- 30 mei 2023
- Leestijd: 6 minuten
Professor Steve Franklin geeft masterclass Tribology for Design tijdens Manufacturing Technology Conference
Tribologie, oftewel wrijving en slijtage, klinkt specialistisch maar is eigenlijk een vakgebied waar iedereen mee te maken heeft. Zelfs als je met potlood op papier schrijft, ontstaat er wrijving en slijtage met allerlei gevolgeffecten. “En het leuke is dat in feite altijd dezelfde principes gelden. Weliswaar aangepast aan de toepassing, maar het gaat om dezelfde mechanismen” zegt professor Steve Franklin.
Hij geeft op de Manufacturing Technology Conference 2023, een evenement van ASML en Thermo Fisher Scientific en georganiseerd door Mikrocentrum waarin kennisdelen tussen hightech OEM’s en hun ketenpartners centraal staat, een masterclass Tribology for Design. Want het design is het vertrekpunt voor optimale tribologische eigenschappen.
Steve Franklin speelt in zijn vrije tijd gitaar in een rockband. Zelfs bij gitaar spelen komt het onderwerp wrijving om de hoek. Het oppervlak van het plectrum mag niet te glad zijn om het goed vast te kunnen houden; de juiste oppervlaktestructuur is essentieel. Tegelijkertijd moet de wrijving met de snaren van de gitaar optimaal zijn. Dat zit in het design maar ook in de materiaaleigenschappen.
Bij alle systemen met een relatieve beweging tussen oppervlakken of onderdelen kom je tribologie tegen.” Steve Franklin
De invloed van tribologie op wrijving, slijtage en prestaties
Tribologisch gedrag wordt beïnvloed door wrijving en slijtage. En dat zijn oppervlakte fenomenen die veel invloedfactoren kennen, legt Steve Franklin uit. Hij houdt zich al sinds eind jaren tachtig bezig met het vakgebied tribologie. Aanvankelijk met tribologische coatings en oppervlakte behandelingen; later is daar wrijving als invloedfactor op zowel de nauwkeurigheid als de performance en levensduur van producten en machines bij gekomen. En tegenwoordig onderzoekt hij ook het vakgebied van biotribology.
“Bij scheerapparaten ontstaat ook wrijving als de buitenkant contact maakt met de huid, en dit beïnvloedt het scheerproces en ook de comfort”, zegt de van oorsprong Britse wetenschapper. Hij werkt als visiting professor zowel aan de Universiteit van Sheffield (sinds 2008) als de Universiteit van Amsterdam (2023). Daarnaast werkt hij voor hightech bedrijven als ASML, Thermo Fisher Scientific en andere.
Tribologie speelt namelijk bij elk van hen een alsmaar grotere een rol. “Bij alle systemen met een relatieve beweging tussen oppervlakken of onderdelen kom je tribologie tegen. Het is de wetenschap van oppervlakken die in relatieve beweging met elkaar zijn. Dat kan een potlood zijn dat over papier beweegt maar ook de silicium wafer op de wafertafel bij de machine van ASML.”
Het belang van tribologie in machinebouw
In de machinebouw bepaalt tribologie onder andere hoe nauwkeurig je positioneert. Bij de chipmachines van ASML is dit een kritisch gegeven. De wrijving tussen de wafer en de tafel bepaalt uiteindelijk hoe dun de lijnen tijdens de belichting van de wafer kunnen zijn. De materiaaleigenschappen, oppervlakteruwheid en krachten hebben invloed op de wrijving, net als de omgeving waarin de beweging gebeurt. Wat tribologie complex maakt, is dat er door wrijving slijtage optreedt. De wrijvingskrachten zijn dus geen constante, waarvoor je bijvoorbeeld altijd met eenzelfde factor zou kunnen compenseren.
Je moet inschatten hoe de ruwheid van de twee oppervlakken die tegen elkaar bewegen, verandert” Steve Franklin
Steve Franklin: “Je moet inschatten hoe de ruwheid van de twee oppervlakken die tegen elkaar bewegen, verandert.” In de automobielindustrie zet men smeermiddelen in om de wrijving te verminderen. In veel hightech machines kan dat niet. Het smeermiddel kan tot contaminatie leiden. Belangrijk is daarom in het design al rekening te houden met mogelijke wrijving.
In de masterclass Tribology for Design laat Steve Franklin tijdens de Manufacturing Technology Conference 2023 niet alleen voorbeelden zien hoe wrijvingen ontstaan en wat de gevolgen zijn, maar ook hoe je dit in het design al kunt verminderen of mitigeren.
Tribologie in machinebouw: optimalisatie van prestaties, betrouwbaarheid en energieverbruik
Dit inzicht is niet alleen belangrijk voor de engineers van ASML. Tribologie speelt door de hele machinebouw een rol. “Hiermee kun je de levensduur van machines en systemen verlengen, prestaties verbeteren, net als de betrouwbaarheid. En je kunt met een lage wrijving het energieverbruik reduceren”, somt Steve Franklin enkele voordelen op. Met de juiste kennis van tribologie hebben engineers ook invloed op het optimale onderhoud van een machine. Hoewel de principes van het ontstaan van wrijvingen altijd gelijk zijn, bestaan er geen universele oplossingen om de wrijving te minimaliseren.
Steve Franklin: “Tribologie kent meer uitzonderingen dan regels. Er is altijd wel een reden waarom iets niet kan. En je moet altijd rekening houden met andere factoren.” Daarom vindt er dan ook nog altijd aan universiteiten fundamenteel onderzoek plaats naar aspecten die met tribologie te maken hebben. Bovendien veranderen materialen en bewerkingstechnieken wat ook weer een effect heeft op de oppervlakteruwheid. “Het is uitdagend. Daarom heb ik me er zo in vastgebeten. Je leert altijd iets nieuws.”
Je kunt de specs niet meer over de schutting gooien en verwachten dat het goed komt.” Steve Franklin
Het belang van kennisdeling in de complexe wereld van hightech systemen
Professor Franklin verzorgt tijdens de Manufacturing Technology Conference een masterclass over het thema tribologie. Op deze manier kennis delen vindt hij belangrijk. “Hightech systemen zijn zeer complex en worden alleen maar complexer. Misschien had iemand ten tijde van Sir Francis Bacon (17e eeuw) alle expertises in huis.
Hij meende dat je alles kon weten van een techniek. Dat kan allang niet meer. Tegenwoordig moeten veel technische disciplines samenwerken om gezamenlijk tot een goed resultaat te komen.” En juist hierom is de kennisuitwisseling in de hele keten van belang. Want de ASML-engineer stelt weliswaar de specificaties voor de oppervlakteruwheid vast, de toeleverancier moet ze wel kunnen halen. “Je kunt de specs niet meer over de schutting gooien en verwachten dat het goed komt. Misschien moet de toeleverancier wel op zoek naar een andere technologie om de specs nog te kunnen halen. Ze moeten daarom van elkaar leren.”
Over Manufacturing Technology Conference
Manufacturing Technology Conference 2023 is een initiatief van ASML en Thermo Fisher Scientific en georganiseerd door Mikrocentrum. Het evenement vindt op 20 juni 2023 plaats in NH Koningshof in Veldhoven en is gratis te bezoeken. Naast de masterclass van Steve Franklin zijn er keynote lezingen, ronde tafel gesprekken en presenteren zo’n 75 bedrijven hun technologie. Meer informatie en registratie voor bezoek kan via de website van het Knowledge Sharing Centre.
Meer weten over het Manufacturing Technology Conference?
Met deze jaarlijkse Manufacturing Technology Conference vergroten we de kennis over maakbaarheid voor ontwikkelaars en helpen we ze zoeken naar mogelijkheden die voorheen onbekend waren
Ontdek Manufacturing Technology Conference 2023Nieuws
Lees ook deze blogs
- ZIE 2024 stimuleert samenwerking en inclusiviteit voor Nederlandse innovators
- Automatisering, digitalisering en AI: gamechangers voor maakindustrie, maar alleen met juiste kennis in huis
- Projectteam Verspanen 4.0 onderzoekt relatie oppervlakteruwheid en cleanliness | Mikrocentrum
- Trends in Robotics en AI volgens Jesse Scholtes, Program Manager Robotics bij Vanderlande
- Innovatie in de techniek is niet alleen te vinden bij hightechbedrijven