De Delftse bijdrage aan het Hyperloopproject is zojuist onthuld in Delft. Het schaalmodel van de capsule is de eerste fysieke manifestatie van het ambitieuze plan van de Delfste studenten.

Op de campus van de TU Delft presenteerde projectleider Tim Houter de Hyperloop met trots. Het voertuig, de helft zo groot als de beoogde versie, mag aan het eind van de zomer in een korte Hyperloop-tube in Califonië zijn kunsten vertonen. Daar neemt Houters team het op tegen onder andere het Massachuessetts Insitute of Technology, die eerste werden bij de ontwerpwedstrijd (Delft werd tweede).

In de Ingenieur verscheen deze maand een uitgebreid verhaal over het bouwen van het schaalmodel en de uitdaging van een ingewikkeld, totaal nieuw vervoermiddel.

Een jaar geleden was het niet meer dan een droom van SpaceX-baas Elon Musk; nu staat in een gloednieuwe werkplaats in Delft een door Nederlandse studenten gebouwde capsule voor de Hyperloop. Het torpedo-achtige vervoermiddel met ruimte voor acht mensen is klaar voor vertrek naar het hoofdkwartier van het Amerikaanse ruimtevaartbedrijf SpaceX. Dat bouwde een testbaan voor het in een vacuümbuis voortbewegende hogesnelheidstransportsysteem. De Delftse studenten mogen op die baan in augustus hun versie van de Hyperloop testen, na slechts een jaar sleutelen aan het ontwerp.

Het is de beloning voor hun succes bij de ontwerpwedstrijd die SpaceX in juni vorig jaar uitschreef. Daarbij eindigde de Delft Hyperloop begin dit jaar op een tweede plaats, achter het ontwerp van het Amerikaanse Massachusetts Institute of Technology (MIT). ‘Dankzij de veiligheid en betaalbaarheid van ons ontwerp zijn we zo hoog geëindigd’, vertelt Tim Houter BSc, die zijn masteropleiding tijdelijk heeft stopgezet om aan de Hyperloop te werken. In de werkplaats in een oud, verbouwd artilleriemagazijn ligt de huls van kunststofvezel al klaar, en ook een paar piepkleine stoeltjes. ‘We maken het model, net als alle andere deelnemende teams, op halve schaal. Dat scheelt kosten, omdat het net wat beter is te handelen’, licht Houter toe. Het schaalmodel is groot genoeg om een gevoel te krijgen van hoe de Hyperloop-capsule werkt.

Voetjes

Het zweefsysteem bestaat uit magneten die in de vier voetjes onder het voertuig zitten, en uit een aluminium plaat in de buis met een opstaande rails in het midden. Door de beweging van een magneet langs het aluminium ontstaat vanzelf een magneetveld dat het voertuig tot 10 cm omhoog stuwt. ‘Door die hoogte hoeft de buis niet perfect glad te zijn, wat het bouwen van zo’n buis veel goedkoper maakt’, verillustraties Delft Hyperloop telt Mars Geuze BSc, technisch hoofd van het team.

‘Daarnaast is het systeem zelf niet duur, omdat alleen de voertuigen magneten nodig hebben; verder volstaat het om goedkoop aluminium te gebruiken.’ Kleine wieltjes op elke poot zorgen voor de initiële snelheid van 30 km/h die het systeem nodig heeft. Daarna versnelt het in rap tempo naar 1000 km/h op het magneetsysteem. Met zo’n snelheid is het extra belangrijk dat het systeem ook veilig is. De studenten bedachten onder meer een slimme manier om te remmen met behulp van een tweede magneetsysteem dat aan weerszijden van de aluminium middenrails ligt. Deze magneten stabiliseren tijdens de rit het voertuig en houden de capsule in het midden van de baan.

Met veren zijn de magneten richting de middenrail te dwingen, waardoor het voertuig geleidelijk tot stilstand komt. Mocht de stroom uitvallen, dan brengen de veren de magneten automatisch naar de middenrail toe en maakt het voertuig een noodstop. Het was dit onderdeel van het ontwerp, samen met een goede kostenschatting, waardoor de Delft Hyperloop de zilveren plek haalden bij de wedstrijd begin dit jaar. Of het systeem foolproof is, moet nog blijken. Om het aan te laten komen op de test in augustus in de VS, is wat risicovol.

Omdat het wat ver gaat om een vacuümtunnel in Delft te bouwen en het budget hiervoor ook niet toereikend is, bedachten de studenten een alternatief: in plaats van de magneten op hoge snelheid over een aluminium plaat bewegen, laten ze het aluminium bewegen. Ze hebben hiervoor een draaischijf gemaakt op een vierkante tafel. Met een paar druksensoren rond de magneetrail kunnen ze zo meten of de simulaties kloppen met de werkelijkheid.

Sponsordeals

Het is een beproefde manier van controleren en in die zin vinden de studenten het wiel niet opnieuw uit. Maar het feit dat het team bestaat uit bachelors, die al dan niet zijn begonnen aaneen masteropleiding, roept bewondering op. Een paar jaar ervaring met simuleren heeft magneetexpert en student Technische Natuurkunde Bauke Kooger Bsc wel, maar vooral in FORTRAN of andere stokoude (en didactisch verantwoorde) talen.

Het moderne programma COMSOL Multiphysics waarmee het Delftse Hyperloop-team werkt, moest hij helemaal leren. ‘Maar het valt wel mee als je de theorie erachter kent. En verder is het een kwestie van uitproberen.’ Dat is de manier waarop alles eigenlijk gaat bij Delft Hyperloop. Ze hebben wat kennis van zaken, en verder gaan ze net zo lang sparren en overleggen totdat er een realistische oplossing komt. ‘Je bedenkt bijvoorbeeld eerst een aantal manieren om de energie om te zetten’, blikt Geuze terug op hoe het idee van het remmen ontstond.

‘Daarna kijk je wat er daadwerkelijk praktisch mogelijk is. Dan wat er betaalbaar is of eenvoudig te maken.’ Houter vult aan: ‘Uiteindelijk blijft er maar één optie over en daar gaan we dan mee aan de slag.’ Ook de fondsenwerving doen de studenten zelf. Ze sluiten sponsordeals voor zo ongeveer alles wat ze gebruiken. Verder krijgen ze een beetje hulp van de TU Delft. Samen is het genoeg om alles te doen, maar het houdt niet over. Dat zorgt voor een gevoel van scrappyness, MacGuyver-achtige vindingrijkheid van de studenten.

Maar ondertussen is het allemaal professioneler dan je zou verwachten van een studententeam. Deels doordat de onderdelen bij ervaren fabrikanten vandaan komen. Zo maakt een gespecialiseerde fabriek de magneten. Die zijn echter nog niet klaar en aangezien de presentatie van het schaalmodel eind juni al plaatsvindt, moest er toch met de tests worden begonnen. In een hoekje van de loods ligt een onopvallend plastic zakje met erin bijzonder sterke magneten die standaard in magneetlabs aanwezig zijn. ‘Telefoons moet je er niet te dichtbij houden’, waarschuwt Houter. De magneten worden op een specifieke manier in een rail geplaatst, zodat een magneetveld ontstaat dat vooral omhoog en nauwelijks naar beneden wijst. Die configuratie zal ook in de uiteindelijke grote magneten uit één stuk terugkomen. Maar voorlopig moet magneetexpert Kooger nog zelf schroeven en draaien om de sterke magneetkracht in goede banen te leiden.

Primeur

Houter is ervan overtuigd dat hun Hyperloop straks klaar is voor de strijd en zelfs kan winnen. ‘Ik vind ons wel gelijk aan de MIT-deelnemers. We kunnen dit echt winnen; het ontwerp zit goed in elkaar.’ Of het zo is, zal in augustus blijken. Maar voor die tijd is de Hyperloop-wedstrijd wellicht al gedateerd. In Las Vegas vond in mei namelijk al een eerste test met een Hyperloop plaats. Het was een spierballenvertoning van Hyperloop One, een bedrijf dat ongeveer gelijktijdig met het uitschrijven van de wedstrijd op eigen houtje begon.

Mede dankzij de populariteit van Musk en zijn ideeën wist het bedrijf snel miljoenen op te halen bij verschillende durfinvesteerders, waardoor ze rap de eerste test konden doen. Het was op een open baan, waardoor de volle potentie van de supersnelle Hyperloop nog niet werd gehaald. Toch haalde de magneettrein een indrukwekkende snelheid van 400 km/h. Daarmee heeft Hyperloop One de primeur voor de voeten van de SpaceX-wedstrijddeelnemers weggemaaid. Of dat erg is, valt te bezien.

Voor Houter en zijn team gaat het erom dat ze het zelf doen en meedoen aan een prestigieuze, internationale wedstrijd. Bovendien staat het nog helemaal niet vast dat Hyperloop One als eerste een échte Hyperloop zal hebben – als die er überhaupt komt. De instapkosten zijn erg hoog en hoewel die zijn terug te verdienen, bestaat de kans dat er bij investeerders en het publiek niet genoeg animo is voor het transportsysteem. Dat is allemaal zorg voor de toekomst. Van wild idee naar werkend voertuig binnen een jaar tijd, het is hoe dan ook een indrukwekkende prestatie.