Zwevende zwerfkei

Sinds begin dit jaar is er bijna geen plaats in Den Haag te vinden vanwaaruit het nieuwe gebouw van het ministerie van VWS niet opvalt. De 104 meter hoge toren met de twee blauwe puntdaken domineert de skyline van de hofstad. Zo'n bijzonder gebouw moet ook een uniek kunstwerk hebben, dacht rijksbouwmeester W. Patijn. Kunstenaar W. T. Schippers kreeg de opdracht en kwam met het idee van een steen die met behulp van magneten blijft zweven. Dat was een lang gekoesterde wens van hem, maar tot voor kort bleek dat niet realiseerbaar.

Twee deskundigen van de Technische Universiteit Delft, ir. A. Molenaar en ir. G. J. P. Nijsse, berekenden welk gewicht de 'steen' mocht hebben. Gert-Jan Nijsse van de faculteit microtechniek: „Schippers wilde de klomp op minstens 10 centimeter laten zweven. Als je die hoogte kleiner maakt, is het optisch effect weg. We kwamen uit op een gewicht van ongeveer 10 kilo, dat we met behulp van drie elektromagneten in de sokkel en drie sterke permanentmagneten in de steen in de lucht kunnen houden.”

Het is niet eenvoudig om een groot blok materiaal te maken dat niet zwaarder mag zijn dan zo'n 10 kilo, vertelt Nijsse. „Een decorbouwbedrijf heeft geholpen om de klomp te maken. De onderkant is een uiterst licht aluminium frame met een honingraatstructuur, een driehoek met zijden van 1 meter en op elk hoekpunt een magneet. Rond het frame is een geraamte gebouwd van gaas, daar is vitrage omheen geplakt. Vervolgens is er een laag polyurethaanschuim aangebracht, het gele schuim dat ook vaak in de bouw gebruikt wordt. De laag schuim is zo dun mogelijk gemaakt, ongeveer 0,5 centimeter, en het gaas is er weer uitgehaald.” Het uiteindelijke resultaat is een kiezel van 12 kilo.

Deinen
Natuurlijk probeerde afgelopen donderdag een van de bezoekers de steen een duwtje te geven. „Het ging nog net goed”, zegt Nijsse. Bijzonder aan het kunstwerk is de manier waarop de klomp in de lucht gehouden wordt. Nijsse, die in Delft onderzoek heeft gedaan naar nauwkeurige positioneringssystemen: „Vergelijk het met het balanceren van een bezemsteel op je hand. Als de steel naar opzij valt, beweeg je je hand om dat te corrigeren. Een magneet die je laat zweven boven een andere magneet is zoiets als een knikker boven op een heuvel. Wat we hier doen is constant de heuvel verschuiven zodat de knikker niet naar beneden rolt.

Drie zware elektromagneten in de sokkel dienen om de steen omhoog te houden. In totaal is ruim 70 kilo koperdraad verwerkt in de magneten. Om elke hoofdmagneet zitten weer vier kleinere elektromagneten die we apart kunnen aansturen, zodat we de horizontale positie van de steen in allerlei richtingen kunnen verschuiven. Twee diodelasers in de sokkel sturen een lichtbundel naar twee reflectoren aan de onderkant van de steen, waardoor we tientallen malen per seconde de positie meten. Zodra de klomp verschuift, registreert de computer in de sokkel dat en verandert de aansturing van de elektromagneten. Daardoor vervormt de 'magnetische heuvel'. Als je zachtjes tegen de steen duwt, voelt het aan alsof-ie op stevige rubberpootjes staat. In verticale richting kan de steen trouwens wel een beetje deinen.”

Gaat het toch fout –iemand duwt te hard of de stroom valt uit– dan schieten er drie pootjes uit de sokkel omhoog om de steen op te vangen. Dat is geen overbodige luxe, want Nijsse verwacht dat de mensen niet van de steen af kunnen blijven. „Daarom zetten we er waarschijnlijk ook een hek omheen.”