Een simulatie van een nieuwe, nog te bouwen machine kan de ontwerpers veel leren over de knelpunten waar de fysieke versie mee te maken krijgt. Het Nederlandse Unit040 specialiseert zich in dergelijke virtuele prototypes, waarin onderdelen levensecht bewegen.

Ik loop behoedzaam door een grote fabriek. Voor mijn neus doemt een grote kast op. Ik steek mijn hand uit naar een handgreep, geef er een ruk aan en een kap draait omhoog. Ineens kijk ik diep in het binnenste van een assemblagemachine, waar het gonst van de bedrijvigheid.

Vlak voor mijn neus bewegen de printplaten langzaam voorbij op een carrousel; een stukje verderop zet een robotarm chips op groene platen. Ik pak een printplaat van de bewegende carrousel en laat hem op de grond vallen. Hij stuitert een paar keer op de vloer. Ik pak er nog een en slinger hem weg alsof het een frisbee is. ‘Ja, stop maar. Zo is het wel genoeg!’, klinkt een harde stem.

Ik zet mijn virtual-reality-bril af en ben weer in de kantoortuin waar ik mijn bezoek begon. We zijn op een Eindhovens industrieterrein, op bezoek bij Unit040. Dat maakt technische animaties voor bedrijven die bijvoorbeeld ingewikkelde technologie aan hun klanten willen uitleggen.
 

Op elkaar botsen

Sinds een paar jaar heeft Unit040 zich ook gespecialiseerd in virtual prototyping: het bouwen van gesimuleerde draaiende machines. Eigenlijk is wat Unit040 aanbiedt een logisch vervolg op het ontwerpen van producten met de computer, ook wel computer-aided design (CAD) genoemd; iets wat al sinds de jaren zeventig van de vorige eeuw gebeurt. Alleen functioneren de ingewikkelde machines die vastliggen in kleurrijke 3D-tekeningen nu ook echt. De onderdelen bewegen, verslijten en kunnen zelfs op elkaar botsen.


Files in de machine

Unit040 werd elf jaar geleden opgericht door vijf studenten industrial design aan de Technische Universiteit Eindhoven. Het bedrijf begon met het maken van animaties om ingewikkelde apparaten of industriële processen beter inzichtelijk te maken.

Dat doet het nog steeds, maar dankzij de technologie uit de wereld van de computerspellen en de toenemende rekenkracht van processoren bleek het mogelijk om verder te gaan en zaken als materiaalgedrag en massatraagheid in de animatie te stoppen. Een beoogde machine wordt helemaal in het virtuele model nagebouwd, met alle onderdelen die erin komen, inclusief al hun relevante fysische eigenschappen.

Dus een zware slede die steeds heen en weer beweegt, heeft de juiste massa, waardoor hij langzaam op gang komt en een bepaalde remweg heeft. En onderdelen die elkaar in de weg zitten, komen virtueel daadwerkelijk in botsing.

Vervolgens is het de vraag bij een productiemachine of overal steeds de producten goed blijven doorstromen. Zijn de buffers goed ontworpen of ontstaan er ergens files? Zulke vragen zijn uitstekend te tackelen met het virtuele model. ‘Dat kan al draaien op een krachtige huis-tuin-en-keuken-pc, maar hoe krachtiger de computer, hoe complexer en mooier de simulatie kan worden’, zegt Guido van Gageldonk BSc, een van de oprichters van Unit040.


Tweelingbroer

Daardoor lijken de mogelijkheden onbegrensd. Als een technologiebedrijf een complexe machine wil bouwen, kan het aankloppen bij Unit040 voor een virtueel prototype. Tijdens het ontwerpen van een machine kunnen de bouwers dit model gebruiken om bepaalde principes alvast te testen, zonder dat daarvoor een fysiek prototype nodig is. Zo komen problemen al vroeg aan het licht en zijn ze op te lossen door een herontwerp, nog voordat een bedrijf echt aan het bouwen slaat.

‘De ontwerpers van een machine hebben van tevoren bepaalde aannames over hoe die zal werken’, vertelt Van Gageldonk. ‘Bijvoorbeeld hoeveel producten er door de machine kunnen, of de softwarecode het gewenste systeemgedrag oplevert en of de machine goed reageert bij foutmeldingen. Onze ervaring is dat je acht van de tien aannames al kunt testen met een virtueel prototype.’

Het volledig verhaal over virtuele machines lezen

Wil je het volledige verhaal over virtuele machines uit het januarinummer van De Ingenieur lezen? Koop dan de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25% - een digitaal jaarabonnement van 12 nummers voor € 69,-.

 


Beeldmateriaal Unit040