Gilbert Peters is vooraanstaand en prijswinnend in zijn beroeps veld, topologie optimalisatie, en kwam ons een gastles geven over wat hij allemaal doet.

Gilbert kreeg inspiratie na een motorrit door Amerika, om zijn motor zo licht mogelijk te maken. Hij werkte al als ingenieur met topologie optimalisatie en 3D printen, en wilde zijn eigen project, de motor, verwezenlijken. Om tegelijk geld te verdienen en ervaring op te doen, is hij zijn eigen bedrijf begonnen.

Door middel van enkele opdrachten die hij heeft gekregen, heeft hij uitgelegd wat topologie optimalisatie allemaal inhoudt en hoe je het in de praktijk toepast.

In het kort houdt topologie optimalisatie in dat je met zo min mogelijk materiaal, toch dezelfde krachten kan weerstaan. Dit doe je door voor bijvoorbeeld een krukje allemaal verschillende gebruikssituaties te bedenken en de bijbehorende krachten te schatten of berekenen. Schuif je een kruk achteruit over de grond tijdens het opstaan, zal dit een andere kracht geven dan wanneer je erop gaat zitten, of de kruk op zal tillen. Door al deze krachten in een computerprogramma in te vullen, gaat de computer op zoek naar het ideale ontwerp van de door jou aangegeven onderdelen. Veel van deze ontwerpen krijgen zeer complexe vormen en kunnen lastig zijn voor traditionele fabricagevormen. 3D printen is hier echter ideaal voor, als additieve fabricage.

De gewichtsbesparing die je met deze techniek krijgt, kan van groot belang zijn. Zo vertelde Gilbert over een onderdeel van een schip wat hij van 17kg terug heeft gebracht naar 900 gram. Voor een groot schip zat die 16 kilo nauwelijks uitmaken, maar voor de montage of eventueel onderhoud, betekent dit het verschil tussen manueel tillen of een tillift of andere constructie te moeten gebruiken.

Een ander voordeel voor gewichtsbesparing, kan commercieel zijn. Een bedrijf dat zand opspuit vanuit zee, kan door een lager schipgewicht in ondiepere wateren varen en hierdoor beter zand opspuiten dan de concurrentie. Het gewicht dat hier bespaard moet worden, is natuurlijk vele malen groter dan het vorige voorbeeld, dus hebben ze gekeken naar hoe ze bepaalde kranen van vele tonnen lichter konden krijgen.

Waar je wel rekening mee moet houden, is de fysieke ruimte die je nodig kan hebben voor dit soort ontwerpen. Een ander voorbeeld gaf dit mooi weer. Een glas-vervoerbedrijf wilde klemmen, die het glas klemmen tijdens transport, zo licht mogelijk maken, zodat ze meer glas konden vervoeren dan de concurrent en dus met lagere prijzen in de markt konden staan. Hun eigen ingenieurs probeerden dit voor elkaar te krijgen door de klemmen zo dun mogelijk te maken. Gilbert stelde echter de vraag ‘hoeveel ruimte heb ik?’ en maakte een klem die veel meer ruimte in nam, maar toch 48% minder gewicht had dan wat ze op dat moment hadden.

De rol van ontwerper verandert in dit deel van het vak, het wordt meer en meer nadenken over wat de functionaliteit van een product wordt en vervolgens deze data invoeren, waarna het programma aan het werk gaat. Maar omdat er nog niet zoiets bestaat als oneindige rekenkracht, is er nog veel denkwerk van de mens nodig. Niet elke ontwerper zal tot hetzelfde eindresultaat komen ondanks het ‘optimale’ ontwerp, omdat elke ontwerper andere prioriteiten en ontwerpeisen stelt. En na een puur functioneel ontwerp, valt er natuurlijk altijd nog het een en ander te veranderen voor een esthetisch mooier product.

Meer info op: https://www.fransisco.nl/

Dit artikel is geschreven door Jaap Thooft, deelnemer bij 3D Ambacht.