Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE -- «Anderen bouwen auto's die met zo weinig mogelijk weerstand - 'drag' - door de lucht klieven. Stroomlijning en vinnen creëren neerwaartse krachten die het voertuig op de baan drukken -'onderdruk zuigt de wagen tegen de baan'- en de banden grip bezorgen.
Wij geven die lucht een extra functie in de zijrichting», zegt Koen Beyers, managing director van Voxdale in Antwerpen.
De Aquilo Aero - genoemd naar een wispelturiger windgod - heeft interne kanalen die in de bocht overdruk en onderdruk creëren - door debietverdeling bouwt het ene kanaal meer luchtdruk op dan het andere - en de wagen daarmee sneller door de bocht trekken. «De wagen is performanter, sneller en minder gevoelig voor de aard van de ondergrond in de bocht.
Hij is dus veiliger op een natte, gladde baan omdat hij lateraal in zijn baan gehouden wordt», zegt Beyers. «Als we in de kanalen mechanische kleppen aanbrengen die je met je stuurwiel elektronisch kan aansturen, wordt het effect exponentieel groter. Ook dat zit mee in het patent.»
«Waarom de auto niet in zijn baan houden met 'laterale' aerodynamische krachten?», vroeg de jonge burgerlijk ingenieur Wouter Remmerie zich af.
Als je de deur van je auto opent terwijl je tegen 130 km/u over de baan vliegt, kan je met de laterale krachten die daarbij ontstaan, je auto bijsturen... «Sommige mensen 'zien' gewoon aerodynamica», zegt Beyers. Remmerie kwam twee jaar geleden over van Hansen Transmissions.
Hij is nu project manager engineering bij Voxdale dat sindsdien het Aquilo-concept verder ontwikkelde.
«Het blijft simulatie - Computational fluid dynamics of CFD - maar op basis van oefeningen in de tunnel weten we hoe we onze simulaties moeten bijsturen. We hebben een windtunneltje in Heist-op-den-Berg van 35 m/s die 27.000 m³/h verzet», aldus Beyers.
Morfogenese en 3D geprinte kooi
Eerst werd de aerodynamica van de body geverifieerd en geoptimaliseerd. Die werd dan op een chassis gezet. Daarbij zette Voxdale 'topografie optimalisatie software' in. Die software krijgt criteria gevoed en gaat dan zelf een optimale geometrie voorstellen. Het mimiekt daarbij 'natuurlijke' vormen. Beyers spreekt van 'morfogenesis' en 'biomimicry'. De inspiratie voor de vorm van het chassis wordt uit de softwaregereedschappen gehaald. Er is plek voor een chauffeur, aandrijflijn, vier wielen, de interne luchtkanalen...
«Je kan het ontwerp niet té wild maken. Het voertuig moet ooit 'gehomologeerd' geraken.» Het chassis moet zo spanningsarm, zo minimalistisch mogelijk gemodelleerd worden. Het resultaat van zo'n proces is vaak nauwelijks te realiseren en 'lelijk'. «Maar je kan er een logica in zoeken die wel produceerbaar is.»
Heel de systeemarchitectuur vergde meer stijfheid en vormvrijheid. Een van de krachtideeën van het project werd daarom het 3D-printen van de kooi. In één run. Spanningsvrij. «Vandaag is dat nog niet mogelijk op ware grootte», erkent Beyers.
3D-printtafels voor titanium zijn alsnog beperkt tot een diameter van een 70-tal centimeter. «We durven echter beweren dat we binnen een paar jaar de nodige stukken wel 3D kunnen printen.»
Als er anderzijds minder neerwaartse krachten op de ophanging komen en enkel laterale krachten wanneer het nodig is, kan je wellicht een aantal componenten lichter bouwen. Wat op zijn beurt weer een gunstig effect heeft op kostprijs, slijtage,...
Partners triggeren
«Als een constructeur voor dit concept kiest zal het veeleer zijn voor de aerodynamische eigenschappen van de wagen», vermoedt Beyers. «Vandaag zijn we nog niet in staat een bestaande auto van de nodige luchtkanalen te voorzien. Anders zouden we stapsgewijs op een platform kunnen voortbouwen.»
De 3D-printoptie drong zich dan ook op maar stelt eigen problemen. Wat als je met dergelijke auto schade oploopt? Perte totale? Je hoeft echter niet alles in één stuk te printen. Je kan het ontwerp opdelen in afzonderlijk geprinte functionele stukken die je dan aan elkaar bouwt...
«Je pusht echter niet zo'n innoverend idee door van bij de start een hybride voor te stellen», meent Beyers die in deze fase dus voluit voor 3D-printen opteert.
Voxdale beseft best wel dat het zo'n complexe en dure technologie niet zelf 'met een strikje om' op de markt kan brengen. «Wie kunnen we hiermee triggeren?» vraagt Beyers. «Kunnen we via Flanders Drive, bijvoorbeeld, iemand aan boord halen om een concept car op de baan te helpen zetten?»
«Nu is het voor ons ook uitkijken geblazen», zegt Beyers die al contacten had met sportwagenconstructeurs. «We kunnen niet eeuwig optimaliseren. We moeten onze strategie en aanpak definiëren. Zolang er geen businessmodel aan hangt, krijg je ook geen investeerder aan boord.» Of kiest Voxdale straks voor crowd funding?
Consolideren
Voxdale werd in 2005 opgericht. Het telt nu 12 mensen, een mix van productontwikkelaars, industrieel en burgerlijk ingenieurs. Er zijn mensen van Gent, Leuven, De Nayer, TU Delft,... Het bureau verdient zijn brood zowel bij grote ondernemingen als bij KMO's. Met zijn simulatietools is het actief in verschillende sectoren: speedboten, de automotive sector, 'performance sports'. Sinds 2007 biedt het bedrijf advies aan teams in de Amerikaanse IndyCar Series. Daar deed het ervaring op in de aerodynamica van auto's en de werking van 'downforce'.
«We zijn geen puur designbureau. Als ontwerp/engineeringbureau optimaliseren we ontwerpen en gaan die dan ook bouwen», zegt Beyers. «Onze engineering stoelt op reële behoeften. Onze design is dan ook veeleer gedreven door 'functie' dan door esthetiek.
Maar ontwerp je bijvoorbeeld een raceboot voor zijn performantie dan bekom je mettertijd een uitgepuurde vorm.» Voxdale is vandaag bezig aan zijn vijfde speedboot.
Voxdale kijkt ook richting architectuur «maar we zijn geen expert in de constructie van gebouwen. We hebben skills en tools waarmee een architect wel iets kan. De respons is vooralsnog erg traag. De technologie is nieuw en we leven in een conservatieve regio.»
In het verleden was Voxdale met OIP en QinetiQ Space - het vroegere Verhaert Space - actief in de ruimtevaart. Beyers werkt nu aan een ESA-dossier om in te pikken op de mogelijkheden van ESA-BIC bij Innotek in Geel. Deze incubator verstrekt middelen om 'aardse toepassingen' te ontwikkelen met bestaande ruimtetechnologieën. «We schrijven een businessmodel en zoeken startkapitaal om er deze zomer nog met IWT- en ESA-middelen een start-up te lanceren.» Toeleveranciers en partners zijn o.a. Septentrio, sterk in locatiebepaling, en het Zwitserse MESA Imaging, sterk in 3D time-of-flight (TOF) camera's. Stilte over de inhoud van dit project.
«We draaien gezond, break-even», brengt Beyers het interview op een ander onderwerp. Zijn bedrijf werkt nu met een stevig registratiesysteem voor factureerbare en niet-factureerbare uren. Eigen ontwikkelingen brengen niet altijd brood op de plank. Er moeten keuzes gemaakt worden. Vaak krijgt hij uitvinders aan de lijn. Hij heeft voor hen steevast drie vragen. Heb je een businessmodel, distributiekanaal en geld? «De meesten kunnen op geen enkele van de drie positief antwoorden. En daar stopt het verhaal dan. Ook wij zullen een aantal ideeën moeten consolideren.»
In de medische sector
Zo ontwikkelde Voxdale met de Universiteit Antwerpen een kunststoffen plastuit of -koker. Daarmee vangt een vrouw de 'eerste fractie urine' op die vervolgens onderzocht kan worden op sporen van baarmoederhalskanker, bijvoorbeeld. De plastuit is voorzien van een vlottersysteem dat het opvangbuisje afsluit wanneer het vol is. De resterende urine loopt gewoon door het systeem naar de afvoer.
Beyers toont ook een 'demonstrator' van de VAX-ID intra-dermale spuit die het eveneens voor de UA ontwikkelde. Een griepspuit wordt doorgaans in de spier gezet. Maar daar verliest het anti-gen een groot deel van zijn werking. Injecteren in de huid biedt een betere respons van de anti-genen. Maar er zijn weinig devices die zo'n 'spuitje' accuraat kunnen toedienen in de huid. «We ontwikkelden zo'n toestel waarbij uiteindelijk vijf tot tien keer minder anti-gen volstaat.»
Deze samenwerking leidde in maart 2013 tot de spin-off Novosanis waarin Voxdale meestapte. «Wij bedachten de 'snaps', de 'lipjes' en de mechaniek. Maar zo'n project kunnen wij niet trekken.» Het succes van een product hangt steeds af van je distributiekanaal, weet Beyers die met de VAX-ID vandaag nog kan kiezen welke richting het uitgaat.
«Ofwel gaat het richting 'farma' -die de spuit dan verdeelt samen met het vaccin- ofwel gaat het richting 'devices' en de spuitjesfabrikanten.» Regulatoir moet nog een heel pad afgelegd worden. «Het ontwerp is al de ethische commissie voorbij. We bereiden nu fase één voor. Fase drie -de marktintroductie- kan wellicht al over enkele jaren.»
(foto's: LDS)
door Luc De Smet, Engineeringnet
