Maatschappij

‘Een melkpak met condensator, dat is toch briljant!’

Als we zijn kantoor inlopen, stopt TU Delft-wetenschapper Rolf Hut even naast zijn bureau dat vol ligt met kabeltjes en elektronica. Hij kijkt naar zijn twee beeldschermen, waarvan er één verticaal staat, mompelt wat in zichzelf en concludeert dan hardop dat hij nog op schema ligt vandaag. Het is nog vroeg, maar hij heeft er al twee afspraken met bachelorstudenten opzitten. Hut: „De ene gaat aan de slag gaan met een paraplu die de hoeveelheid regen meet en de andere gaat eenvoudige weegschalen ombouwen zodat ze het gewicht dat ze meten via Bluetooth uitschreeuwen.” Hut bedoelt uitzenden. „Die kunnen we dan onder de regenmeters van het KNMI zetten om te kijken hoe die gedurende de dag vullen.”

Huts collega’s noemen hem een MacGyver-onderzoeker. Hij bedenkt en maakt goedkope onderdelen, zoals consumentenelektronica en meetapparatuur om weer- en klimaatmetingen te doen. Die makersmentaliteit probeert hij sinds dit jaar ook over te brengen op eerstejaars natuurkunde studenten van de TU Delft in het vak Design Engineering voor Fysici – a maker education approach. Hut: „Ik vind het heel cool dat de universiteit heel expliciet maakt dat dit onderdeel moet zijn van het curriculum.”

Hoe ziet het vak Design Engineering voor Fysici eruit?

„Het vak bestaat uit een introductiedag en zes workshopdagen. Voor elke workshopdag hebben we een gastdocent die vanuit zijn of haar specialisme vertelt wat een natuurkundige later in zijn of haar carrière gaat maken. Dat vertalen we dan in een opdracht die de studenten in een dag uitvoeren. Ik zeg we, want ik heb het vak echt niet alleen opgezet. Naast de gastdocenten helpen bijvoorbeeld 15 tot 20 student-assistenten mee om de ruim 150 eerstejaars te begeleiden.

CV Maakbare Wereld

Rolf Hut (1980) ontvangt met collega’s een Comeniusbeurs (100.000 euro) van het Nationaal Regieorgaan Onderwijsonderzoek (NRO) voor het verder ontwikkelen van het vak Design Engineering voor Fysici. Daarnaast spreekt Hut regelmatig bij NPO Radio 1 over techniek en schreef hij voor de Volkskrant een paar jaar lang met anderen de rubriek ‘Een maakbare wereld’, over technisch dingen die je thuis zelf kan maken.

„De eerste workshopdag gaf ik zelf les en leerden de studenten om een analoog-digitaal-converter te gebruiken om te kijken of een temperatuursensor gevoelig genoeg was om op een halve graad nauwkeurig koorts te meten. Verder hebben ze thermosflessen gemaakt, een telescoop van pvc-buizen waarmee je de maantjes van Jupiter moet kunnen zien en op de computer ontwierpen ze chips waarbij op een vierkante millimeter een transistor en een weerstand moesten zitten. De laatste dag hebben we fietsen gestabiliseerd door er extra gewicht aan toe te voegen.

„En we lieten de studenten ook een keer oude spullen van huis meenemen waarmee ze een meetinstrument met een condensator moesten maken.”

Hoe doe je dat, een meetinstrument met een condensator maken?

„Een condensator is basically een apparaat waar een elektrisch veld in gecreëerd word om elektrische signalen mee te manipuleren. De meest klassieke is een plaatcondensator. Die bestaat uit twee platen waar een niet-geleidend materiaal tussen geplaatst wordt. Daardoor kan er geen stroom van de ene naar de andere plaat lopen als je een condensator in een elektrische schakeling zet. Het is dus een soort buffer waar wat elektriciteit in opgeslagen kan worden. Hoe goed en snel een condensator op- en ontlaadt heet capaciteit.

„De waarde van de capaciteit is meetbaar en hangt af van de grootte van de platen, van de ruimte en het materiaal tussen de platen. Als ingenieur kun je daarmee spelen; door het materiaal of de afstand tussen de platen te veranderen, verandert de capaciteit. Zo kun je een condensator bijvoorbeeld gebruiken in een weegschaal: als er een veer tussen de twee platen zit en je gaat erop staan, dan komen die platen dichter bij elkaar waardoor je aan de verandering van de capaciteit kunt zien hoe zwaar iemand is.”

Wat voor meetapparaten hebben de eerstejaars met condensatoren gemaakt?

„Een briljant idee kwam van een groepje dat een leeg melkpak had meegenomen van huis. Ze hadden ervoor gekozen om aan twee van de zijden van het melkpak platen te maken. De binnenkant van een melkpak is bekleed met plastic, dus dat is waterdicht. Vervolgens vulde ze het melkpak tot het niveau van de platen. Tussen de platen zat dus lucht en eronder water. Op het moment dat er water in plaats van lucht tussen twee condensatorplaten staat, verandert het elektrische veld en dus de capaciteit.

„Het waterniveau stijgt als je een onregelmatig gevormd object in dat water gooit. Daardoor komt er water tussen de platen te staan en verandert de capaciteit. Het waterniveau stijgt evenredig met het volume van dat voorwerp, dus kun je zo’n condensator prima gebruiken om het volume van een onregelmatig gevormd voorwerp te bepalen. Dat hadden ze echt briljant gedaan! Daar kregen ze alle punten voor.”

Je moet er maar op komen!

„Ja! En als docent kom je daar niet op, maar je kunt wel een open opdracht geven. Zo kwamen de studenten zelf met allemaal verschillende meetapparaten. Er waren ook krachtmeters en weegschalen.

„Het maken van fysieke dingen waarbij je je natuurkundige kennis gebruikt, is belangrijk voor natuurkundige ingenieurs. Daarom geven we dat nu als eerstejaarsvak. De mensen van mbo-opleidingen zullen ons uitlachen, want die doen al honderd jaar aan maakonderwijs, al dient dat een ander doel. Op universitaire natuurkundeopleidingen is leren door dingen te maken nieuw.”

Hoe bent u zelf bij het maken van meetapparatuur terechtgekomen?

„Via een gigantische omweg. Bij Civiele Techniek begon ik met heel wiskundig werk. Maar halverwege mijn promotie zag ik een filmpje van de Amerikaanse Johnny Lee die een Nintendo Wii-controller gebruikte om zijn computer mee aan te sturen. Met een collega probeerde ik of we met een Wii-controller metingen konden doen. Dat lukte. En toen zijn er allemaal balletjes gaan rollen. Er kwamen mensen vragen om oplossingen voor allerlei meetproblemen. Ik ging steeds meer sensoren en andere praktische dingen maken.

„Ik ben er dus ook maar ingerold. En er zijn genoeg mensen die nog beter dingen kunnen maken. Maar als je er lol in hebt en het voor je werk kan gebruiken dan moet je het gewoon proberen en ervoor gaan”

Het filmpje waarin John Lee een Wii-controller gebruikt als headtracker: