PhD 'MIMO closed-loop control for Directed Energy Deposition of Functionally Graded Materials'

1 - Werken bij de VUB

De Vrije Universiteit Brussel staat al meer dan 50 jaar voor vrijheid, gelijk(waardig)heid en verbondenheid, en dat leeft sterk op onze campussen bij zowel studenten als personeel.

Bij de VUB vind je een diverse verzameling aan persoonlijkheden: innovators pur sang, maar vooral mensen die 100% hun authentieke zelf zijn. Met zo’n 4.000 medewerkers zijn we de grootste Nederlandstalige werkgever, in de privésector, in Brussel; een internationale stad waarmee we ons maar al te graag verbinden en waar(rond) onze 4 campussen gelegen zijn. 

Voeg daarbij ons beginsel van vrij onderzoek - waarin zelfreflectie, een kritische houding en een open, creatieve geest rond wetenschappelijke en maatschappelijke vraagstukken centraal staan - en je hebt een universiteit die fundamenteel grensverleggend en pionierend is op het vlak van onderwijs en onderzoek. Kortom: de VUB ten voeten uit. 

De VUB is bovendien lid van EUTOPIA, een alliantie van gelijkgestemde Europese universiteiten, allen klaar om zichzelf opnieuw uit te vinden. 

2 - Functie

Momenteel zijn we voor de Onderzoeksbursalen van de Faculteit Ingenieurswetenschappen, vakgroep Toegepaste mechanica, op zoek naar een doctoraatsbursaal.

Meer concreet zal je takenpakket, ter voorbereiding van een doctoraat, er als volgt uitzien:

De afdeling Mechanical Engineering van de Vrije Universiteit Brussel (VUB) is op zoek naar een gemotiveerde doctoraatskandidaat die wil bijdragen aan baanbrekend onderzoek naar de optimalisatie van het lasergebaseerde, poedergestuurde Directed Energy Deposition-proces (DED-LB) voor metallische Functionally Graded Materials (FGM’s). Deze geavanceerde additieve productietechniek maakt volledige driedimensionale ontwerpvrijheid mogelijk door materiaaleigenschappen lokaal af te stemmen via realtime aanpassingen van de poedersamenstelling. Bij staalsoorten beïnvloeden lokale thermische gradiënten bovendien de fasevorming, waardoor nauwkeurige procescontrole essentieel is. Het onderzoek richt zich op het ontwikkelen van strategieën om de temperatuur, geometrie en samenstelling van het smeltbad te beheersen, met als doel defectvrije productie van FGM’s te realiseren. Dergelijke hoogwaardige componenten zullen naar verwachting conventionele enkelvoudige legeringsonderdelen overtreffen, ontwerpcompromissen elimineren en superieure prestaties leveren in veeleisende toepassingen.

Het DED-LB-onderzoeksplatform aan de VUB is volledig in eigen huis bedacht, ontworpen en opgebouwd met een open architectuur, wat maximale flexibiliteit biedt voor de integratie van nieuwe functionaliteiten. Door de jaren heen is het systematisch verbeterd met de ambitie de stand van de techniek in Directed Energy Deposition vooruit te stuwen. Naast geavanceerde thermische monitoringinstrumenten (zoals hyperspectrale en SWIR-camera’s) zullen in dit doctoraat ook nieuwe technieken voor compositiemonitoring worden geïntegreerd. Thermische voorspellingsmodellen zijn momenteel geïmplementeerd op een Field Programmable Gate Array (FPGA), terwijl de thermische PI-regelaar (die verder ontwikkeld zal worden) draait op de PLC van het systeem. Daarom wordt voorkennis van PLC- en FPGA-programmering als een sterke troef beschouwd.

Je zal een multi-input multi-output (MIMO) gesloten-lus procescontroller voor het DED-LB-proces ontwerpen, implementeren en evalueren, die in staat is om de complexe en dynamische omstandigheden van metallische FGM’s te beheersen. Thermische gradiëntcontrole zal worden gerealiseerd door gelijktijdige aanpassing van laservermogen en scansnelheid. Parallel daaraan vereist de fabricage van compositie-gegradeerde structuren een gecombineerde controle van laservermogen, scansnelheid en poedervoedingsverhoudingen, waarbij continu wordt ingespeeld op de veranderende procesdynamiek die voortkomt uit variërende samenstellingen. Voor deze uitdaging wordt een adaptieve Model Predictive Control-strategie voorzien.

Tijdens het vierjarige doctoraatstraject zal je bijdragen aan de R&D-activiteiten van de groep in de volgende domeinen:

· Selectie, integratie en kalibratie van thermische en compositiesensoren voor smeltbadmonitoring in geavanceerde procescontrole van DED-LB
· Implementatie van thermische (gradiënt)schatters op een FPGA, als realtime input voor het regelsysteem
· Ontwikkeling van toestandsruimte- en systeemidentificatiemodellen van het DED-LB-proces, met nadruk op compositie-effecten in het smeltbad
· Ontwerp, implementatie en validatie van een MIMO-regelaar voor zowel thermische gradiëntcontrole als gecombineerde temperatuur–samenstellingscontrole
· Fabricage van metallurgische proefstukken voor kwaliteitsbeoordeling, waarmee de impact van geavanceerde procescontrole op FGM’s wordt aangetoond
· Mogelijke samenwerking met lopend onderzoek, waaronder validatie van numerieke modellen, reductie van restspanningen via thermisch beheer en machine-learningbenaderingen voor procesmonitoring en -controle

Voor deze functie zal onze Brussels Humanities, Sciences & Engineering Campus (Elsene) je thuisbasis worden. 

3 - Profiel

Wat verwachten wij van jou?

• Je beschikt over een masterdiploma in Control/Electrical of Mechanical Engineering

• gemotiveerd om expert te worden in additieve productie, geavanceerde procescontrole en (optische) meettechnieken

• praktische vaardigheden om experimenteel werk uit te voeren, monitoringsoplossingen te implementeren en hardware-aanpassingen aan het onderzoeksplatform door te voeren

• een sterke achtergrond in systeemcontrole; eerdere ervaring met thermische/compositionele monitoring en procescontrole wordt als een sterke troef beschouwd

• basisvaardigheden in Matlab en/of Python voor dataverzameling, -verwerking en -presentatie; ervaring met PLC- en/of FPGA-programmering geldt als een bijkomend voordeel

• eerdere ervaring met de volgende onderwerpen wordt beschouwd als een pluspunt: additieve productie, monitoring van smeltprocessen, implementatie van regelaars, (optische) meettechnieken, PLC- en FPGA-programmering, machine-integratie, …

• Je hebt geen werkzaamheden verricht in het kader van een mandaat als assistent bezoldigd ten laste van de werkingsmiddelen, gedurende meer dan 12 maanden (gecumuleerd). 

• Als (niet-)EER-onderdaan dien je te voldoen aan de voorwaarden voor het verkrijgen van een rechtsgeldige vergunning voor VUB, en dien je te voldoen aan de VUB verblijfsvoorwaarden. Meer info vind je hier.

VUB wil een weerspiegeling zijn van de maatschappij waar ieders talent wordt gewaardeerd, ongeacht het gender, geslacht, leeftijd, religie, huidskleur, migratieachtergrond, functiebeperking en de neurodiversiteit.

4 - Aanbod

Word jij onze nieuwe collega?

Dan bieden we je een voltijdse doctoraatsbeurs aan, voor de duur van 12 maanden (verlengbaar tot max. 48 maanden, mits positieve evaluatie van de doctoraatswerkzaamheden), met voorziene startdatum 01-01-2026.

Je ontvangt een beursbedrag gekoppeld aan een van de barema’s die door de overheid worden vastgelegd.

OPGELET: De effectieve uitwerking van de doctoraatsbeurs is onderworpen aan de opschortende voorwaarde van jouw inschrijving als doctoraatsstudent aan de universiteit.

Bij de VUB garanderen we een open, betrokken en diverse werkplek en bieden we je kansen om je carrière (verder) uit te bouwen.

Daarnaast geniet je van voordelen als:

• Uitgebreide thuiswerkmogelijkheden, een telewerkvergoeding van 50 euro per maand OF een internetvergoeding van 20 euro per maand; 
• Een open informele werkomgeving met aandacht voor je work-life balance, een uitzonderlijke verlofregeling met 35 verlofdagen (bij voltijdse tewerkstelling), sluiting tussen Kerstmis en Nieuwjaar, en 3 extra verlofdagen; 
• Een kosteloze hospitalisatieverzekering; 
• Maximale terugbetaling van woon-werkverkeer met het openbaar vervoer en/of een fietsvergoeding; 
• Gevarieerde maaltijden in onze campusrestaurants aan een aantrekkelijk tarief; 
• Voordelige sportmogelijkheden, een gamma aan kortingen via Benefits@Work (in allerlei winkels, op vluchten, in tankstations, pretparken...) en Ecocheques; 
• Kinderdagverblijf vlak bij de campus, korting op vakantiekampen; 
• De ruimte om je job-inhoud mee te vormen en voortdurend bij te leren via onze VUB-leerplatformen en opleidingen; 
• En tot slot: toffe collega's met een gezonde drive.

5 - Geïnteresseerd?

Spreekt deze functie je aan?

Stel je dan kandidaat, ten laatste op 01-11-2025, via jobs.vub.be, en laad volgende documenten op: 

• je motivatiebrief; 
• je curriculum vitae; 
• je diploma’s (niet van toepassing voor VUB-alumni).

Ons sollicitatieproces ziet er als volgt uit (onder voorbehoud van wijzigingen):

• stap 1: een eerste selectie op basis van je sollicitatiedossier; 
• stap 2: een job-interview. 

Heb je vragen over deze functie? Contacteer dan Michaël Hinderdael via michael.hinderdael@vub.be of +32 2 629 28 07. 

Wil je graag weten hoe het is om te werken bij de VUB? Ga dan naar jobs.vub.be, en ontdek alles over o.a. onze campussen, voordelen, strategische doelen en collega’s.

Wil je meer info over EUTOPIA? Ga dan naar eutopia-university.eu, en kom meer te weten over ons Europees netwerk van universiteiten.