STW.nl

U bent hier

Van betere informatie voor offshore tot misdaadbestrijding: 2,65 miljoen euro van STW voor vijf nieuwe technisch-wetenschappelijke projecten

Van betere informatie voor offshore tot misdaadbestrijding: 2,65 miljoen euro van STW voor vijf nieuwe technisch-wetenschappelijke projecten

19 februari 2013

Betere dieptebepalingen op zee, betere protheses en luiers, betrouwbaarder analyse van bloedspatten op misdaadlocaties, spectrometers op een chip, en beter kunnen werken met grote en complexe spreadsheetsystemen: dat moet de uitkomst worden van vijf nieuwe STW-projecten. Bij al deze projecten is een reeks aan toekomstige gebruikers uit bedrijfsleven, overheid en samenleving betrokken.

Het bestuur van Technologiestichting STW heeft voor een bedrag van 2,65 miljoen euro vijf nieuwe technisch-wetenschappelijke projecten gehonoreerd. De gebruikers bij deze projecten dragen in totaal bijna 650.000 euro aan het onderzoek bij, veelal in natura zoals faciliteiten en menskracht.

Referentievlak voor continentaal plat en Waddenzee
Offshore-industrie, scheepvaart, water- en kustbeheer: ze hebben allemaal behoefte aan een nauwkeurig en gemakkelijk toegankelijk referentievlak op zee en de beschrijving van de ligging van dat vlak ten opzichte van het NAP. Opmerkelijk genoeg ontbreekt een soortgelijk referentievlak op het continentale plat en tussen de Waddeneilanden en het vaste land. Dit STW-project realiseert een dergelijk referentievlak en gaat Nederland en zijn kustwateren goed laten aansluiten bij het European Terrestrial Reference System ERTS89. Dat gaan de onderzoekers in dit project doen door zwaartekrachtdata van onder andere de satellieten GRACE en GOCE, radarhoogtemetingen en waterstandsmetingen van getijdestations op de wal en op zee in een feedback loop te koppelen aan een hydrodynamisch model voor ondiep water. Dit model samen met een nieuwe geoïde (de precieze meetkundige beschrijving van de onregelmatige vorm van de aarde) is voor gebruikers van kust en zeebodem van groot praktisch belang. Diepten van vaargeulen, diepteligging van kabels, planning van baggerwerkzaamheden, aanleg van buitengaatse zandgebieden: ze zullen allemaal van nauwkeuriger data voorzien worden en daarmee kan ook een grotere marge in de invloed van andere, nog lastiger te modelleren effecten gecompenseerd worden. Een hele reeks organisaties, van overheidsdiensten tot baggeraars en ingenieursbureaus is bij het onderzoek betrokken.

“Vertical reference frame for the Netherlands mainland, Wadden islands and continental shelf (NETREF)”, projectleider prof.dr.ing. Roland Klees, Faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, Technische Universiteit Delft

Figuur 1. Nauwkeuriger plaatsbepaling voor kust en continentaal plat.

Microstructuur van poreuze materialen expliciet in modellen
Luiers, dichtingstechnologie, ontwerp van protheses, brandstofcellen, funderingstechnieken, opslag van radioactief afval of CO2, winning van schaliegas, ze hebben één ding gemeen: poreus materiaal  op microschaal én op macroschaal. De absorberende laag van luiers bijvoorbeeld bestaat uit superabsorberende bolletjes terwijl de macroscopische stroming zich afspeelt tussen de bolletjes. Kraakbeenweefsel is een dicht netwerk van collageen verzonken in een zwellend proteoglycanengel. Een kwart van het opgeloste water zit echter in het collageen. Schalie bestaat uit kleimineralen die vloeistof gevangen houden tussen de kleiplaatjes; de macroscopische vloeistofstroming speelt zich echter af tussen de kleimineralen. Een overeenkomstig verschijnsel in al deze materialen en processen is opzwelling door het opnemen van vloeistof of gas. Om goed werkende producten of processen te hebben is inzicht nodig in hoe het gedrag en de eigenschappen op microschaal gekoppeld zijn aan wat op macroschaal gebeurt. De gangbare manier van modelleren van deze materialen en processen is om de microstructuur te middelen. In dit STW-project gaan de onderzoekers theoretische, numerieke en experimentele technieken ontwikkelen om microstructuur in driedimensionale modellen van poreuze structuren expliciet mee te nemen. Bedrijven van de medische wereld tot de olieindustrie zijn bij het project betrokken.

“Interfacial aspects of ionized porous media”, projectleider dr.ir. J.M.R.J. Huyghe, Faculteit Biomedische Technologie, Biomechanics and Tissue Engineering, Technische Universiteit Eindhoven

Figuur 2. De microstructuur van een kleimineraal. De microstructuur van een kleimineraal.
Foto Michael Velbel (Michigan State University) en William Barker, (University of Wisconsin-Madison). Beeldbank Clay Minerals Society en de Mineralogical Society of Great Britain and Ireland:
http://www.minersoc.org/pages/gallery/claypix/index.html.
 

Patroon van bloedspatten betrouwbaarder reconstrueren
Bloedspatten op de plek van een misdrijf geven informatie over de locatie en positie van dader en slachtoffer tijdens het geweld. De huidige softwareprogramma’s die deze informatie uit de bloedspatten halen gaan ervan uit dat bloeddruppels in een rechte lijn vliegen. Dat is in werkelijkheid niet zo. Zwaartekracht en luchtwrijving hebben invloed op de baan. In dit STW-project gaan de onderzoekers een fysisch model ontwikkelen en in een nieuw softwareprogramma vertalen waarin zwaartekracht en wrijvingskracht wel worden meegenomen. Deze nieuwe software maakt bloedspoorpatroonanalyse nauwkeuriger. Daarvoor gaan ze bestuderen hoe bloed op verschillende soorten oppervlak uitstroomt, hoe groot de hoeveelheid bloed was die de spat veroorzaakte, hoe de driedimensionale baan van de bloeddruppel was, onder welke hoek en met welke snelheid de bloeddruppel op het oppervlak insloeg en wat er vervolgens gebeurt als dat oppervlak wel of juist niet poreus is. “CSI” komt met dit project dus weer een stapje verder. Het Nederlands Forensisch Instituut, twee bedrijven (op het gebied van scanner- en visualisatietechnologie) en de Nederlandse politie doen aan het onderzoek mee.

“Accurate bloodstain pattern analysis at the crime scene (using fluid mechanics to improve Dexter)”, projectleider prof.dr. Daniel Bonn, Faculteit der Natuurwetenschappen, Wiskunde en Informatica, Van der Waals-Zeeman Instituut, Universiteit van Amsterdam

Figuur 3. Patroon van bloedspatten op een plaats delict. Foto NFI

Spectrometers en optische sensoren op een chip
Spectrometers en optische sensoren met elkaar geïntegreerd, met de afmetingen van chips. Dat gaan de onderzoekers in dit STW-project realiseren. Aan de basis ligt het resultaat van eerder onderzoek in deze groep: twee gekoppelde fotonische kristallen op nanoschaal waarvan de onderlinge afstand mechanisch geregeld kan worden. Hierdoor ontstaat een trilholte, zodat bij elke afstand een specifieke resonantie hoort, en dus een specifieke golflengte van het in te vangen licht. Dit principe wordt gebruikt om een spectrometer te realiseren. Met een absorberend element in de trilholte kun je dan die specifieke golflengte detecteren. Doordat de afstand tussen de fotonische kristallen veranderd kan worden, varieert ook de resonantie en kun je verschillende golflengten vangen. Spectrometer en detector zitten zo op microschaal in hetzelfde instrument. Het spectrale oplossende vermogen is minder dan 0,2 nanometer, het bereik is meer dan 50 nanometer. Zulke microspectrometers kunnen met ‘standaard’ chiptechnologie in massa geproduceerd worden, dus goedkoop en ook in arrays, wat uitzicht biedt op spectrale afbeeldingen tegen lage kosten. De onderzoekers zullen vervolgens de spectrometer integreren met een sensorsysteem, inclusief lichtbron en waarnemingsgedeelte. Dat levert dus een compleet meetinstrument op een chip op. Bedrijven en organisaties op het gebied van lasers, sensoren, ruimteonderzoek en medisch onderzoek zijn bij het project betrokken.

“Integrated microspectrometers and optical sensors”, projectleider prof.dr. Andrea Fiore, Faculteit Technische Natuurkunde, Photonics and Semiconductor Nanophysics, Technische Universiteit Eindhoven

Figuur 4. Een nano-opto-elektro-mechanische structuur waarmee een optische resonator gerealiseerd is. De afstand tussen de twee membranen, één in de ondergrond, het andere erboven hangend, kan mechanisch veranderd worden. De gaatjes werken als trilholte en met gewijzigde afstand verandert de afmeting van de trilholte en daarmee de golflengte die ermee overeenkomt.

Beter werken met grote en complexe spreadsheets
Overheid en bedrijfsleven gebruiken massaal spreadsheets, vaak voor bedrijfskritische toepassingen. De populariteit is te danken aan de flexibiliteit en het intuïtief programmeermodel van de huidige spreadsheetsystemen. Desondanks bieden de systemen maar beperkte ondersteuning aan eindgebruikers voor werk dat normaal door professionele programmeurs wordt gedaan, zoals het ontwerpen, implementeren en testen van spreadsheets. Dit STW-project beoogt deze kloof te overbruggen. Daarvoor gaan de onderzoekers algoritmen en technieken ontwikkelen die het ontwerp, implementatie en onderhoud van grote en complexe spreadsheets ondersteunen, en de transformatie van spreadsheets naar (domein-specifieke) reguliere programmatuur vergemakkelijken. Qua onderzoek liggen hier twee uitdagingen. De eerste is het begrijpen van afzonderlijke spreadsheets en het ecosysteem binnen een organisatie als geheel waarin spreadsheetsystemen gebruikt worden. Dat moet leiden tot geautomatiseerde analysetools waarmee eindgebruikers en programmeurs grote verzamelingen spreadsheets kunnen ontsluiten en doorgronden. De tweede uitdaging is de ontwikkeltijd van spreadsheets en bijbehorende programmatuur te verkorten door het destilleren van domeinkennis uit spreadsheets. Een aantal ICT-bedrijven doet mee in het project. Daarnaast is de ambitie de tools ook beschikbaar te maken in app stores.

“ProSE – Professionalizing spreadsheet engineering”, projectleider dr. Martin Pinzger, Software Engineering Research Group, Technische Universiteit Delft

Figuur 5. Het ProSE-project schematisch weergegeven.