Op de time-lapse beelden van de DMF260 vijfassige freesmachine in de mechanische werkplaats van Nikhef is hij voortdurend te zien: instrumentmaker Willem Kuilman (65). In rood hemd. Geblokt. Een trui. Hij is het die met de reusachtige robotfreesmachine uit een massief blok aluminium van 325 kilo een dunwandige beschermbox van nog geen 5 kilo voor een van de grote experimenten op CERN creëert. Met kennelijk eindeloos geduld. Seizoenen trekken voorbij. In fast forward.
Hij plaatst en verplaatst het werkstuk, takelt, veegt met een bezem om de haverklap bossen aluminium krullen uit de afgesloten robotfreesmachine, meet wanddiktes, wisselt gereedschap op de reusachtige robotmachine. Opent en sluit de deuren.
Nu en dan duikt een bezoeker op. En aan het eind van alle werkzaamheden zien we Kuilman met het werkstuk in zijn armen poseren voor collega en fotograaf Marco Kraan, die om hem heen draait.
Half oktober leverde Kuilman de vijfde van zulke RF-Boxen voor het LHCb-experiment op CERN af. De rechthoekige aluminium kuip is een meter lang en ongeveer dertig centimeter breed, met een wanddikte van een kwart millimeter. Twee van zulke dozen sluiten in het hart van de detector samen nauw en vacuümdicht aan om de VELO-sensoren die vlakbij de botsende protonen in de LHC-versneller staan. Ook die siliciumsensoren worden mede door Nikhef ontwikkeld en gebouwd.
Drie van de vijf RF-Boxen werden eerder al naar CERN in Genève gebracht. Twee daarvan zijn op CERN geëtst tot een dikte van 150 micron en worden hier op vacuüm getest en vervolgens van een heel dunne torlon-laag voorzien. Daarna gaan ze weer terug naar CERN waar ze zullen worden voorbereid voor de montage in de ondergrondse LHCb-detector in januari. De laatste twee zijn reserveboxen.
Klaar, dat moet na al die tijd een raar gevoel zijn?
‘Dat voelt inderdaad wel een beetje een gek. We hebben hier sinds eind 2014 jarenlang aan gewerkt. Maar wel een mooi idee dat al dat werk in CERN op zo’n belangrijke plek terecht komt.’
Hoe lang doe je eigenlijk over een zo’n box?
‘Het record van een blok naar een box is drieënhalve maand. Tijdens de productie van de RF-boxen heeft de machine ’s nachts vaak doorgewerkt. Maar je hebt veel stappen met allemaal deelprogramma’s. Sommige daarvan nemen op zich al vijftig uur in beslag.’
Hoe maak je zo’n box?
‘Eerst is er een ontwerp die ik als 3D-step file krijg aangeleverd, dan maak ik met Edgecam een zogenaamde NC-file van, die leesbaar is voor de freesmachine. Heel veel tijd zit dan ook in het programmeerwerk. Het begint met een aluminium mal, die exact de vorm van de box heeft maar precies een millimeter kleiner. Die freest de machine aan de hand van de ontwerpen, die in de computer zitten. Daarna wordt uit een nieuw blok de ruwe contouren van de RF-box gefreesd. Dan keer ik het blok om en frees de binnenkant tot in detail. Dat is een lastige klus, want je moet met extreem lange gereedschappen in een smalle ruimte werken.’
Als het goed is past die vorm dus precies over de mal?
‘Heel precies. De spleet wordt met een speciale was gevuld, zodat hij is gefixeerd. Daarna freest de robot aan de buitenkant de vorm van de box, met al die hoeken en vlakken en ribben tot op minder dan een kwart millimeter wanddikte.’
Griezelig dun.
‘De eerste tijd was dat echt wel eng, ja. Zo dun met die enorme machine, over zo’n groot werkstuk. Pas later leer je daar niet meer van wakker te liggen. Het gaat gewoon goed, weet je dan.’
Op de videobeelden ben je geregeld in de weer met een soort sensor. Wat is dat?
‘Dat zijn metingen van de wanddiktes op veel punten, met ultrasoon geluid. Om te controleren of we volgens de specificaties werken. Soms gaan we daar op corrigeren door in het freesprogramma in te grijpen. Als de buitenkant af is, wordt in een oven de was gesmolten en komt de box los van de mal. Als een pudding over de vorm.’
Inpakken en weg?
‘Nou, nog niet. De box moet daarna nog heel goed schoongemaakt worden met petroleum, om de was eraf te halen. Dat is nog een hele klus. Daarna wordt deze uitvoerig vacuumgetest en weer goed nagemeten en tot slot wordt er aan de binnenkant nog een isolerende torloncoating op gespoten.’
Is er op dat moment nog wat te corrigeren, als er iets te dik of dun is?
‘We doen precisiemetingen van de vorm op een 3D-meetmachine op het Nikhef. Daarbij kun je niet meer aanpassen, maar wel heel precies de vorm vastleggen. Dat is belangrijk omdat het geheel in de detector zit, waar de onderzoekers alles vanaf moeten weten.’
Wat ga je nu doen?
‘Opruimen. Inpakken. Er is heel wat blijven liggen in al die jaren, laat ik dat eerst maar eens oppakken. En daarna zien we wel verder. Nadat deze twee laatste boxen op transport gaan, doe ik in Genève nog wat voorbereidingen voor de montage op de VELO. Gek eigenlijk, het zal de eerste keer in al die jaren zijn dat ik bij de LHCb-put kom.’
En die speciale krullenbezem?
‘Die bezem zal in de toekomst ook nog een handig hulpstuk zijn bij de machine of anders een stille herinnering aan deze enorme klus’.
Fotografie: Marco Kraan