18-04-2007: TU/e-onderzoekers ontwikkelen technologisch wonder
Twee onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e)
hebben een soort zwevend tapijt van magneten ontwikkeld dat deze maand
voor het eerst zijn kunsten kan vertonen.
Een technologisch wonder, aldus prof. ir. Mihály Antal, voorzitter van
de programmacommissie van het IOP-EMVT*. Dit is een razend belangrijke
innovatie voor de chipindustrie.
Het zwevende tapijt, een massieve plaat bestaande uit onder andere
magneten, kan geheel vrij zweven op 1,5 millimeter hoogte met een
nauwkeurigheid van minder dan een micrometer.
Ir. Nelis van Lierop en ir. Helm Jansen hopen later dit jaar op dit
onderzoek te promoveren aan de TU/e.
Vacuüm
Bij de productie van chips staat de industrie voor grote uitdagingen.
Elektronica moet steeds kleiner, sneller en goedkoper worden om aan de
nieuwste eisen te voldoen. Er moeten zoveel mogelijk processoren,
geheugenelementen of andere onderdelen op een klein chipje kunnen. Om
chips nog kleiner te kunnen maken, wordt er gewerkt aan een nieuwe
generatie productiemachines waarbij de essentiële belichtingsstap niet
meer in lucht maar in vacuüm plaatsvindt. Een van de problemen hierbij
is dat de conventionele positioneringsystemen die gebruikt worden
tijdens de belichting niet in vacuüm kunnen opereren. De magnetisch
gelagerde plaat van de twee TU/e-onderzoekers zou hiervoor dé
oplossing kunnen zijn.
Zes vrijheidsgraden
In tegenstelling tot een zweeftrein, die alleen voor- of achteruit
over een baan beweegt, kan de magnetische plaat van Jansen en Van
Lierop in een horizontaal vlak bewegen. Naast de bewegingen in het
vlak kan de hoogte waarop de plaat zweeft gevarieerd worden, kan hij
een draaiende beweging maken en kan hij op twee manieren kantelen. In
totaal zijn er dus zes gecontroleerde vrijheidsgraden. De plaat,
bestaande uit 385 magneten, wordt aangestuurd door magnetische
krachten afkomstig van maar liefst 84 spoelen die in het
grondoppervlak zijn gelegen. De ruim 8 kilogram wegende plaat van 30
bij 30 centimeter kan met een stabiliteit van 300 nanometer (ongeveer
1/3000 millimeter) gepositioneerd worden, en met een snelheid van meer
dan 1,4 meter per seconde bewegen.
Indrukwekkende demonstratie
Helm Jansen: We hebben dit concept praktisch van de grond af
opgebouwd. Geen enkel softwarepakket was in staat om onze veeleisende
berekeningen uit te voeren, dus hebben we de software zelf maar
geschreven. Zijn collega-onderzoeker Nelis van Lierop: Onze intensieve
samenwerking heeft geleid tot een nieuwe ontwerpmethode waarbij vanaf
het beginstadium de regelbaarheid van het tapijt is meegenomen. Na
vier jaar hard werken zijn we blij dat we ons gezamenlijk product
kunnen presenteren. In het laboratorium van de TU/e kan het vliegende
tapijt dan ook sinds kort een indrukwekkende demonstratie laten zien.
*Het IOP-EMVT (Innovatiegericht OnderzoeksProgramma ElektroMagnetische
VermogensTechniek) is een subsidieprogramma van SenterNovem, een
onderdeel van het ministerie van Economische Zaken.
Technische Universiteit Eindhoven