Als mechanisch ontwerper rapper aan de slag met precisie

De training Design Principles for Precision Engineering gaf Koray Ulu een beter inzicht in en begrip van mechanisch ontwerp voor hightechsystemen. ‘Het hielp me om de puntjes op de i te zetten.’

René Raaijmakers

Koray Ulu’s boezemvriend vertelde hem zeven jaar geleden over een opmerkelijk bedrijf. Een machinebouwer waar het de gewoonste zaak van de wereld was om met titanium te werken. De mechanisch ontwerpers van die wonderbaarlijke organisatie konden voor dat metaal kiezen als ze vonden dat dat nodig was.

Voor Ulu en zijn collega’s bij een Turkse automotive-toeleverancier was dat ondenkbaar. Daar waren kosten de hoogste ontwerpprioriteit. Maar het dure metaal titanium maakte wel onderdeel uit van een standaard grap. Als een ontwikkeling stukliep of het mechanicateam weer eens om het onmogelijke werd gevraagd, dan lachten ze altijd tegen elkaar: ‘Dan maken we het toch gewoon in titanium.’

Nu bleek er ineens een bedrijf te bestaan waar mechanici het lichte en tegelijk sterke metaal gewoon konden kiezen als dat nodig was. De kostprijs was een van de topprioriteiten, maar als de functionele eisen een duurder materiaal voorschreven omdat het de enige manier was om aan de specificaties te voldoen, dan behoorde titanium tot de opties.

Ulu leerde het bijzondere bedrijf kennen via een maat die hij al vanaf de lagere school kende en waarmee hij nog altijd in contact staat. Die vriend was na zijn promotie in de Verenigde Staten bij ASML terecht gekomen, een organisatie die lithografische machines voor chips fabriceerde. Het waren de meest nauwkeurige productiemachines op aarde en de hoofdvestiging zat in Veldhoven, vanuit Turkije gezien slechts enkele duizenden kilometers naar het noorden. Zo ontstond Ulu’s droom: hij wilde de precisiemechanica in.

Hij solliciteerde vijf jaar geleden bij ASML, maar helaas, een baan in Veldhoven zat er op dat moment niet in. ‘Ik had helemaal geen kennis van fijnmechanica in de hightechindustrie.’ Met zijn elf jaar ervaring in de Turkse auto-industrie kwam Ulu echter wel vrij gemakkelijk aan boord bij een Eindhovens automotive- speler en zo verhuisde hij met zijn gezin van Turkije naar Nederland.

Kaarten open op tafel

Twee jaar geleden zag Ulu dat ASML zijn recruitment intensiveerde en hij besloot een nieuwe poging te wagen. ‘Ik wilde echt in de hightechindustrie werken, omdat ik geloof dat daar de toekomst ligt’, zegt hij. ‘Ook als het gaat over voldoening en inspirerend werk. In plaats van te focussen op puur seriematige productie en kosten, kan ik bij ASML meer diepgaande engineering-kennis ontwikkelen. Daarnaast is ASML met zijn positie in de wereld een intrigerende onderneming.’

Hij werkt inmiddels anderhalf jaar in Veldhoven als mechanicaontwerper aan het hart van de ASML-scanner. Om precies te zijn, aan de waferstage, een onderdeel dat het uiterste vraagt als het gaat om nauwkeurigheid en fijnmechanica.

In het tweede sollicitatiegesprek in Veldhoven legde hij zijn kaarten open op tafel. Hij was een ervaren ontwerpingenieur, maar gaf toe dat hij geen kennis had van de hightechindustrie en precisiemechanica. Ulu daarover: ‘Ze zeiden dat ze zich daarvan bewust waren. Ze waren op zoek naar capabele ingenieurs. Het hoefden geen precision engineers te zijn, maar ze moesten wel in staat zijn om het in de vingers te krijgen. De pool van dat soort ontwerpers was gewoon te klein, dus wilde ASML zich bij de werving niet tot de hightechmarkt beperkten. ASML beloofde me alle trainingen te regelen die nodig waren om mij op niveau te krijgen.’

Wereld op zijn kop

Ulu was opgelucht dat hij welkom was, maar werd allengs zenuwachtiger. ‘Ik wilde ontwerpen bij ASML, maar vroeg me wel af: kan ik dat wel?’ Dat hij nu in het mechanicateam zit dat aan de waferstage werkt, zegt insiders genoeg.

Over zijn ervaring in de afgelopen twee jaar: ‘Allereerst moest ik veranderen, mijn instelling behoorlijk aanpassen. In de auto-industrie zijn maakbaarheid en kosten de belangrijkste drijfveren, gevolgd door betrouwbaarheid. Je wilt daar geen assemblageproces waarvoor hoogopgeleide mensen nodig zijn. Iedereen moet kunnen maken wat je ontwerpt.’

De hightech zet de wereld op zijn kop voor een mechanisch ontwerper die daar vanuit automotive in belandt. ‘Het gebruik van titanium is vrij standaard vanwege de stijfheid en gewichtseisen. Zelfde verhaal voor speciale engineering kunststoffen. In automotive zijn die vrijwel uitgesloten. Binnen ASML zijn kosten belangrijk, maar als het functioneel nodig is, kun je elk materiaal gebruiken.’

Drijvende factor

Gevraagd naar de topprioriteiten voor mechanisch ontwerpers bij ASML: ‘Hoogste prioriteit vormen de functionele eisen, maar die zijn sterk afhankelijk van de modules en componenten. In de materiaalkeuze spelen dan zaken als magnetische eigenschappen, bestandheid tegen UV-licht en vacuümcompatibiliteit. In essentie gaat het om functionele requirements. Dat is de onderscheidende factor.’ Als je je als ontwerper op deze requirements moet focussen, dan dring je dieper door tot de fysica en engineering principes, zegt Ulu. ‘Dat is het grote verschil. Het vergroot je keuzemogelijkheden.’

Het maakt het werk zowel uitdagend als aantrekkelijk. ‘Het beperkt zich niet tot de keuzes die je hebt. Conceptuele ontwerpen veranderen niet snel. Niet in automotive en ook niet in de lithografie. De technologie ontwikkelt zich wel razendsnel. De eisen van de markt veranderen zo snel dat we soms echt hele nieuwe dingen moet ontwikkelen om daaraan te voldoen. Als daardoor wijzigingen nodig zijn, dan kan dat verstrekkende gevolgen hebben voor het hele ontwerp. Alles is met elkaar verbonden.’

Kennis alleen is niet genoeg

Om op snelheid te komen in construeren voor de hightech, volgde Ulu de weeklange training Construction Principles for Precision Engineering bij High Tech Institute. Hij is vooral complimenteus over het team van pakweg acht docenten. In het algemeen weten docenten van technische trainingen altijd waar ze het over hebben, stelt Ulu vast. Maar hij zegt dat het slechts weinig trainers is gegeven om diepgaand begrip over te brengen. ‘Het draaide in dit geval niet alleen om het overbrengen van kennis en het opfrissen van de relevante informatie uit mijn mechanische achtergrond. Ik leerde in de construction principles-training hoe ik die kennis met elkaar kan verbinden om de relaties beter te zien. Daarmee snapte ik hoe het echt werkt. Nu ik dat te pakken heb, kan ik die principes overal gebruiken. Het heet niet voor niets construction principles for precision engineering. Kennis alleen is niet genoeg, het gaat om het begrijpen van de principes.’

Kennispunten verbinden

Ulu zegt dat de training hem hielp om zijn bestaande kennis in te zetten vanuit een precisiemechanisch perspectief. ‘In de cursus gaven de trainers opdrachten met eenvoudige hulpmiddelen om de fijnmechanische principes van constructies met flexibele en starre delen duidelijk te maken. We verbonden bijvoorbeeld houtblokjes met visitekaartjes en voelden met onze handen wat er aan de hand was. Het werd daardoor meteen duidelijk welke vrijheidsgraden het systeem had en hoe we in zo’n eenvoudig systeem sommige vrijheidsgraden konden inperken en anderen vrijlaten. Het mooie is, hoe eenvoudiger het systeem, hoe beter je de basisprincipes leert doorgronden.’

Bladveren had Ulu als werktuigbouwkundigen al in zijn bachelor gehad, zegt hij. ‘Maar ik heb de aha-beleving, het moment van inzicht verkrijgen nog nooit zo sterk gevoeld. Na de training wist ik: Als ik nu naar een ontwerp kijk, dan voel ik impulsief aan hoe dat systeem in de praktijk zal reageren op specifieke krachten.’

Hoe werkt dat dan? Is er sprake van een onderbuikgevoel bij het construeren of beoordelen van specifieke constructies? Ulu zegt dat hij wat dat betreft alleen voor zichzelf kan spreken. ‘Het gaat in de eerste plaats om kennis. Dat is de basis. Daarna gaat het om het verbinden van die kennis. Je verbindt als het ware de punten met elkaar. Dat levert begrip en inzicht op in de kritische aspecten van een ontwerp. Als je de kennispunten niet kunt verbinden, dan levert het ook geen inzicht op. Als ik het begrijp, als ik de achtergrond ken, dan komt het onderbuikgevoel op een of andere manier vanzelf.’

De kennis die hij opdeed in de training is niet alleen relevant in zijn eigen designs, zegt hij. ‘Het hielp me bijvoorbeeld ook bij design reviews in mijn team, waarbij we ontwerpen samen bespreken. In een recente meeting kon ik mijn collega’s er bijvoorbeeld van overtuigen dat een onderdeel een specifieke radius nodig had om vermoeiing van het totale systeem tegen te gaan. Dat stond niet op de tekening en is daarna toegevoegd.’

Ik heb gemerkt dat ik de kennis en inzichten die ik opdeed overal in het ontwerpproces kan toepassen. ‘Bij ASML zit er veel historie in de ontwerpen. Soms moet je een design aanpassen aan de hand van nieuwe eisen. Sommige kenmerken in een ontwerp zitten er met goede redenen in, maar in het verleden was dat voor mij niet altijd herkenbaar. Als ik dan een ontwerp aanpaste, dan kon het zijn dat een van de architecten me later corrigeerde. Met de trainingen heb ik nu een veel beter begrip en doorzie ik de finesses in een ontwerp veel beter.’