TechForFuture betrekt bedrijven bij samenwerking tussen hogeschool en topinstituut

 

Met hulp van NWO slaat het Saxion-lectoraat Nanotechnologie, dat op wetenschappelijk gebied veel samenwerkt met de Universiteit Twente, zijn vleugels breder uit. NWO heeft als de Nederlandse financier van wetenschappelijk onderzoek de L.INT-regeling in het leven geroepen, Lectorposities bij de NWO-instituten. In dat kader is onderzoeker Aleksandar Andreski vorig jaar benoemd tot lector bij Saxion en SRON, het NWO-instituut voor ruimteonderzoek. Hij gaat kennis en expertise van SRON, met name over betrouwbaarheid en testbaarheid, naar bedrijven brengen die hun productie van micro- en nanotechnologische producten willen professionaliseren en opschalen. TechForFuture wist er industriële partners voor te interesseren.

Aleksandar Andreski kwam vanuit Macedonië (nu Noord-Macedonië) met een Philips-beurs naar de TU Delft om elektrotechniek te studeren. Hij werkte vervolgens drie jaar bij Philips Semiconductors (tegenwoordig NXP) aan het ontwerp van analoge IC’s. Na een promotieonderzoek aan de UT over toepassingen voor supergeleidende elektronica lonkte het bedrijfsleven weer, tot Andreski de vacature voor onderzoeker aan Saxion zag. “Het fenomeen hogeschool kende ik nog niet, maar het leek me interessant om praktijkgericht onderzoek te doen. Ik vind de academische wereld leuk, maar wil ook praktisch relevant zijn en ben altijd wel een ingenieur gebleven.” Vanuit het lectoraat Nanotechnologie verzorgt hij onderwijs en was hij betrokken bij het opzetten van de master Nanotechnologie. Hij doet uiteraard ook onderzoek en leidde onder meer een project met Bronkhorst High-Tech, fabrikant van flowmeters, voor het verbeteren van de dosering van medicijnen voor couveusekinderen.


Aleksandar Andreski: "Binnen SRON zit heel veel kennis verborgen die bedrijven kunnen gebruiken"

Interface

Het Saxion-lectoraat Nanotechnologie legt zich onder leiding van lector Cas Damen toe op de overdracht van universitaire nanotechnologie naar bedrijven. Die kennis komt tot nu toe vooral van de Universiteit Twente. Dankzij de L.INT-regeling van NWO kan het lectoraat zijn scope verbreden, door de aanstelling van Andreski als lector bij Saxion en SRON. “Ik moet zorgen dat een hogeschool, Saxion, en een NWO-instituut, SRON, gaan samenwerken en op de interface daartussen fundamentele kennis en kunde uit het instituut halen en naar de praktijk brengen.” Hij is gewoon in dienst gebleven bij Saxion en heeft bij SRON in Utrecht (binnenkort verhuisd naar Leiden) een nulaanstelling gekregen. Dat stelt hem in staat naar behoefte bij SRON aanwezig te zijn, om kennis op te halen, projecten aan te sturen en Saxion-studenten die er opdrachten doen te begeleiden.

Betrouwbaarheid

De nieuwe lector is onder de indruk van het ruimteonderzoek van SRON, van astronomie tot aardobservatie (klimaat en luchtkwaliteit). “Wat zij doen komt niet in een proefschrift; nee, het moet vliegen in de ruimte. Zij werken op hoog wetenschappelijk niveau en leveren ook echt, met een soort resultaatsverplichting. Hun uitvoeringsniveau is vergelijkbaar met dat van de specialisten van bijvoorbeeld een Philips. Binnen SRON zit heel veel kennis verborgen die bedrijven kunnen gebruiken. De manier waarop ze bijvoorbeeld procescontroles doen, bij de fabricage van de instrumenten die ze ontwikkelen, is veel geavanceerder dan bij universiteiten. Datzelfde geldt voor hoe ze experimenten uitvoeren en de kwaliteit checken van de onderdelen die ze gebruiken. Ook kennen ze heel veel tips & tricks voor het uitvoeren van simulaties. Alle kennis die ze in hun dagelijks werk inzetten om betrouwbare instrumenten te maken die de ruimte in worden gelanceerd, is heel bruikbaar voor precies de doelgroep die ons lectoraat bedient. Dat zijn start-ups en wat grotere ondernemingen die meer willen doen met micro- en nanotechnologische producten zoals MEMS (micro-elektromechanische systemen, red.).” Specifiek richt Andreski zich op het thema betrouwbaarheid, in productie en bij gebruik in het veld. Dat heeft hij uitgewerkt in twee onderzoekslijnen. Bij elk van die lijnen heeft hij met hulp van TechForFuture een bedrijf betrokken dat als een industriële trekker van het onderzoek fungeert. Het gaat om sensorfabrikant Sensata Technologies uit Hengelo (Ov) en het Zwolse Salland Engineering, ontwikkelaar van testtechnologie voor elektronica.

Modelgebaseerd testen

Bij betrouwbaarheid van de productie denkt men vaak aan zaken als certificering en traceability (kunnen aantonen wanneer, hoe en met welke onderdelen en materialen producten zijn gemaakt). Maar er spelen ook technische kwesties rond het testen van producten en het monitoren van productie, benadrukt Andreski. “Start-ups en mkb’ers in de micro- en nanotechnologie maken vaak slechts enkele honderden stuks van een bepaald product per jaar. Dat is met supergetrainde mensen nog goed handmatig te doen. Maar als ze willen opschalen naar bijvoorbeeld 10.000 stuks per jaar, gaat dat niet meer en moeten ze de productie en ook het testen automatiseren. Dan heb je het over zaken als optische inspectie en foutanalyse. Het opschalen van micro- en nanotechnologische productie is een uitdaging, ook voor grotere bedrijven als Bronkhorst. Wij willen met ons werk bijdragen aan oplossingen.”

Een eerste spin-off van deze onderzoekslijn is een EFRO-gesubsidieerd project met de Universiteit Twente en drie bedrijven, te weten Salland Engineering, Bronkhorst en Maser Engineering. Samen gaan zij testtechnologieën ontwikkelen voor nieuwe typen nanotechnologische devices. Daarbij maken zij gebruik van apparatuur en kennis van SRON. “Bij Bronkhorst gaan we kijken hoe we de testbaarheid van chipgebaseerde producten kunnen verbeteren met nieuwe testconcepten. Die chips komen in een flowmeter, maar je wilt ze al eerder testen, als ze nog op de productiewafer zitten. Want je wilt voorkomen dat je foute chips door de dure productieketen haalt om pas aan het einde te ontdekken dat je de specs niet haalt. Zo’n individuele chip op een wafer kun je echter nog niet testen op mechanische, fluïdische of fotonische eigenschappen. Dat soort testen moet je met elektrische signalen proberen na te bootsen, want de chip kun je al wel elektrisch benaderen. De uitdaging is om modellen te ontwikkelen waarmee je de resultaten van die elektrische testen kunt koppelen aan de onderliggende fysische eigenschappen. Dat noemen we ‘model-based testing’. Salland Engineering is daarvan in dit project de aanjager.”

Biotech-revolutie

Het belang van dit onderzoek, verklaart Andreski, ligt in de vraag naar hoogwaardige, betaalbare flowmeters voor onder meer de biotech-industrie. Zo zijn er recent commerciële doorbraken geweest op het gebied van zogeheten fluidic circuits die op microschaal meerdere vloeistofstromen kunnen besturen. “Bedrijven zoals Convergence uit Enschede – dat een van de weinige systeembouwers in de regio is en levert aan eindgebruikers – hebben hoogwaardige, goedkope componenten voor vloeistofhandling nodig. Daarmee kunnen ze onder meer waterzuiveringsinstallaties bouwen voor het Midden-Oosten of bioreactoren en drugstestapparaten maken. Bronkhorst kan aan de vraag naar deze componenten voor biotech- en microfluïdica-gerelateerde systemen voldoen als het de productiecapaciteit voor zijn microchipgebaseerde producten kan verbeteren. Daar doen wij dus onderzoek naar en zo dragen wij – indirect – bij aan de biotech-revolutie die er zit aan te komen.”


Aleksandar Andreski: "[SRON] vindt het belangrijk om de kennis die zij door de jaren heen hebben opgebouwd terug te laten komen in de maatschappij"

 

Simulatiegedreven ontwerp

De tweede onderzoekslijn omschrijft Andreski als ‘simulation-driven design’. “We kijken naar betrouwbaarheidsproblemen met producten bij gebruik in het veld, doen foutanalyses en proberen oplossingen te vinden door het ontwerp van producten te veranderen. Simulaties gebruiken we om inzicht te krijgen in het gedrag van die producten in het veld en oorzaken van falen te kunnen voorspellen. Een zogeheten chipstack bijvoorbeeld, waarin meerdere chips op elkaar zijn bevestigd, kan gaan delamineren; dan laat een van die chips los. Een aanpassing van het ontwerp, waardoor je die stack op een andere manier kunt assembleren, kan dat probleem misschien voorkomen. Daar doen we onderzoek aan. Een klein project hebben we al bijna afgerond. Dat is een onderzoek met Sensata naar thermische shock: producten die een grote temperatuursverandering moeten kunnen doorstaan. Sensata heeft echte data aangeleverd over producten waarmee het misging. SRON heeft ons ontzettend geholpen met hun kennis van thermische shock, het uitvoeren van testen en het opzetten van simulaties. Hun instrumenten die de ruimte ingaan, moeten immers ook een thermische shock kunnen overleven.” De oorzaak van delamineren bij thermische shock ligt in de thermische stress die in een chipstack met lagen van verschillende materialen in verschillende diktes gaat ontstaan. Dat blijkt redelijk universeel en zal dus eveneens bij andere producten kunnen optreden, wat dit onderzoek ook voor andere bedrijven interessant maakt.

Van de ruimte naar recycling

De producten die Andreski onder de loep neemt, gaan niet de ruimte in. “Daar werk ik met SRON jammer genoeg niet aan. Ik beperk me tot praktijkgebonden vragen van bedrijven en daar zitten er niet veel tussen die iets met ruimteonderzoek doen. Maar ik sluit niet uit dat het L.INT-project voor SRON zelf kennis kan opleveren die toch weer de ruimte ingaat. Ik zou heel blij zijn als dat gebeurt.” Uiteraard draagt Andreski graag bij aan de maatschappelijke taak die ook een instituut als SRON heeft in de vorm van valorisatie van kennis. “Zij vinden het belangrijk om de kennis die zij door de jaren heen hebben opgebouwd terug te laten komen in de maatschappij. Ook al zijn ze gericht op onderzoek in de ruimte, ze willen wel dichter bij de burger komen te staan. In dat verband vinden zij cross-overs heel interessant.” Andreski wijst op een eerste maatschappelijk project dat hij aan het verkennen is. Dat gaat erom SRON’s kennis van de basisprincipes van detectoren voor ruimteonderzoek en aardobservatie toe te passen bij het sorteren van elektronisch afval met het oog op recycling. “Binnenkort gaan we daarover praten met een afvalverwerkingsbedrijf in de Rotterdamse haven. Als het doorgaat, wordt dit het eerste project van SRON waarin het detectietechnologie ontwikkelt voor toepassing op aarde.” Er is nog een andere reden waarom Andreski juist dit soort projecten belangrijk vindt. “Ons onderzoek naar het verbeteren van productieprocessen is niet echt heel sexy. Het maatschappelijk belang kun je alleen maar heel indirect laten zien, via de producten waarin bijvoorbeeld de chips zitten die met deze processen worden gemaakt. Dat is soms lastig te verkopen aan studenten. Dan is het mooi als je met een project rond recycling dat maatschappelijk belang wat directer kunt laten zien.”

Start-ups

Directe impact heeft het onderzoek zeker voor de industriële partners, gevestigde bedrijven zoals Salland Engineering en Sensata Technologies. Start-ups hebben zich bij Andreski nog niet aangediend. Kansen ziet hij wel, bijvoorbeeld bij de inspectie van chips op een wafer. “Als wij daarvoor optische inspectie toepassen, met vision, kunnen we de beeldverwerking vervolgens met hulp van kunstmatige intelligentie uitvoeren. Een test zegt dan niet alleen of een chip kapot is of niet, maar ook wat er precies aan de hand is, bijvoorbeeld een deeltjesverontreiniging, een breuk, een ontbrekend stukje of delaminatie. Dan kun je op een kaart van die wafer niet alleen met groen en rood de chips markeren die heel dan wel defect zijn, maar bijvoorbeeld ook clusters aanwijzen waar een bepaald defect veel optreedt. Dat voegt een nieuwe dimensie toe aan procesmonitoring.” Bedrijven in de microsysteemtechnologie zoals Micronit en LioniX hebben bij Andreski al aangegeven dat zij daarin geïnteresseerd zijn. “Die tips & tricks voor het inzetten van kunstmatige intelligentie kunnen we ook naar start-ups brengen die hun productie willen opschalen.” Helemaal mooi zou de lector het vinden als uit zijn onderzoek juist een start-up voortkomt, bijvoorbeeld een bedrijf dat met kunstmatige intelligentie en andere gereedschappen bedrijven helpt om hun MEMS-ontwerpen te valideren.


Officiële start L.INT lectoraat - Hannover Messe 2019

Vooruitdenken

Zijn leven is wel veranderd sinds hij L.INT-lector is, zegt Andreski tot slot. “We waren al bezig met de Universiteit Twente, bedrijven en start-ups, nu moet ik ook de samenwerking met SRON vormgeven. Buiten de twee instituten wil ik eveneens meer zichtbaar zijn; zo gaat er veel tijd zitten in projectmanagement en samenwerking. Als lector moet ik wel veel meer vooruitdenken dan als projectleider. Ik blijf projecten aansturen en er als specialist inhoudelijk aan bijdragen. Maar daarnaast zoek ik naar nieuwe gemeenschappelijke uitdagingen, zorg ik voor inspiratie door ideeën te genereren en wil ik uiteindelijk samenwerkingen smeden en vertalen in nieuwe projecten. Daarbij wil ik natuurlijk zorgen dat iedereen het nog steeds leuk vindt na afloop. Tegelijk blijf ik rondsnuffelen in de labs, veel lezen en zelf onderzoekjes doen – zonder de inzichten die daaruit voortvloeien mis ik de inspiratie voor mijn werk. Gevolg is wel dat ik nu minder tijd heb voor onderwijs, terwijl ik in beeld wil blijven bij studenten en docenten om hen bij het onderzoek te kunnen betrekken. Bovendien wil ik graag stukken van mijn werk in het curriculum laten terugkomen. Anders kom ik op een eiland te zitten. Onderzoek en onderwijs integreren, daar zijn we goed in bij Saxion, maar we moeten erin blijven investeren.”

Vliegende start

Voor de invulling van zijn lectoraat is Andreski nog op zoek naar twee senior onderzoekers, liefst mensen die half bij hun bedrijf blijven werken en half bij Saxion komen. Zijn eigen aanstelling als lector is voor vier jaar en het is de bedoeling dat het lectoraat daarna regulier binnen Saxion wordt voortgezet. “Dat is natuurlijk afhankelijk van de resultaten.” Aan de vliegende start die hij heeft gemaakt, zal het in ieder geval niet liggen. “Daarvoor wil ik Cas Damen bedanken, die hier al sinds 2014 lector is.” Ook wijst hij op de hulp van TechForFuture. “Alexander Jansen (de directeur van TechForFuture, red.) ben ik dankbaar voor het vele werk dat hij erin heeft gestoken om bedrijven te interesseren. Zonder zijn geloof dat het zou kunnen, was het niet gelukt. Nu ligt de bewijslast bij mij en moet ik laten zien dat onze twee onderzoekslijnen relevant zijn voor de partners en voor nog meer bedrijven.”