Afgelopen jaar hebben InteSpring en Holland Container Innovations (HCI) samengewerkt aan het ontwikkelen en testen van torsiestaven. Hiermee kunnen in de toekomst scharnierende objecten gebalanceerd worden. Torsiestaven kunnen relatief veel energie opslaan in verhouding tot hun volume, doordat ze bij het roteren bijna geen volumeverandering ondergaan. Dus door gebruik te maken van torsiestaven in plaats van ‘gewone’ veren, kan men aanzienlijk ruimte besparen in het ontwerp. HCI gebruikt de technologie voor het balanceren van de wanden van inklapbare zeecontainers.
Toepassing 1: TV-dressoir | InteSpring ziet mogelijkheden in de meubelindustrie. Hierbij valt te denken aan een TV-dressoir waarbij de televisie in de bovenkant van het dressoir is verwerkt en omhoog geklapt kan worden. De torsiestaven aan de onderzijde fungeren als een instelbaar scharnier, dat tevens de massa van de TV balanceert. Hierdoor is het mogelijk om moeiteloos een TV van een verticale naar een horizontale stand (en vice versa) te bewegen. Doordat de TV nu horizontaal kan worden weggeborgen, is de hoogte van het dressoir niet meer afhankelijk van de hoogte van de TV.
Toepassing 2: Hoge keukenkast | Een andere toepassing ziet InteSpring in de klep van een hoge keukenkast. Hoewel op het eerste gezicht vergelijkbaar, is deze toepassing extra uitdagend omdat het scharnier hierbij niet aan de onderzijde maar aan de bovenzijde is verwerkt. Het systeem zit bij de openstaande klep zowel visueel als fysiek niet in de weg.
Techniek 1: | Wanneer de kast geopend wordt, roteert de klep naar een horizontale positie en wint de klep dus (hoogte)energie. De klep is natuurkundig te beschrijven als een positief stijf systeem. Om dit gedrag te balanceren, is een systeem nodig dat zich precies tegenovergesteld gedraagt. Dit vraagt dus om ‘negatieve stijfheid’. Een dergelijk systeem vraagt om slimme schanieren, met een specifiek gedrag. Binnen het overkoepelend onderzoek naar torsiestaven doet InteSpring in samenwerking met de TU Delft, gefinancierd door een STW Valorisation Grant, onderzoek naar het bestaan van ‘negatief stijve’ balanceersystemen die als schanieren kunnen gaan fungeren. Over de uitkomst van dit deelonderzoek is InteSpring voorlopig onzeker, maar het is een spannend, grensverleggend project dat ons dwingt tot innovatieve oplossingen.
Techniek 2: Torsiestaven | Torsiestaven De ontwikkeling van torsiestaven (aan de onderzijde of de bovenzijde van een toepassing) is zeer uitdagend. Centrale aspecten hierbij zijn de kwaliteit van balans, de mogelijkheid van instellen voor andere gewichten en het zo goed mogelijk wegwerken van het balanceersysteem in het scharnier. Hiernaast spelen ook de materiaalefficiëntie, produceerbaarheid en de schaalbaarheid een cruciale rol.
De concepten | Afgelopen jaar zijn diverse concepten uitgedacht en uitgewerkt in computermodellen. Enkele van deze computermodellen zijn omgezet in fysieke modellen om ze aan de praktijk te kunnen toetsen. Hieronder volgt een kort overzicht van enkele van deze modellen.
Op de foto linksonder ziet u een systeem met een cluster van torsiestaven waarbij door middel van contactpunten elke staaf selectief in- of uitgeschakeld kan worden, om zo de meest geschikte kracht te leveren die nodig is voor het balanceren van de massa aan het einde van de arm. Het voordeel hiervan is dat een relatief eenvoudig systeem al resulteert in een zeer goede balans. Het systeem is echter beperkt instelbaar voor een veranderde massa.
Op de middelste foto ziet u een systeem dat vrijwel perfect gebalanceerd is en ook nog eens instelbaar is. Dit systeem werkt met behulp van een speciaal overbrengingsmechanisme die uit onze computerberekeningen volgen. Hiermee worden de krachten van de torsiestaven en de massa met elkaar in balans gebracht. Het deel van de torsiestaven dat roteert, kan worden ingesteld door de torsiestaven op een bepaalde afstand in te klemmen. Op deze manier wordt een instelbaar systeem gecreëerd, waarbij voor iedere massa een andere actieve lengte van de torsiestaven kan worden gekozen. De grote uitdaging hierbij is om het tot een universeel en kostprijsefficiënt inbouwcomponent te brengen.
Daarnaast is het team bezig met een systeem waarbij de torsiestaven zijn vervangen door een speciale bladveer die grote vervormingen aan kan. Het voordeel hiervan is dat de belasting over de hele lengte van het scharnier kan worden verdeeld. In dit deelproject wordt de mogelijkheid onder- zocht om bladveren van composiet materiaal te maken om zo de capaciteit van energieopslag nog verder te verhogen (foto rechtsonder).
