Snel aan de slag met precisie als mechanisch ontwerper

Gepubliceerd op: 28 september 2023

Auteur:

René Raaijmakers

Technisch schrijver, auteur, algemeen directeur

Lees meer over René Raaijmakers

Deel

---

De training Design Principles for Precision Engineering aan het High Tech Institute gaf Koray Ulu een beter inzicht in mechanisch ontwerp voor hightechsystemen. “Het hielp me als het ware de puntjes op de i te zetten. Het gaf inzicht in de kritische aspecten van een ontwerp.”

Zeven jaar geleden vertelde Koray Ulu’s maatje hem over een opmerkelijk bedrijf – een apparatenbouwer waar het vrij normaal was om met titanium te werken. De mechanische ontwerpers van deze wonderbaarlijke organisatie konden dat metaal kiezen als ze dat nodig vonden.

Voor Ulu en zijn collega’s bij een Turkse toeleverancier van auto’s was een dergelijke beslissing in het ontwerpproces ondenkbaar. Kosten hadden de hoogste prioriteit bij het ontwerp. Het dure metaal titanium werd alleen overwogen als onderdeel van een standaard grap. Als er een knelpunt opdook of het monteursteam weer eens werd gevraagd om het onmogelijke te doen, lachten ze altijd naar elkaar en zeiden: “Geen probleem, laten we titanium nemen om het op te lossen.”

Nu leek er plotseling een bedrijf te zijn waar mechanische ontwerpers echt konden kiezen voor het lichte en sterke metaal wanneer dat nodig was. Kosten waren een van de topprioriteiten, maar als functionele vereisten een duurder materiaal voorschreven omdat het de enige manier was om aan de specificaties te voldoen, dan was titanium een van de opties.

Ulu leerde het bedrijf kennen via zijn vriend die hij al sinds de lagere school kende en met wie hij nog steeds contact had. Die vriend was na zijn promotie in de Verenigde Staten terechtgekomen bij ASML, een organisatie die lithografische apparatuur voor chips maakte. Ulu leerde dat deze machines de meest nauwkeurige productiesystemen ter wereld waren en het hoofdkantoor van het bedrijf stond in Veldhoven, een paar duizend kilometer ten noorden van Turkije. Zo werd Ulu’s droom geboren: hij wilde de fijnmechanica in.

Ulu solliciteerde vijf jaar geleden bij ASML, maar helaas zat een baan in Veldhoven er toen niet in. “Ik had totaal geen kennis van fijnmechanica in de hightechindustrie”, zegt hij. Met zijn elf jaar ervaring in de Turkse auto-industrie kwam hij echter vrij gemakkelijk aan boord bij een Eindhovense automotive speler en zo verhuisde hij met zijn gezin van Turkije naar Nederland.

Kaarten op tafel

Twee jaar geleden zag Ulu dat ASML meer mensen ging werven en hij besloot een nieuwe poging te wagen. “Ik wilde heel graag in de hightechindustrie werken omdat ik geloof dat daar de toekomst ligt,” legt hij uit. “Ook als het gaat om bevredigend en inspirerend werk. In plaats van me puur te richten op serieproductie en kosten, kan ik bij ASML meer diepgaande engineeringkennis ontwikkelen. Daarnaast is ASML, met haar positie in de wereld, ook een intrigerend bedrijf.”

Sinds anderhalf jaar werkt Ulu in Veldhoven als mechanisch ontwerper aan het hart van de scanner van ASML. Om precies te zijn aan de wafer stage, een systeem dat het uiterste vraagt als het gaat om nauwkeurigheid en fijnmechanica.

In zijn tweede sollicitatiegesprek in Veldhoven legde Ulu zijn kaarten op tafel. Hij was een ervaren ontwerpingenieur, maar gaf toe geen kennis te hebben van de hightechindustrie en fijnmechanica. Ulu: “,,Ze zeiden dat ze zich daarvan bewust waren. Ze zochten bekwame ingenieurs. Dat hoefden geen precisie-ingenieurs te zijn, maar ze moesten dat vak wel beheersen. De pool van dat soort ontwerpers was gewoon te klein, dus ASML wilde de werving niet beperken tot de hightechmarkt. Het beloofde alle training te regelen die nodig was om mij op snelheid te krijgen.”

Wereld op zijn kop

Ulu was opgelucht dat hij welkom was, maar werd gaandeweg nerveuzer. “Ik wilde graag bij ASML ontwerpen, maar vroeg me wel af: kan ik dat wel?” Dat hij nu in het mechanicateam zit dat aan de waferfase werkt, bewijst genoeg.

Over zijn ervaringen in de afgelopen twee jaar zegt Ulu: “Allereerst moest ik mijn houding behoorlijk veranderen. In de auto-industrie zijn maakbaarheid en kosten de belangrijkste drijfveren, gevolgd door betrouwbaarheid. Je wilt geen assemblageproces waarvoor je hoogopgeleide mensen nodig hebt. Iedereen moet kunnen maken wat je ontwerpt.”

Hightech zet de wereld op zijn kop voor een mechanisch ontwerper die uit de auto-industrie komt. “Het gebruik van titanium is vrij standaard vanwege de eisen die worden gesteld aan stijfheid en gewicht. Hetzelfde geldt voor speciale technische kunststoffen. In de auto-industrie zijn die vrijwel uitgesloten. Binnen ASML zijn kosten belangrijk, maar als het functioneel noodzakelijk is, kun je elk materiaal gebruiken.”

Bliksemsnelheid

Gevraagd naar de topprioriteiten voor mechanisch ontwerpers bij ASML, antwoordt Ulu: “De functionele eisen hebben de hoogste prioriteit. Deze zijn sterk afhankelijk van de modules en componenten. Bij de materiaalkeuze zijn zaken als magnetische eigenschappen, bestendigheid tegen UV-licht en vacuümcompatibiliteit belangrijk. In wezen draait het allemaal om functionele eisen. Dat is de onderscheidende factor.” Als je je als ontwerper op deze eisen moet richten, duik je dieper in natuurkundige en technische principes, zegt Ulu. “Dat is het grote verschil. Het breidt je keuzes uit.”

Het maakt het werk zowel uitdagend als aantrekkelijk. “Het is niet beperkt tot de keuzes die je hebt. Conceptuele ontwerpen veranderen niet snel. Niet in automotive en niet in lithografie. Maar de technologie ontwikkelt zich razendsnel. De eisen van de markt veranderen zo snel dat we soms echt hele nieuwe dingen moeten ontwikkelen om eraan te voldoen. Als er daardoor veranderingen nodig zijn, kan dat verstrekkende gevolgen hebben voor het hele ontwerp. Alles is met elkaar verbonden.”

Visitekaartjes

Om snel te leren construeren voor hightech, volgde Ulu een week lang de training Ontwerpprincipes voor precisietechniek aan het High Tech Institute.

Hij is vooral complimenteus over het team van ongeveer acht instructeurs. In het algemeen weten technische trainers altijd waar ze het over hebben, merkt Ulu op, maar hij zegt dat maar weinig trainers de vaardigheid hebben om diepgaand begrip over te brengen. “In dit geval ging het niet alleen om het overbrengen van kennis en het opfrissen van relevante informatie vanuit mijn mechanische achtergrond. Tijdens de training over constructieprincipes leerde ik hoe ik die kennis kon verbinden om de relaties beter te zien. Daardoor begreep ik hoe dingen echt werken. Nu ik dat in de vingers heb, kan ik die principes overal gebruiken. Het heet niet voor niets constructieprincipes of precisietechniek. Kennis alleen is niet genoeg; het gaat erom dat je de principes begrijpt.”

Ulu zegt dat de training hem heeft geholpen om zijn bestaande kennis toe te passen vanuit een fijnmechanisch perspectief. “In de cursus gaven de trainers opdrachten met eenvoudige gereedschappen om de fijnmechanische principes van constructies met flexibele en stijve onderdelen duidelijk te maken. We verbonden bijvoorbeeld houtblokken met visitekaartjes en voelden met onze handen wat er gebeurde. Dit maakte meteen duidelijk welke vrijheidsgraden het systeem had en hoe we in zo’n eenvoudig systeem sommige vrijheidsgraden konden beperken en andere vrij konden laten. Het mooie is: hoe eenvoudiger het systeem, hoe beter je de basisprincipes leert begrijpen.”

De puntjes met elkaar verbinden

Ulu heeft als student werktuigbouwkunde wel les gehad over bladveren. “Maar de ‘aha-ervaring’, het moment van inzicht krijgen, heb ik nooit zo sterk gevoeld. Na de training wist ik: als ik nu naar een ontwerp kijk, voel ik impulsief aan hoe dat systeem in de praktijk zal reageren op specifieke krachten.”

Dus hoe werkt dat? Is er een onderbuikgevoel bij het bouwen of evalueren van specifieke structuren? Ulu zegt dat hij in dat opzicht alleen voor zichzelf kan spreken. “Het gaat in de eerste plaats om kennis. Dat is de basis. Daarna gaat het om het verbinden van die kennis. Je verbindt als het ware de puntjes. Dat geeft inzicht in de kritische aspecten van een ontwerp. Als je de kennispunten niet kunt verbinden, dan levert het geen begrip op. Als ik het begrijp, als ik de achtergrond ken, dan komt het onderbuikgevoel op de een of andere manier vanzelf.”

De kennis die Ulu tijdens de training heeft opgedaan, is niet alleen relevant voor zijn eigen ontwerpen, zegt hij. “Het heeft me bijvoorbeeld ook geholpen bij team design reviews, waarbij we samen ontwerpen bespreken. Tijdens een recente vergadering kon ik mijn collega’s er bijvoorbeeld van overtuigen dat een onderdeel een specifieke radius nodig had om vermoeiing van het totale systeem te voorkomen. Dat stond niet op de tekening, maar het werd toegevoegd.”

Ulu merkte dat hij de opgedane kennis en inzichten overal in het ontwerpproces kon toepassen. “Bij ASML zit er veel geschiedenis in de ontwerpen. Soms moet je een ontwerp aanpassen op basis van nieuwe eisen. Sommige eigenschappen in een ontwerp zijn er om goede redenen, maar in mijn eerste jaar was dat niet altijd herkenbaar voor mij. Als ik een ontwerp aanpaste, corrigeerde een van de architecten me soms later. Dankzij de training begrijp ik dat nu veel beter en doorzie ik de subtiliteiten in een ontwerp veel beter.”

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