en het High Tech Instituut. Onze ‘mechatronicamannen’ Jan van Eijk en Adrian Rankers hebben de opleiding vernieuwd en Huub Janssen gevraagd de rol van cursusleider op zich te nemen. De opleiding blijft stevig verankerd in de fundamenten die zijn gelegd door de gerenommeerde professor Wim van der Hoek. De grootste veranderingen zijn de toevoeging van nieuwe topspecialisten en nieuwe focuspunten. De opleiding heet nu Design Principles for Precision Engineering.

Het is behoorlijk riskant om een van de meest gerenommeerde trainingen in de Nederlandse hightechwereld opnieuw te ontwerpen. Toch hadden we geen andere optie. Piet van Rens, die lange tijd het gezicht van de cursus was, wilde zijn werk als bouwkundig trainer aanzienlijk inperken. Hij heeft veel plezier in de projecten die hij voor ASML doet, maar zijn agenda is gewoon te vol.

Piet van Rens was jarenlang het gezicht van de Design Principles training. Hij gaat door als trainer maar is niet langer cursusleider.

Van Eijk en Rankers moesten dus op zoek naar opvolgers. Zij grepen deze situatie aan om de opleiding zelf opnieuw vorm te geven. Sinds ongeveer een jaar is de opleiding in handen van een sterk team van specialisten uit de Nederlandse precisiewereld. Naast Van Rens is een handvol topexperts gevonden om de cursisten onder te dompelen in vertrouwde fundamentele kennis en inzichten, maar ook in relevante aanvullingen op het vakgebied. Tot de nieuwe gezichten behoren Huub Janssen van Janssen Precision Engineering in Maastricht, Chris Werner en Roger Hamelinck van Entechna Engineering in Eindhoven, de hoogleraar precisietechniek van de Universiteit Twente, Dannis Brouwer en Kees Verbaan van de NTS. Het debuut van Van Eijk en Rankers in juni 2018 was een succes. Daarna was het nieuwe trainingsprogramma volgeboekt en kreeg het een gemiddeld cijfer van 8,4.

De kennis en ervaring voor de training Ontwerpprincipes komt voort uit het gedachtegoed van Wim van der Hoek, de vermaarde hoogleraar precisietechnologie, waaraan de Nederlandse hightech veel van zijn ontwerpprincipes en kennis te danken heeft. Van der Hoek bedacht in de jaren zestig en zeventig een aantal essentiële ontwerpprincipes, zoals de beroemde gatscharnieren, waarmee machinebouwers nanometerprecisie konden bereiken.

Daarnaast verwierf Van der Hoek grote bekendheid door mislukte ontwerpen te verzamelen en op te nemen in hoofdstuk 13 van zijn beruchte Des Duivels prentenboek. Hij stelde dat je het beste leert door fouten te maken. De makkelijkste en goedkoopste training is door die fouten te leren kennen. Dit naslagwerk werd zo bekend dat het voor iemand een eer werd om zijn ontwerp en verbeteringen eraan toegevoegd te krijgen,” zegt Piet van Rens.

De opvolgers van Van der Hoek, professoren Rien Koster en Herman Soemers, verrijken die basis. De ontwerpprincipeopleiding nieuwe stijl borduurt voort op de erfenis die we in Nederland al tientallen jaren hebben, namelijk goed ontwerpen met behulp van de juiste ontwerpprincipes’, zegt cursusleider Adrian Rankers van Mechatronics Academy, de partner die verantwoordelijk is voor de mechatronicaopleiding van het High Tech Institute.

Huub Janssen is het nieuwe boegbeeld van de Design Principles training. Net als Piet van Rens komt hij uit de denkschool van professor Wim van der Hoek. De precisie-ingenieur eerde zijn mentor door de nieuwe vergader- en demoruimte bij Janssen Precision Engineering te vernoemen naar degene die hem had geïnspireerd, Wim van der Hoek.

De vernieuwde training bevat talloze nieuwe elementen. Er is bijvoorbeeld meer aandacht voor demping en voor geavanceerde elastische elementen die een wat grotere slag hebben. Elastische elementen zijn vaak beperkt in hun bewegingsbereik, maar er zijn concepten beschikbaar die een grotere slag hebben. Dit is een van de onderzoeksonderwerpen van professor Dannis Brouwer van de Universiteit Twente, die een dag training geeft over buigmechanismen.

Brouwer houdt zich ook bezig met energiecompensatie en zwaartekrachtcompensatietechnieken (denk aan de keukenkastjes die je verticaal kunt openen en sluiten en die in elke positie kunnen blijven staan terwijl ze gemakkelijk op en neer bewegen).’Dat omvat ook het balanceren van massaachtige zaken,’ zegt Adrian Rankers. Zoals in een complex robotsysteem waarbij je de reactiekrachten op de vloer probeert weg te werken door een ander lichaam tegelijkertijd de juiste bewegingen te laten maken die de krachten precies compenseren. Dat kan ingewikkeld zijn, dus hebben we het energiecompensatie genoemd. Maar je kunt het ook energiebalanceren noemen.

Rankers benadrukt dat de ‘mechatronische context’ in de hele opleiding terugkomt. ‘Enerzijds stelt het extra eisen aan de mechanica, anderzijds biedt het ook alternatieve oplossingsruimte. Als je vroeger een positioneersysteem moest maken, deed je dat met een nokkenaandrijving en een aandrijfketting tot aan het element dat je goed moest positioneren. In die ketting kwam je allerlei wrijving en speling tegen – allemaal heel vervelend. Maar in een mechatronisch bewegingssysteem heb je sensoren op je payload. Die vertellen je precies wat de positie of positiefout is. In principe hoef je je geen zorgen te maken als er een beetje wrijving of speling tussen zit, want je hebt de informatie en je kunt meteen compenseren. Door dit soort trends verschuift de onderwerpkeuze voor de training Design Principles, hoewel het nog steeds waar is dat je met rammelende mechanica nooit een hoogwaardige systeemoplossing krijgt,’ benadrukt Rankers. ‘In de minder belangrijke onderwerpen hebben we wat ruimte gemaakt voor nieuwe onderwerpen.’

‘We hebben hier een lange geschiedenis van goed ontwerpen volgens de juiste ontwerpprincipes’, zegt Adrian Rankers, directeur van de Mechatronica Academie. ‘Wim van der Hoek is daarmee begonnen, Rien Koster en Herman Soemers zetten dat voort.’

Cursusleider Huub Janssen heeft zich ten doel gesteld de cursus ontwerpprincipes in de geest van Van der Hoek vorm te geven. ‘We hebben het over ontwerpprincipes voor precisietechniek. Dat is de wereld van complexe machines en instrumenten voor de chipindustrie, astronomie en ruimtevaart. Om nauwkeuriger te positioneren dan een micrometer kun je niet volstaan met standaard functionele elementen zoals lagers. Dan kom je bij elastische elementen, geen wrijving en dat soort dingen. Daarna wordt het spannend, omdat je heel dicht bij de natuurkunde komt.

Janssen zegt dat fabrikanten moeten erkennen dat ze geen standaardonderdelen uit een catalogus kunnen kopen. Ze moeten iets verder denken, alle problemen analyseren die zich kunnen voordoen. Dan moet je je dingen in je hoofd voorstellen, ‘gedachte-experimenten’ doen: waar kan het misgaan? Als je dat kunt zien, is de weg naar de oplossing dichtbij.

Tijdens zijn deeltijdhoogleraarschap vroeg Van der Hoek zijn studenten om gedachte-experimenten te doen. Janssen: ‘Ik kan me nog herinneren dat Van der Hoek zijn studenten vroeg om in gedachten in een kogellager te kruipen, om zich de buitenste ring en de binnenste ring voor te stellen met alle balletjes ertussen. We moesten ons zo klein maken dat we tussen die draaiende balletjes zaten. Dan zie je dat de bal aan de ene kant tegen de ring zit en aan de andere kant ruimte heeft om te spelen. Vervolgens zie je dat een bal niet helemaal rond is, hij heeft inkepingen en draait niet goed. Je hoeft niet veel ervaring te hebben, maar wel veel fantasie.’

Het is geen toeval dat Janssen de training wil verrijken met ervaringen en oefeningen. De manier waarop oplossingen tot stand komen is belangrijk. Ik heb niet veel met formules. Natuurlijk zijn ze nodig, maar rekenen is de laatste tien procent van het werk. Ontwerpers moeten vooral gevoel krijgen voor de details. Waar moeten ze op letten? Hoe lossen ze zaken op? Je moet eerst weten waar het mis kan gaan en dan een goede conceptuele richting bedenken. Ik wil vooral intuïtie bijbrengen. Rekentechnieken komen daarna wel.

Hij gebruikt vooral casestudies, net als Van der Hoek in zijn Des Duivels prentenboek. ‘Deelnemers gaan dus alleen en in groepjes aan de slag. Daarna houden we een grote groepsdiscussie. Ik wil geen lezing, ik heb liever interactie.’

Oefeningen, interactie en het werken met praktijkcases zijn onderscheidende factoren in de structurele opleiding die de Mechatronica Academie en het High Tech Instituut op de markt brengen. Bij andere organisaties is de training ook beschikbaar als driedaagse variant.

Piet van Rens heeft ook ervaring als trainer voor deze driedaagse variant. Hij wil benadrukken dat deelnemers aan de korte variant echt iets missen. ‘Sommige klanten eisen van medewerkers die door de uitzendbureaus worden uitgezonden dat ze een training ontwerpprincipes volgen. Dat betekent dat sommige ingenieursbureaus dan kiezen op kostenbasis of voor een avondvariant.’

Van Rens vindt dit niet zo’n verstandige keuze. Praktische oefeningen zijn het meest waardevolle onderdeel van de Design Principles training. Ze zorgen ervoor dat de inhoud echt doordringt en de deelnemers het ook echt begrijpen en toepassen in hun werk. Dit praktijkelement is precies wat in de verkorte versie sneuvelt. “De driedaagse en avondtrainingen zijn niet slecht, maar ze beknibbelen op de inhoud. Dit effect merk je meer als je leert na een normale werkdag, ’s avonds zijn mensen moe. Als je alleen hoorcolleges geeft, dan is het resultaat echt minder effectief,” stelt Van Rens.

Dit artikel is geschreven door René Raaijmakers, tech editor van High-Tech Systemen.