Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Deze 'motor van de toekomst' drijft een zwevende spiegel aan die de laserstraal eender welke kant op jaagt. Uiterst precies.
Om te scannen, mallen te snijden, printplaatjes te beschrijven, weerstanden te kalibreren, bierflessen en proefbuizen on-the-fly te markeren, auto-onderdelen te lassen,...
Typische afbuigsystemen hebben twee draaiende (meervlakkige) spiegels. Hoe groter de spiegels, des te groter veld bestrijkt de laser. Maar zo'n systeem wordt al snel 'groot' en 'zwaar'.
«Onze éénkopsoplossing met aperture tot 50 mm is lichter - 700 gram - en compacter zodat hij vlot op een robotarm gemonteerd kan worden», claimt Marc Van Biesen (50), CEO van Newson. De spiegel hangt in/boven een ring van vaste magneten. Op de onderliggende printplaat zijn drie spoelen geëtst.
In de spoelen alterneren de spanningen die de spiegel aandrijven. De drie aandrijfspoelen doen tegelijk de positiebepaling. Er zijn nog enkele regeltechnische issues. «We zochten aanvankelijk naar opstellingen met optische positiemeting. Het probleem nu is het compenseren van al die verschillende velden en elementen via firmware».
Na vijf jaar ontwikkelen is de Cyclops «zo'n 70% klaar. Misschien». Horen we een lichte aarzeling? Toch heeft Van Biesen goede hoop de deadline te halen. De ambities zijn niet min.
«“We zien de Cyclops als een katalysator om ‘wereldleverancier' van actuatoren te worden». Dat het toestel wel eens voor een dijkbreuk kan zorgen hangt ook samen met het prijskaartje van 6.000 euro. «Dat is vijf tot zes keer minder dan een state-of-the-art aperture 30 tweespiegelsysteem».
Naast de directe besparing belooft de Cyclops ook indirecte besparingen wat de weg verder opent voor ongeziene mogelijkheden en toepassingen.
Rhothor: afbuigsysteem met troeven
Met lasers kan je of het werkstuk of de laserstraal bewegen met behulp van afbuigsystemen. Newson bouwt motoren voor afbuigsystemen die conceptueel verschillen van de marktstandaard.
Typisch worden lasers afgebogen door het samenwerken van twee ronddraaiende spiegels. Newson bouwde daarop een modulaire variante met twee roterende servo's waarop telkens een vlakke spiegel is gemonteerd. Lichter en eenvoudiger. Tegen de hélft van de prijs.
«Een machinebouwer kan met ons modulaire systeem een multi-beam-laser met een eindeloos aantal systemen construeren», stelt Van Biesen. Er zijn al toepassingen met 4 tot 8 systemen in één behuizing.
Elk systeem telt telkens twee rotationele servo's. Newson integreert de printplaat voor de aansturing in de motor. Spanning en data lopen via een coax naar de DSP bij de motor en met een twisted pair gaat het naar de laser. Modulair en open.
Het kan ook met een CANlink-interface. «Dat noemen we 'applicatieafhankelijke flexibiliteit'». Dit ‘all in one'-concept maakt het systeem eenvoudiger.
Elke servo weegt nauwelijks 300 gram. Zijn levensverwachting overtreft die van de laser. Bovendien is hij energie-efficiënter dan de marktstandaard van motoren met bewegende magneten in een statisch magneetveld. Newsons gepatenteerde concept heeft een bewegende spoel of draad in een sterk magneetveld dat aangestuurd wordt door een versterker.
«We verbruiken tien keer minder energie voor dezelfde beweging. Een klassieke afbuigkop verbruikt al gauw 100W energie. Bij ons is dat 2W». Newsons motor hoeft geen koeling omdat 'warmte' geen probleem meer is. Eenvoudiger en dus opnieuw een besparing voor de machinebouwer.
«Precies omdat ons systeem niet opwarmt, krijgen we ook het merendeel van de driftgenererende factoren uit de vergelijking». De aansturing van de motor is een 16 bit-systeem dat de spiegel tot 12 micro rad nauwkeurig positioneert.
«We zijn veel nauwkeuriger dan de de meeste systemen op de markt. En met 60 microseconden als tijdsconstante sneller dan de marktstandaard. Bovendien zit de herhaalbare nauwkeurigheid na een half jaar nog steeds goed. Kalibreren gebeurt één keer per jaar».
Newson produceert ook de stuurkaart én de software om ofwel rechtstreeks met de motoren te communiceren of via DLL of SDK. Toch wil het de klant geen black box opdringen. Het protocol van de sturingskaart is open.
De software is licentievrij. Het verscheept de motoren met autotune software zodat de klant zelf de tijdconstante kan ingeven. Ook de tekening van de spiegelhouder is open source. Het levert ook het stappenbestand - om het blok te frezen waarin de motoren gezet worden- als download.
De correcte positionering van de motoren en de laseruitgang is immers cruciaal. Dit alles om tegemoet te komen aan de 'afhankelijkheidsangst' van de klant - die hiermee een 'exit scenario' heeft - maar ook om op de eigen toegevoegde waarde te kunnen focussen.
Prijsspanning cruciaal
«De crisis is de brandstof waarmee we gegroeid zijn», zegt Van Biesen voor wie de prijsspanning - naast zijn superieure product - cruciaal is om in de wereld van machine- en systeembouwers door te breken. «Deze wereld is al decennia rond enkele grote fabrikanten in Duitsland geclusterd».
«Made in Germany is dan ook een sterk merk. Bovendien is een afbuigsysteem een kerncomponent in dergelijke machines. Het is dan ook niet triviaal om die buiten Duitsland te kopen...
Die economische spanning is dus nodig om klanten te motiveren voor ons te kiezen», zegt Van Biesen die in Duitsland met winst verkoopt onder de prijs van Chinese producten. Maar ook de secundaire voordelen - een goedkopere voeding, geen behoefte aan waterkoeling... - dragen daartoe bij.
«We hopen dat de economische druk blijft stijgen zodat machinebouwers goedkoper moeten werken». En dan bij Newson terechtkomen.
Die focust op de productie en het doorontwikkelen van zijn actuatoren en lens shifts. Complexe optische lay-outs laat het aan de markt, aan de machinebouwers om zich te diversifiëren. Een bewuste keuze want «hoe complexer je systemen, des te dichter moet je op de markt zitten». De marketing inspanning - de branding -blijft beperkt.
door Luc De Smet, Engineeringnet
Ontwikkelingstrajecten
Newson nam met Fraunhofer ILT en anderen deel aan het LaserDapt-project rond een zelfaanpassend laser verbindingssysteem voor een snel herconfigureerbaar assemblagesysteem. Deze Manunet-call van 2009, met uitsluitend Duitse partners, duurde twee jaar.
Samen met het Laser Zentrum Hannover (LZH) e.a. ontwikkelt Newson nu een dubbele scankop met afzonderlijke laserproductiekop - voor het snijden en lassen van vezelversterkte materialen - en pyrometers voor in-process temperatuurmetingen.
Dat gebeurt in het kader van het Europese Era-SME A‘Quilaco-project (Advanced online quality and process control for high speed laser machining of composites) dat van start ging op 1 januari 2014 en twee jaar loopt. In België steunt het IWT.
Vandaag zijn er verschillende Europese projecten in aanvraag. «Voor ons is dat enorm belangrijk omdat derden ons daarvoor vragen. Dat geeft geloofwaardigheid en status», zegt Delaey.
'Newson' is een samentrekking van New Sound. Toen Marc Van Biesen 18 jaar was bouwde hij een muziekversterker: de New Sound 110 (2x55W). Deze naam diende als inspiratie voor Newson Electronics.
De naam van het bedrijf dat hij na zijn studies industrieel ingenieur (Aalst) opstartte om engineering op maat te doen. Tussendoor behaalde Van Biesen een licentiaat informatica (Gent) en een diploma burgerlijk ingenieur elektronica (Brussel).
Van 1995 tot 2006 werkte het bedrijf aan laserapplicaties voor hoofdklant Siemens (Oostkamp, Gent en Bruchsal). Het detecteerde daar de behoefte aan betere en goedkopere afbuigsystemen. «We mikten op Siemens als klant maar in 2005 staakte die zijn laseractiviteiten.
We draaiden toen twee jaar verlies en verloren duizend euro per dag om onze technologie toch af te werken». Het lukte en sindsdien zijn van de Rhothor zo'n 10.000 stuks in de markt gezet.
COO en partner Katrien Delaey (48) - sinds 1998 bij Newson - staat in voor het dagelijks bestuur van het bedrijf, de productie, aankoop, verkoop, voorraad... Zij is burgerlijk ingenieur materiaal/metaalkunde (KULeuven) aangevuld met studies boekhouding en exportmanagement en ervaring bij Siemens, Seghers Engineering en Tele Atlas (digitale kaarten).
Afbuigsystemen, lens shifters, add-ons, testapparatuur
Op het schap bij Newson staat voorts een z-as lens shifter die de focus van de laserstraal regelt. «Ook daar opent onze technologie de weg voor nieuwe toepassingen», zegt CEO Marc Van Biesen die het voorbeeld geeft van ‘glasbloktekenen'. «De marktstandaard kan dat met 2.000 punten per seconde.
Wij schieten 10.000 à 15.000 gaten per seconde». Voorts een kalibratiesysteem - een bluetooth zender en een plaat met gaten in - waarmee de laser zichzelf kalibreert. Van de ‘Contester' verzet het bedrijf jaarlijks ook enkele stuks. Dit in 1996 ontwikkelde toestel test ‘stekkers' voor de luchtvaart en automobielindustrie op uiterst korte contactonderbrekingen.
Newson levert ook add-ons, zoals applicatie interface elementen waarmee zijn technologie makkelijk geïntegreerd wordt. Zo de Laserlink voor de IPG-laser. «Zo bouwen we met kleine kabeltjes een slim gedistribueerd netwerk».
