Begin vorig jaar overleed Wim van der Hoek op 94-jarige leeftijd. Als werktuigbouwkundig ingenieur bij Philips en buitengewoon hoogleraar aan de – toen nog – TH Eindhoven legde hij de basis voor de Nederlandse school van construeren. Die is gericht op positioneringsnauwkeurigheid en beheersing van dynamisch gedrag en is terug te vinden in de hightech mechatronica waarmee ons land wereldleider is geworden. Over zijn leven en werk verschijnt dit najaar een boek.
‘De kwaliteit van Wim was dat hij het echte ontwerpprobleem boven water wist te halen en daar snel op kon inzoomen om tot een oplossing te komen’
Wim van der Hoek studeert werktuigbouwkunde in Delft en werkt van 1949 tot 1984 bij Philips in Eindhoven. Hij begint bij de Apparatenfabriek, die al snel overgaat in de hoofdindustriegroep RGT (Radio, Grammofoon en Televisie), later opgesplitst in Audio en Video. Hij wordt leider van de voorontwikkelgroep bij de bedrijfsmechanisatie. Vanaf ’68 is hij gedetacheerd bij Philips CFT (Centrum voor Fabricage Technieken), waarvan Philips Innovation Services de nakomeling is. Bij CFT, mede op zijn initiatief in datzelfde jaar van start gegaan, leidt Van der Hoek vakgebied 5, Mechanica en Mechanismen. In de loop der jaren ontpopt hij zich tot enthousiast netwerker en wetenschappelijk adviseur binnen Philips, tot aan de raad van bestuur. Verder is hij van ’61 tot ’84 buitengewoon hoogleraar in de afdeling Werktuigbouwkunde van de TH Eindhoven.
Dynamisch gedrag
De bedrijfsmechanisatie betreft in Van der Hoeks beginjaren vooral machines voor het assembleren van discrete producten, zoals weerstanden, condensatoren en radiobuizen. Later worden dat bijvoorbeeld ook printplaten en opnamekoppen voor viderecorders. De reproduceerbaarheid en snelheid van productie moet omhoog, ook dan al, met het oog op kostprijs en kwaliteit. Omdat de miniaturisatie voortschrijdt, luistert het allemaal steeds nauwer. Van der Hoek gaat zich daarom bij Philips verdiepen in de nauwkeurigheid van bewegen en positioneren in machines. Hij komt als eerste – ‘met vallen en opstaan’ en niet meteen geaccepteerd door de constructeursgemeenschap binnen Philips – tot het inzicht dat nauwkeurigheid niet alleen statisch van aard is, maar dat het dynamisch gedrag ook een belangrijke rol speelt. Als een machine in een bepaald tempo (takt) staat te ‘stampen’, kunnen trillingen ontstaan. Die gaan ten koste van de nauwkeurigheid, vooral als hun frequentie in de buurt komt van de zogeheten eigentrillingen die elke constructie van nature kent. De complete machine staat dan te ‘shaken’. De kunst is daarom ver uit de buurt te blijven van die hinderlijke eigentrillingen. Van der Hoek rekent uit dat dit mogelijk is door de constructie een lage massa en een hoge stijfheid te geven. Licht en stijf construeren is daarom de kern van het ‘VanderHoekse’ ontwerpen. De nauwkeurigheid die deze beheersing van het dynamisch gedrag oplevert, kan echter weer teniet worden gedaan door speling in de constructie. Het vermijden van speling is daarom een tweede constructieprincipe en zo volgen er meer.
Des Duivels Prentenboek
Van der Hoek legt zijn inzichten vast in een collegedictaat, met een befaamd geworden laatste hoofdstuk: Des Duivels Prentenboek (DDP). In DDP verzamelt hij afbeeldingen om de juiste wijze van construeren te illustreren. Als echte ‘beelddenker’ kan hij verschijnselen heel beeldend uitleggen. Zo gebruikt hij voor speling het beeld van een geit op rolschaatsen achterin een vrachtwagen: trekt de auto op dan klapt de geit tegen de achterklep, remt de auto dan botst de geit tegen de cabine. Ook leert hij zijn studenten om zich voor een beter begrip in te leven in het gedrag van een constructie of bepaalde component, zoals een kogel tussen de ronddraaiende kogels in een kogellager.
DDP presenteert hij als inspiratiebron voor aankomende én ervaren constructeurs en het construeren omschrijft hij als ‘de confrontatie van het creatieve, impulsieve, inventieve en intuïtieve element in de mens met het kritische, verstandelijke, ordenende, rationele element’. De rollen die bij deze twee elementen horen, kan één persoon vervullen, maar vaak zullen binnen een team de verschillende leden elk de rol oppakken die bij hun persoonlijkheid past. ‘Een van de belangrijkste lessen die Wim van der Hoek mechanisch ontwerpers leerde, was voldoende tijd te nemen om zichzelf de vraag te stellen: “Wat is de kern van het probleem?”’, verklaart Frans Theelen, senior design engineer bij NTS. ‘Met het proberen te beantwoorden van deze vraag begint een denkproces waarin de ontwerper kan inzoomen op wat echt nodig is om het probleem op te lossen. Dit vereist een hoge mate van eerlijkheid bij de ontwerper om te voorkomen dat veronderstellingen of oplossingen uit het verleden het creatieve proces belemmeren om nieuwe oplossingen te vinden. Het in teams doorlopen van dit proces is daarom essentieel.’ Van veel ideeën in DDP is Van der Hoek zelf de geestelijk vader, maar de credits geeft hij telkens aan de student of Philips-collega die een idee heeft uitgewerkt.
Maarten Steinbuch, hoogleraar systeem- en regeltechniek TU Eindhoven: ‘Zijn wijze van denken en construeren heeft Wim aan de TH op onnavolgbare wijze overgedragen aan studenten.’ Foto: Angeline Swinkels
‘Verpletterende indruk’
Met zijn kritisch-creatieve wijze van werktuigbouwkundig construeren legt Van der Hoek de basis voor de precisietechniek die haar weg vindt naar lithografiemachines, medische scanners, elektronenmicroscopen en tal van andere precisieapparaten. ‘Wij gebruiken zijn ideeën tot op de dag van vandaag’, vertelt Martin van den Brink, cto en president van ASML. ‘Ik heb hem niet veel meegemaakt, want hij was al met pensioen toen ik bij ASML in dienst kwam. Maar die keren dat ik hem ontmoette, maakte hij een verpletterende indruk. Kenmerkend was zijn intrinsieke nieuwsgierigheid. Zijn belang ligt in het principieel nadenken over een constructie, hoe je bijvoorbeeld iets moet vasthouden, of hoe je iets stijf kunt maken. Daarbij moet je er ook goed over kunnen praten, analytisch zowel als gevoelsmatig. Je moet op verschillende manieren naar een probleem kunnen kijken en goed kunnen argumenteren. De manier van denken die hij heeft geïntroduceerd, heeft ons ver gebracht en zit diep in onze organisatie verankerd. Mede dankzij Wim van der Hoek zijn wij de beste ter wereld in mechatronica.’
Van der Hoek is een mechanisch ontwerper pur sang. Mechatronica – de samenwerking tussen disciplines als mechanica, elektronica, regeltechniek en software om hightech systemen nog beter te laten presteren – doet pas later haar intrede. Zijn ideeën over positioneringsnauwkeurigheid en dynamisch gedrag hebben echter mede de basis gelegd voor de unieke Nederlandse invulling van die mechatronica.
Systeemdenken
Van der Hoek heeft invloed bij Philips en indirect ook bij spin-offs als ASML, FEI (nu onderdeel van Thermo Fisher Scientific) en Assembléon (overgenomen door Kulicke & Soffa). Zijn grootste impact heeft hij echter als buitengewoon hoogleraar, aldus Maarten Steinbuch, aan de TU/e hoogleraar in systeem- en regeltechniek en de verantwoordelijke voor wat ooit Van der Hoeks vakgroep was. ‘Zijn wijze van denken en construeren heeft Wim aan de TH op onnavolgbare wijze overgedragen aan studenten, niet alleen de ruim zestig die bij hem zijn afgestudeerd maar ook de vele honderden die college bij hem volgden. Promoveren was in zijn tijd in de werktuigbouwkunde nog niet gebruikelijk, maar hier in Eindhoven, en ook in Delft en Twente, is dat later gelukkig goed opgepakt. Heel belangrijk daarvoor was de invoering van het promoveren op een proefontwerp. Dat heeft geresulteerd in een geweldige bloeiperiode in Eindhoven, waarin al tientallen parels van proefschriften zijn verschenen (veelal op basis van VanderHoekse principes, red.). Als je zo een proefontwerp maakt, moet je het hele systeem en alle invloeden die daarop inwerken beschouwen. Daarmee wordt het maken van zo’n ontwerp een proeve van systeemkundig denken. Systems engineering heeft inmiddels een centrale plaats ingenomen in ons vakgebied. De kwaliteit van Wim was dat hij het echte ontwerpprobleem boven water wist te halen en daar snel op kon inzoomen om tot een oplossing te komen.’
Actueel
Hoogleraren als Rien Koster, Jan van Eijk en Herman Soemers, en afstudeerders van Van der Hoek als Piet van Rens en Huub Janssen (JPE), zorgen voor verdere uitwerking en verspreiding van zijn collegedictaat en DDP via opleidingen, cursussen en studieboeken. Lang ligt het zwaartepunt aan de drie TU’s, maar deze eeuw stappen ook hogescholen in het constructieprincipes-onderwijs. Recent publiceerde Susan van den Berg, docent aan Fontys Hogeschool Engineering, het eerste hbo-leerboek op dit vakgebied. Zo verspreidt het VanderHoekse denken zich via het onderwijs als een olievlek over de hightech industrie. Lang blijft het beperkt tot Nederland, omdat Van der Hoek – mede vanwege zijn oorlogservaringen en daaruit voortvloeiende weerzin tegen militaire toepassingen – een vertaling van zijn werk tegenhoudt. Pas in 2009 verschijnt de eerste openbare, Engelstalige uitgave van een DDP-afgeleide, ‘Design principles for precision mechanisms’ van Soemers.
Intussen is het vakgebied dus geëvolueerd, van mechanisatie via mechatronica naar systeemdenken. Het negeren van de mechanische constructieprincipes, ‘omdat de regeltechniek het toch wel oplost’, ligt op de loer, maar blijft uit den boze wil men de maximale prestatie uit een precisiesysteem halen. Daarom werken de huidige hoogleraren Dannis Brouwer (Twente), Just Herder (Delft) en Hans Vermeulen (Eindhoven, tevens bij ASML senior principal architect voor euv-optiek) aan een update van Soemers’ boek, en daarmee indirect van DDP. Hun focus leggen ze op het ontwerpen van mechanische hardware als onderdeel van een modern, precisiemechatronisch systeem. Het VanderHoekse gedachtegoed is nog altijd actueel.
Blijf op de hoogte van nieuws uit de industrie, Lees Link magazine digitaal of vraag een exemplaar aan info@linkmagazine.nl
Wim van der Hoek (1924-2019) – Een constructief leven
Op initiatief van DSPE (Dutch Society for Precision Engineering) verschijnt dit najaar het boek
‘Wim van der Hoek (1924-2019) – Een constructief leven’. De presentatie stond gepland op de (inmiddels afgeblazen) Precisiebeurs, gecombineerd met de jaarlijkse uitreiking van de Wim van der Hoek Award voor het beste afstudeerwerk op constructief gebied in Nederland (en België). Een alternatieve (online) gelegenheid wordt nog gezocht.
Het boek beschrijft uiteraard zijn loopbaan bij Philips en TH Eindhoven, maar ook zijn vormende jaren in een onderwijzersgezin in Kapelle-Biezelinge (Zeeland) en later Leiderdorp. Veel indruk maakt de Tweede Wereldoorlog op de jonge Van der Hoek. Hij raakt betrokken bij de ondergrondse en voert verkenningen uit naar de V2, het vergeldingswapen dat de Duitsers in ’44-’45 inzetten tegen de geallieerden.
Na zijn pensionering blijft Van der Hoeks leven dynamisch. Zijdelings is hij nog even betrokken bij ASML, dat juist in dat jaar, 1984, vanuit Philips wordt opgericht. Heel veel tijd besteedt hij aan Van Doorne’s Transmissie (VDT) in Tilburg, bekend van de continu variabele transmissie (cvt). De productie van de schakelband (duwband) voor de cvt bezorgt VDT aanhoudende hoofdbrekens. Hij helpt VDT de werking ervan te doorgronden. In 2019 passeert Bosch Transmission Technology, zoals VDT inmiddels heet, de mijlpaal van 75 miljoen duwbanden. Nog veel meer bedrijven die schatplichtig zijn aan Van der Hoek komen in het boek aan het woord onder de noemer ‘Constructieprincipes in bedrijf’. Als pensionado werpt hij zich ook op andere – technische en maatschappelijke – ontwerpuitdagingen, zoals een slimme techniek voor het makkelijk aantrekken van steunkousen. Het tekent de bevlogen Wim van der Hoek, die vindt dat de techniek waaraan hij werkt de mens tot steun dient te zijn.
Het boek (ISBN 978-90-829-6583-4) is te bestellen bij DSPE.
De prijs is € 49,50 plus € 6,50 porto (voor DSPE-leden € 39,50 plus € 6,50 porto).
