D:Dream teams van TU Delft ontwikkelen met Dassault Systemes

Een exoskelet voor mensen met een dwarslaesie, een elektrische raceauto die binnen twee seconden naar 100 km/h sprint, een raket die een hoogte van 100 km moet halen, een zonnecel aangedreven auto en de hyperloop zijn enkele projecten waar D:Dream teams op de TU Delft momenteel aan werken. Tijdens een recente persconferentie maakten diverse teams duidelijk hoe belangrijk ontwerpsoftware is om efficiënt en innovatief te kunnen construeren.

“Momenteel werken grof geschat 5 miljoen studenten op 40.000 verschillende onderwijsinstellingen wereldwijd met de producten van Dassault Systemes. Daarmee worden door studenten innovatieve producten en oplossingen ontwikkeld. Dat bewijzen o.a. de verschillende D:Dream teams”, vertelt Dick Hissing, Sales Director Business Transformation en Geo Leader Benelux van Dassault Systèmes. D:Dreams is een correlatie van inmiddels vijftien verschillende studentenprojecten die worden aangestuurd en gemanaged door studenten. De teams doen nationaal en internationaal mee met wedstrijden en zijn daar zeer succesvol in.

DUT17 elektrische racewagen

Het DUT17-team vertegenwoordigt komende zomer voor de 17de keer de TU Delft bij de Formula Student (FS) competitie. Een prestigieuze wedstrijd voor technische universiteiten en hogescholen uit de hele wereld in het ontwerpen, engineeren, produceren, testen en op een aantal circuits presteren met een formuletype raceauto. De auto’s worden beoordeeld op ontwerp, efficiëntie, veiligheid, betrouwbaarheid, kosten, diverse rijeigenschappen en een business-presentatie. Omdat ingenieurs in spé van de TU Delft al herhaaldelijk hebben gewonnen, behoort het team tot de top van de wereldranglijst. Elk jaar probeert het team binnen een jaar tijd een betere racewagen te ontwikkelen dan hun succesvolle voorgangers en 500 concurrenten. Voor 2017 heeft het team het chassis en de aerodynamica volledig opnieuw ontworpen en de toegankelijkheid van alle onderdelen en systemen verbeterd. “De massa van de auto heeft een groot effect op de snelheid van de auto. Met programma’s zoals Catia, Simulia en Abaqus kunnen we de massa reduceren. Op dit moment weegt de auto 164 kg en behaalt het 3,5 G in laterale accelaratie. Ook heeft de simulatiesoftware ontzettend geholpen met het berekenen van de aerodynamica. De software is inmiddels zo nauwkeurig dat we geen testen meer hoeven uit te voeren in de windtunnel. Dit kan volledig virtueel”, vertelt Pietro Areso, teammanager van het DUT17 project. In totaal werken er 70 studenten mee aan de elektrische racewagen.

Studenten spacerace

“Momenteel is er een spacerace gaande om als eerste universiteitsteam de ruimte te halen op een hoogte van 100 km. Met het Stratos project ontwikkelen en bouwen we een raket die op ten duur deze hoogte moet gaan halen. En hopelijk zijn wij dan de eerste”, vertelt Stijn Keuler, Chief Engineer bij het Stratos project. In 2009 heeft de eerste raket een hoogte gehaald van 12,3 km, gevolgd door een hoogte van 21,5 km in 2015. Als je deze lijn doortrekt dan zal het doel van 100 km pas bereikt worden in 2067. Dat traject proberen de studenten nu te versnellen door het project te professionaliseren. Catia helpt de studenten daarbij door tekeningen en revisies op te slaan en voor iedereen toegankelijk te maken. Zo werkt het hele team altijd aan de laatste geüpdate versies. Ook bij dit project is het reduceren van de massa cruciaal. Elke kg die wordt gereduceerd betekent een stijging van 2 km. Met nieuwe materialen en productietechnieken weet het team de massa te reduceren. Zo is de titanium nozzle die een temperatuur moet weerstaan van 3.300 graden 3D-geprint. Ten opzichte van de oude nozzle is de nieuwe variant 15 kg lichter. Een ander voorbeeld van een forse massareductie is de brandstoftank. De oude aluminiumversie woog 32 kg. De nieuwe tank van composiet weegt dit ook, maar is wel twee keer zo groot en kan 100 kg aan vaste brandstof opslaan. De nieuwe raket moet in oktober klaar zijn. Wanneer de raket daadwerkelijk de lucht in gaat is nog niet bekend. Het is namelijk erg moeilijk om een betaalbare en geschikte lanceerlocatie te vinden.

Mobiele dwarslaesie patiënten

“Eind augustus 2015 zijn we met het project March begonnen om zowel voor iemand met dwarslaesie als de Zwitserse Cybathlon wedstrijd, het beste exoskeleton te ontwikkelen”, vertelt Marise de Baar, PR Manager van March. Inmiddels werken 31 studenten aan het project en het doel is om patiënten met een dwarslaesie hun volledige mobiliteit terug te geven. Het ontwikkelde exoskeleton zal meedoen met de Cybathlon kampioenschappen voor atleten met een lichamelijke beperking. Deze kampioenschappen zijn bedacht om de ontwikkeling van innovatieve protheses te stimuleren. Het parcours bestaat uit zes alledaagse obstakels die mensen met een dwarslaesie moeten overwinnen, zoals opstaan uit een bank, een trap en helling oplopen, maar ook een deur openen. “Voor mensen met een dwarslaesie is het belangrijk om mobiel te zijn. Niet alleen voor de bloedcirculatie maar ook mentaal. Communiceren op ooghoogte bijvoorbeeld kan mentaal gezien voor grote veranderingen zorgen”, aldus De Baar. Momenteel testen ze het exoskelet met Ruben die tijdens een motorongeluk een dwarslaesie opliep. Hij helpt het team om het exoskelet te testen en feedback te geven. Momenteel werken vijf verschillende afdelingen binnen het team aan het project. De uitdaging is om alle onderdelen samen te laten komen tot een passend eindresultaat. Ook hier heeft Catia de voorkeur omdat men kan werken in een totale assembly met de meest recente modellen. De grootste innovatie aan het exoskelet is het gewrichtsontwerp. Deze kan gezien worden als het hart van het exoskelet. Het gewricht moet alle kracht leveren. Door gebruik te maken van harmonic drives (tandielen die in elkaar zitten) kan het ontwerp compact gehouden worden. Omdat het skelet nog niet zelf-stabiliserend is moet de gebruiker krukken gebruiken om zich te ondersteunen. In deze krukken is een schermpje aangebracht waarmee het skelet aangestuurd kan worden.