PMT-support voor op de zeebodem
Nikhef is het Nationaal Instituut voor subatomaire fysica. Nikhef zoekt naar antwoorden op de grote natuurkundige vragen van deze tijd. Uit welke fundamentele bouwstenen bestaat de wereld om ons heen? Hoe is ons heelal ontstaan? De mensen van Nikhef – theoretische en experimentele wetenschappers, engineers en instrumentmakers – zijn gedreven om deze en vele andere vragen te beantwoorden. Je kunt je voorstellen dat dit niet de meest standaard opdrachtgever is voor Alligator Plastics, maar enorm leuk en uitdagend om een bijdrage te kunnen leveren aan deze interessante vraagstukken.
Het project
Het KM3Net-project, een kubieke-kilometer-neutrinotelescoop op de bodem van de middellandse zee, is een gigantische netwerk wat zal bestaan uit 6.000 bollen met elk 31 lichtsensoren. Deze bollen, hebben een zogeheten PMT-support van kunststof en houden de sensoren in een bol op hun plek.
Uiteindelijk is het doel met deze bollen om signalen te ontvangen van fotonen die in zee ontstaan. Het fotonen signaal komt indirect van zogenaamde neutrino’s; deeltjes die dwars door de ruimte bewegen en die miljarden jaren onderweg zijn. De PMT kan de baan van neutrino’s in kaart brengen. Door een raster van bollen in de zee te plaatsen kun je achterhalen waar uit de ruimte de neutrino’s vandaan gekomen zijn. Als je dat weet dan kun je in de ruimte kijken of daar iets bijzonders gebeurd, zoals exploderende sterren bijvoorbeeld.
De uitdaging: ontwerp & productie PMT-support
In eerste instantie was Nikhef de weg van het 3D-printen ingeslagen. Bij het oplopen van de aantallen bleek dit echter een vrij kostbare productietechniek te worden. Spuitgieten werd door Nikhef daarom gezien als meest efficiënte productietechniek om de 6.000 PMT-supports te produceren.
Het PMT-support was door zijn complexiteit echter nog niet geschikt voor het spuitgieten. Hiervoor is Nikhef de samenwerking aangegaan met het Lectoraat Kunststoftechnologie bij Hogeschool Windesheim. Samen met het lectoraat heeft Nikhef een haalbaarheidsstudie uitgevoerd om te onderzoeken of er van het PMT-support een spuitgietbaar ontwerp kon worden gemaakt.
Het vinden van de juiste spuitgieter
Na het succesvol ontwikkelen van een spuitgietbaar ontwerp, is de samenwerking tussen Nikhef en Het Lectoraat Kunststoftechnologie voortgezet. De volgende uitdaging was het vinden van een spuitgieter die de productie van het PMT-support kon realiseren. De complexiteit van het product en de totaaloplossing waar Nikhef naar opzoek was, maakte dat een uitdaging. Het aantal spuitgieters dat uit de voeten kon met een technisch en ingewikkeld product én de juiste apparatuur en competenties hadden, bleek beperkt. Uiteindelijk kwam Alligator Plastics als meest geschikte partij uit de bus.
Mooi hoe succesvolle samenwerking tussen drie partijen, met ieder zijn kennis en expertise, kan werken.
Edward Berbee, Nikhef
De oplossing: vereenvoudiging en kostenbesparing
Vanuit de kennis en expertise van Alligator Plastics is er nog eens kritisch gekeken naar mogelijkheden om slimme aanpassingen in het huidige ontwerp door te voeren. In samenwerking met het Lectoraat en de engineers van Alligator plastics is een aantal ontwerp aanpassingen doorgevoerd, welke heeft geresulteerd in een aanzienlijke vereenvoudiging en kostenbesparingen op de matrijs.
Het doorvoeren van deze aanpassingen en het vervoeren van de matrijs naar Nederland, waren het startsein voor de serieproductie van het PMT-support bij Alligator Plastics. Met de succesvolle start van de productie kunnen de onderdelen van het PMT-support geassembleerd worden tot bollen en door Nikhef toegepast worden in het neutrinotelescoop netwerk.
Door het produceren van het PMT-support middels spuitgieten, heeft Nikhef een flinke kostenreductie van meer dan 75% ten opzichte van 3D printen weten te realiseren.
