„Zet die zuigerstang
even op de fax”

Op z'n visitekaartje staat: product manager. Achter zo'n omschrijving vermoed je niet direct een uitvinder. Toch houdt ing. N. W. Buijs zich in z'n dagelijks werk bij staalbedrijf Van Leeuwen Stainless vooral bezig met het bedenken van nieuwe toepassingen voor roestvast stalen produkten.

Een van z'n recente vindingen ontstond echter buiten werktijd. Anderhalf jaar geleden, tijdens een vakantie in Scandinavië, kwam de metaaldeskundige tot de ontdekking dat hij iets nodig had uit zijn huis in Utrecht. „Gooi maar even op de fax”, zei hij in gedachten tegen z'n buren.

Dat idee bleef hangen en rijpte tijdens de vakantie tot een plan voor digitale materieverplaatsing: het versturen van voorwerpen in de vorm van een digitaal bestand. Kort na thuiskomst nam Buijs contact op met koeriersdienst EMS, onderdeel van PTT Post. Een dag later mocht hij z'n plannen uitleggen aan de directie. Binnen enkele maanden lag er een complete octrooiaanvraag van PTT, met Buijs als uitvinder.

Kraan in Koeweit
„Eigenlijk heb ik niets nieuws uitgevonden”, zegt Buijs bescheiden, „ik heb alleen een aantal bestaande technieken aan elkaar gekoppeld”. Om de werking van digitale materieverplaatsing duidelijk te maken, gebruikt hij het voorbeeld van een Nederlands bedrijf dat een hijskraan aan het werk heeft in Koeweit.

Plotseling knapt er een breekpen, een simpel maar cruciaal onderdeel dat helaas niet op voorraad is en dus uit Nederland moet komen. „Elk uur dat die kraan stilstaat, kost duizenden guldens. Het komt voor dat het bedrijf niet eens vertrouwt op een koerier, maar gewoon een werknemer met twee breekpennen in een tasje op pad stuurt naar Koeweit”.

In plaats van de pennen naar Koeweit te brengen, is het ook mogelijk ze ter plekke te produceren. Veel metaalbedrijven zijn uitgerust met computergestuurde frees- en draaibanken, zogenaamde CNC-banken. Als zo'n apparaat zou beschikken over de juiste materialen én over goede computerinformatie voor de vorm van de breekpennen, dan is het maken van die onderdelen binnen een uur gebeurd.

Het plan van Buijs is eenvoudig: stuur in plaats van een koerier een computerbestand naar Koeweit. Dat moet precies aangeven hoe de breekpen eruitziet en uit welk materiaal hij bestaat. Zo'n bestand kan verstuurd worden via Internet en is dus binnen een paar minuten ter plekke. Daar kan geen koeriersdienst tegenop.

Laserscanner
De eerste stap bij digitale materieverplaatsing is het scannen van het te verplaatsen voorwerp. Toen Buijs daarover nadacht, schoot hem z'n contact met de kunstenaar A. Verheij te binnen. Die kopieert in zijn Utrechtse bedrijf Elrema mensenhoofden of kunstvoorwerpen door ze met een speciale camera te scannen.

Verheij gebruikt daarvoor een 3D Videolaser, een scanner die een bundel laserlicht naar het voorwerp stuurt en met een videocamera de weerkaatsing daarvan meet. Het voorwerp ligt op een speciale kruistafel die nauwkeurig in alle richtingen bewogen en gedraaid kan worden. De laserbundel tast het object aan alle kanten af en verzamelt zo een driedimensionaal beeld. Dat bestaat uit honderdduizenden punten die samen een puntenwolk vormen met de omtrekken van het voorwerp.

„Dat scannen moet heel nauwkeurig gebeuren”, benadrukt Verheij. Het hele proces duurt, afhankelijk van de ingestelde precisie, al gauw een uur en levert een computerbestand op ter grootte van 20 tot 30 megabyte. „Dat bestand schonen we nog wat op en daarna wordt het samengeperst tot 10 à 15 megabyte”.

Verheij gebruikte de scanner tot nu toe vooral om mensenhoofden te kopiëren. De replica's in zijn Utrechtse atelier zien er griezelig echt uit. Buijs: „De nauwkeurigheid is op te voeren tot 0,01 millimeter. Dat verklikt ieder stoppeltje of pukkeltje, tot grote schrik van Madame Tussaud”.

Produceert Verheij zijn kopieën vooral in hout, steen of brons, voor de digitale materieverplaatsing liggen metalen en kunststoffen meer voor de hand. Buijs, zelf werkzaam in de metaal, ontwikkelde eerder een speciaal computerprogramma met de karakteristieken en chemische samenstelling van honderden metalen en legeringen. Met enkele aanpassingen is het programma geschikt om de ontvanger van het computerbestand exact te laten weten welke materialen nodig zijn voor het maken van het voorwerp, het rematerialiseren.

Een soortgelijk programma moet de codes bevatten voor de nabewerking ervan: verchromen, nitreren, polijsten of van een teflonlaag voorzien. Gaat het om voorwerpen die uit meer componenten bestaan, dan moeten die apart gescand en gerematerialiseerd worden.

Koeriersdienst
Het was Buijs die bedacht dat de combinatie van een scanner, een computernetwerk en een computergestuurde freesmachine een goed alternatief vormt voor een koeriersdienst. Die schieten de laatste tijd als paddestoelen uit de grond, zegt hij. „Er wordt wat afgesleept over de aardbol”.

Het wereldwijde computernetwerk Internet is op veel plaatsen nog niet geschikt om bestanden van 15 megabyte betrouwbaar te verzenden, maar de transportsnelheid verbetert gestaag. Bovendien is Buijs realistisch genoeg om te beseffen dat de uitwerking van zijn vinding nog een aantal jaren vergt.

„Ik stel me voor dat TNT (de Australische koeriersgigant die nu dochter is van PTT Post, SMdB) in de toekomst een wereldwijd netwerk van bedrijven gebruikt met zulke CNC-freesmachines. Daardoor kan het koeriersbedrijf juist bij haastklussen de klant veel sneller van dienst zijn”.

De toepassingen zijn legio, schetst Buijs. „Denk aan kraan- en baggerbedrijven, de offshore-industrie, fabrikanten van pompen en compressoren. Een bedrijf als Stork is enthousiast”.

Databank
„Je kunt zelfs denken aan het scenario dat EMS in Utrecht een centrale databank opricht waarin bedrijven ontwerpen van hun producten digitaal bewaren. Heeft een klant een bepaald onderdeel nodig, dan is scannen overbodig en hoeft alleen het computerbestand verzonden te worden. Bedrijven hoeven dan geen of nauwelijks voorraad aan te houden”. Andere voordelen die Buijs noemt, zijn het wegvallen van invoerrechten –„die bedragen soms 30 procent van de waarde”– en op termijn mogelijk het terugdringen van files en de CO₂-uitstoot.

Voordat het zover is, moet er nog gesleuteld worden aan de technische kant. Zo is het scannen van holle voorwerpen op dit moment wel mogelijk, maar gaat daar nog wel eens wat mis, zegt Verheij. Om ook aan de binnenkant van een voorwerp te kijken, gebruiken scanners een soort vinger in plaats van een laserbundel. Daarnaast is er een fysieke grens aan de afmetingen van het te scannen voorwerp: voorlopig is dat 0,5 x 0,5 x 0,5 meter.

Uit een voorstudie van de Rijksuniversiteit Groningen is gebleken dat het project zeker haalbaar is. Binnenkort start PTT Post met een praktijktest: een voorwerp wordt in Antwerpen gescand –bij 3D Technology, een bedrijf waar Verheij veel scanopdrachten laat uitvoeren– en in Zoetermeer gerematerialiseerd. Lukt dat, dan mag de driedimensionale fax de afstand Antwerpen–Melbourne afleggen.