JPE houdt de trillingen buiten de Einstein Telescope

Het elimineren van trillingen is voor de Einstein Telescope een belangrijke eis. Ingenieursbureau JPE in Maastricht heeft hiervoor een uniek systeem ontworpen dat de trillingen permanent neutraliseert. In de ondergrondse driehoek van de Einstein Telescope worden laserbundels op en neer gestuurd tussen spiegels. Als een zwaartekrachtgolf de aarde passeert verandert de afstand tussen de spiegels heel even, nauwelijks waarneembaar. Het is daarom cruciaal dat het systeem volkomen trillingvrij is.

De torens waarin de spiegels hangen zijn daarom vacuüm getrokken en de temperatuur is er straks 263 graden Celsius onder nul. Waarom? Huub Janssen kijkt even verbaasd bij deze voor hem zo voor de hand liggende vraag. “Warmte veroorzaakt trillingen”, legt hij uit. “Net als lucht. Kijk maar eens op een warme dag naar buiten, je ziet de beweging. Daarom moet straks de temperatuur in de vacuümtorens zo laag mogelijk zijn, liefst richting minus 270 graden, het absolute nulpunt. Een uitdaging, zeker, maar het kan.”

Extreme temperaturen

Koelen is niet het grootste probleem, geeft Huub Janssen aan. De bij die koeling veroorzaakte trillingen tegenhouden wel. Reden om JPE te vragen om een oplossing. “En die hebben we gevonden”, vertelt Huub, opgeleid als werktuigbouwkundig ingenieur aan de TU in Eindhoven. “We hebben een apparaat ontwikkeld dat in deze moeilijke omstandigheden, vacuüm en extreem koud, de trillingen volledig absorbeert.”

Huub Janssen legt een kopie van het cruciale onderdeel op tafel, vers uit de 3D-printer. Hoe het precies werkt, houdt de ingenieur voor zichzelf. Het stukje hi-tech geldt als uiterst innovatief en wordt beschermd door diverse patenten. “JPE is één van de weinige bedrijven ter wereld die dit kunnen”, klinkt het niet zonder trots. “Instrumenten maken die functioneren in extreem koude omgevingen dus. We doen dit al zo’n 15 jaar nadat we met succes voor een professor uit Leiden een apparaatje hadden ontwikkeld voor het nauwkeurig verplaatsen van een sample in een cryostaat. Een soort vrieskast waarin bijna het absolute nulpunt wordt gehaald. Interessant voor wetenschappers, omdat bij extreme kou in het luchtledige de eigenschappen van materialen veranderen. Dat willen ze testen en daarvoor moet testmateriaal verplaatst worden zonder de cryostaat te openen. Daarvoor hebben we destijds een instrument ontwikkeld.”

Driven by Innovation

Een uitdaging waar Huub Janssen en zijn team wel van houden. Niet voor niets begon hij in 1991 zijn eigen ingenieursbureau na een aantal jaren gewerkt te hebben bij het net gestarte ASML in Veldhoven en Philips in Heerlen. “Wij bedenken oplossingen voor klanten op het gebied van Precision Engineering. Maatwerk waarbij nauwkeurigheid tot op de nanometer de norm is. Daarom heten we ook JPE – Driven by Innovation. Innovatie, iets nieuws ontwikkelen, staat bij ons op één.”

Eerst was de garage de werkplaats, in 2001 betrok JPE het bedrijventerrein Technoport Europe, dichtbij  Maastricht Aachen Airport. Hightech engineering is nog altijd een belangrijke pijler onder het bedrijf met inmiddels 25 specialisten op de loonlijst. “Daarnaast hebben we een productenlijn voor instrumenten voor de cryo- en vacuümsector opgezet”, zegt Marianne Janssen, partner van Huub en verantwoordelijk voor communicatie en PR binnen JPE. “We zijn in het verleden gevraagd om een instrument voor de telescoop op La Palma te ontwerpen. Dit instrument moest werken bij 200 graden onder nul. We zijn die uitdaging aangegaan en hebben zo een soort beweegbaar diafragma ontworpen waarmee astronomen heel gericht naar bepaalde sterren kunnen kijken. Dit project heeft ons de kennis gebracht om iets te bewegen bij deze extreem lage temperaturen en was zo de basis voor onze huidige productenlijn.”

Kwantumcomputer

De nieuwste ontwikkeling waarbij JPE betrokken is, is de kwantumcomputer. “Een kwantumcomputer werkt alleen als de chip afgekoeld wordt tot een extreem lage temperatuur, zo hebben wetenschappers vastgesteld. Inderdaad ons specialisme. Het is ons gelukt om een instrument te ontwerpen waarmee verschillende chips in een cryostaat heel snel getest kunnen worden. Precies waarnaar de grote bedrijven als Google en IBM op zoek zijn. Samen met een bouwer van cryostaten gaan we nu een compleet systeem bouwen en in de markt zetten. Veelbelovend, absoluut. De kwantumcomputer komt eraan en zal voor een revolutie zorgen in rekenkracht. Er kunnen straks bijvoorbeeld medicijnen mee ontwikkeld worden. Fantastisch natuurlijk om daar als klein bedrijf uit Zuid-Limburg aan mee te werken.”

Participatie in het voor de Euregio Maas-Rijn zo belangrijke Einstein-project vindt Huub Janssen zeker zo belangrijk. “Uiteraard, dit is toch mijn thuis al werken we met JPE voor opdrachtgevers uit heel Europa, Azië en vooral de Verenigde Staten. Tien jaar geleden al zaten we aan tafel bij de eerste verkenningen voor de telescoop. Nu draait onze vinding mee in de testversie, en met goede resultaten. Iets om trots op te zijn en voor ons weer een kans om door te groeien in deze markt.”

Grensoverschrijdend

“Natuurlijk zou het mooi zijn als de telescoop daadwerkelijk in deze regio gebouwd wordt. Voor de lokale economie, werkgelegenheid en de boost voor innovatie. En ook voor de grensoverschrijdende samenwerking al vormt die nog steeds een uitdaging. Wellicht komt er meer samenwerking als duidelijk wordt hoe groot dit project is. Aan ons zal het niet liggen. We delen sowieso al onze technische kennis via ons Precision Point portal.”

Marianne knikt. “Naast het delen van onze kennis via de website, bundelen wij deze informatie ook in een boekje, bedoeld als lesmateriaal voor studenten en waar ook andere bedrijven hun voordeel mee kunnen doen. We geven geen bedrijfsgeheimen weg, maar samenwerken is belangrijk. Voor ons is het een soort marketinginstrument waarmee we wereldwijd zichtbaar blijven.”

JPE
JPE won vorig jaar de eerste Innovatie Award Limburg. Het bedrijf is gevestigd aan de Aziëlaan bij Maastricht Aachen Airport. Binnen JPE ligt de focus op ontwikkeling, het maakwerk wordt uitbesteed. Tot de klanten behoren onder meer ASML, Google, Philips en diverse gerenommeerde universiteiten en onderzoeksinstituten in Europa en de VS.