Mechatronica, nog kleiner, nog sneller
Mechatronica kom je in het dagelijkse leven overal tegen zoals in de vormen van de computer, televisie, auto, magnetron, CV-ketel en ga zo maar door. Het zijn apparaten waarin verschillende technieken samenwerken om “iets” te doen. Mechatronica is in elke sector aanwezig waar techniek wordt toegepast. Of anders gesteld, als je een apparaat bouwt, ben je met mechatronica bezig.
Door de snelle ontwikkelingen in de verschillende technologieën zoals materiaalkunde, elektronica, optica en aandrijftechniek, ontwikkelt de mechatronica zich in een rap tempo. Met name miniaturisering is (nog steeds) “in”. Dit wordt sterk gedreven door reductie van energieconsumptie en toename aan functionaliteiten. Apparaten worden alsmaar lichter, kleiner, sneller en meer natuurgetrouw.
Waar we voorheen nog onderdelen van puur metaal of kunststof zagen, zien we de toepassing van composietmaterialen toenemen. Hierbij speelt het natuurlijk element koolstof C een belangrijke rol. Een recente ontdekking met heel veel potentie is het materiaal Grafeen wat uit een enkele laag koolstof bestaat met een dikte van 1 atoom. Dit materiaal biedt ongekende mogelijkheden en maakt toepassingen enorm licht en vele malen sterker. Een significante vermindering van het energieverbruik bij elektrisch aangedreven apparaten is het gevolg en daardoor neemt de bedrijfsduur op één acculading toe.
Een tweede belangrijke ontwikkeling in de trend van miniaturisering is de microprocessor die werkt met licht ipv elektriciteit. Lees dit artikel van de University Of Colorado. Hierdoor worden microprocessoren nog sneller, nog complexer terwijl hun energieconsumptie sterk afneemt. Dit in tegenstelling tot de huidige elektronische microprocessoren die als bijproduct een grote hoeveelheid warmte opwekken waardoor koeling met koelvinnen en ventilatoren noodzakelijk is.
Inmiddels is op laboratoriumschaal een geheugenchip ontwikkeld die eveneens werkt op basis van licht. Zie dit artikel van Oxford University. Hierdoor nemen snelheid en capaciteit toe terwijl wederom de energieconsumptie afneemt.
Als deze trend doorzet, dan veranderen 2 belangrijke eigenschappen van elektronische circuits of eigenlijk fotonische circuits: ze worden vele malen sneller in het verwerken van data en de energieconsumptie wordt sterk gereduceerd. Met als gevolg dat zeer kleine apparaten gigantische hoeveelheden aan gegevens kunnen verwerken terwijl de bedrijfsduur sterk toeneemt.
Wanneer we het bovenstaande combineren met de miniaturisering van camera’s, microfoons, sensoren en motoren dan moge duidelijk zijn dat er belangrijke ontwikkelingen in de mechatronica gaande zijn: kleiner, lichter, sneller, intelligenter, en duurzamer. Doordat grote hoeveelheden software, aandrijvingen en sensoren in een minuscule behuizing passen, zal de robotisering verder toenemen. Apparaten (groot en klein) worden autonoom, komen in een grote variëteit voor en nemen zichtbaar en onzichtbaar een prominente plaats in onze maatschappij in. Zie ook mijn blog over het boek Internet of Things. Mechatronica gaat ons leven nog meer beïnvloeden dan het al deed.
