Een microchirurgierobot. Foto | Bart van Overbeeke

High Tech Systems Center: onderzoeksgemeenschap en kennisloket

In het nieuwe High Tech Systems Center (HTSC) is straks alle mechatronische expertise van de TU/e gebundeld. Het onderzoekscentrum in oprichting moet niet alleen samenwerking tussen onderzoekers uit verschillende disciplines faciliteren, maar wil ook een handig kennisloket worden voor bedrijven binnen en buiten de Brainportregio. Gisteren, woensdag 12 november, leerden de meer dan honderd onderzoekers die onder het HTSC vallen, elkaar tijdens een speciaal symposium beter kennen.

Een belangrijke reden om het High Tech Systems Center op te zetten, was de kritiek die de universiteit kreeg vanuit hightechsector, vertelt Maarten Steinbuch, hoogleraar aan TU/e-faculteit Werktuigbouwkunde en in deeltijd wetenschappelijk directeur van het HTSC. “De sector voelde zich onvoldoende vertegenwoordigd door de Strategic Area’s van de TU/e. Daarnaast zie je dat de universiteiten binnen het huidige topsectorenbeleid de regie moeten nemen om samen met de industrie roadmaps te maken. Wij voelden die verantwoordelijkheid ook voor de topsector High Tech Systemen en Materialen.”

De directe aanleiding voor de oprichting van het HTSC was een onderonsje met chipmachinefabrikant ASML, zegt Steinbuch. “ASML had net besloten dat hun instituut voor nanolithografie in Amsterdam zou komen. Ze wilden daarnaast in deze regio structureler gaan samenwerken op het gebied van mechatronica. Wij vonden dat een goed idee, maar dan alleen als we daar meer bedrijven bij zouden betrekken. Dat gesprek was het vonkje dat nodig was, maar het kruitvat lag er dus al.”

Behalve Steinbuch maken nog vijf hoogleraren deel uit van het ‘kernteam’ van het centrum. Naast Werktuigbouwkunde en Electrical Engineering -die de twee klassieke componenten van de mechatronica vertegenwoordigen- zijn ook de faculteiten Technische Natuurkunde en Wiskunde & Informatica in dit kernteam vertegenwoordigd, waarmee het toenemende belang van de fysica en software in hightechsystemen wordt benadrukt. Verder zijn nu zo’n vijftien andere hoogleraren van deze vier faculteiten betrokken bij onderzoek dat binnen het bereik van het HTSC valt. Er zijn echter plannen om ook chemici, industrieel ontwerpers en bedrijfskundigen bij het centrum te betrekken. En op termijn willen de initiatiefnemers ook gaan samenwerken met de hogescholen Fontys en Avance, TNO, en de universiteiten van Delft, Twente en Leuven.

Maar dat is allemaal nog toekomstmuziek, benadrukt managing director van het HTSC Katja Pahnke. “We willen gefocust beginnen en ons concentreren waar we hier nu goed in zijn, zodat we snel succes kunnen boeken. Dat succes is nodig om erkenning te krijgen. Als je te snel groot wilt groeien, loop je het risico dat je een lege structuur opzet, een interface zonder iets erachter.” Steinbuch beaamt dat: “We willen geen waterhoofd zonder inhoud creëren.”

“In vier jaar moet het aantal TU/e-promovendi
die aan hightechsystemen werken verdubbeld zijn”

De wetenschappelijke inhoud van het HTSC wordt vormgegeven door vier programma’s, waarbinnen op termijn zo’n tweehonderd promovendi aan het werk moeten zijn. “Nu zijn er ongeveer honderd promovendi van de TU/e die aan hightechsystemen werken”, zegt Pahnke. “Over vier jaar willen we dat aantal verdubbeld hebben.” Voor een belangrijk deel moet die verdubbeling bewerkstelligd worden door het Impulsprogramma van de TU/e, waarin de universiteit een promotieplaats creëert voor elke door het bedrijfsleven gefinancierde promovendus. Er is nu een veertigtal promotieplaatsen ingevuld, waarvan dus de helft door de industrie wordt betaald. Dat komt neer op een bijdrage van acht miljoen euro vanuit het bedrijfsleven.

Maar het HTSC wil meer doen dan alleen extra promotieplaatsen creëren. Er komt ook een tweejarige ontwerpersopleiding in High Tech Systems Design, waarin plaats zal zijn voor een vijftiental kandidaten voor een PDEng-titel. En hoewel er geen aparte bachelor of master High Tech Systems gepland is, komen er wel speciale honorsprogramma’s in zowel de bachelor als de masterfase. Om de nieuwe lichting onderzoekers een plek te bieden, is het onderzoekscentrum op zoek naar duizend vierkante meter extra laboratoriumruimte.

De vier bovengenoemde onderzoeksprogramma’s zullen elk geleid gaan worden door een TU/e-fellow - een bijzondere (tijdelijke) aanstelling aan de TU/e voor mensen uit relevante sectoren buiten de academische wereld. Pahnke: “Op termijn worden dat vier voltijdsfuncties, maar we hopen dat komend jaar de eerste fellows in deeltijd kunnen beginnen. Het moeten mensen zijn met een industriële achtergrond, zodat ze de vertaalslag naar de buitenwereld kunnen maken. En het moeten systeemdenkers zijn die weten hoe je onderzoek intern op een multidisciplinaire manier kunt inrichten.”

HTSC wordt de ‘one-stop-shop’ voor bedrijven

De bedoeling is dat het HTSC de komende jaren uitgroeit tot hét aanspreekpunt voor hightechbedrijven. De ‘one-stop-shop’ noemt Steinbuch dat. “Bedrijven moeten niet hoeven zoeken naar waar in de organisatie de voor hen relevante expertise zit. Ze stappen naar het HTSC met hun probleem, en wij kunnen vervolgens heel snel bepalen wie ze nodig hebben. De TU/e-fellows krijgen daar ook een rol in. En het kan best zijn dat we dan doorverwijzen naar bijvoorbeeld Twente, omdat ze daar ergens meer verstand van hebben.”

Inmiddels heeft het onderzoekscentrum een eigen stek betrokken in het gebouw Matrix, waarop ook de naam High Tech Systems Center met grote letters prijkt. Dat is belangrijk, benadrukt Pahnke. “We willen zichtbaar zijn, een bruisende ontmoetingsplek creëren. Het HTSC moet echt een smoel krijgen.”

Thermomechanica

Een typisch multidisciplinair project dat komend jaar onder de paraplu van het HTSC van start gaat, draait om ‘thermomechanische regeltechniek’. In uiteenlopende apparaten, van hogeresolutieprinters tot lithografische machines en elektronenmicroscopen, loopt de positionering van bewegende onderdelen tegen dezelfde grens aan: ze krijgen last van het uitzetten van componenten door warmte(verschillen) in het apparaat. Dit zorgt voor onnauwkeurigheden die tot voor kort verwaarloosbaar waren vergeleken met puur mechanische verstoringen, zoals trillingen, maar nu de ontwikkeling van nog nauwkeurigere machines in de weg staat.

Om deze thermische effecten onschadelijk te maken, zijn in de eerste plaats extreem nauwkeurige sensoren nodig om temperatuurverschillen van duizendsten graden Celsius per millimeter te detecteren. De output van deze tientallen sensoren moet door slimme software worden omgezet in relevante informatie, op basis waarvan de bewegende onderdelen worden aangestuurd. Het is kortom een uitdaging die de vereende krachten van (op zijn minst) natuurkundigen, informatici, elektrotechnici en werktuigbouwkundigen vereist.

Dit thermomechanische project wordt gefinancierd uit Impuls II, wat inhoudt dat de helft van de zes promovendi wordt betaald door een consortium van belanghebbende bedrijven (in dit geval o.a. ASML, FEI, Philips en Océ) en de andere helft door de TU/e. Bij de drie ‘bedrijfspromovendi’ ligt de nadruk op praktische experimenten, terwijl de drie door de TU/e gefinancierde onderzoekers zich meer op de algemenere methodieken zullen richten.

De vier programma’s

In het logo van het onderzoekscentrum hebben de vier programma’s een prominente plek gekregen. Om een indruk te geven van waar het HTSC zich mee bezighoudt, geeft Steinbuch wat voorbeelden van onderzoek uit elk van de programma’s. “Onder ‘Hardware & Systems Design’ valt onder meer de ontwikkeling van heel snelle actuatoren, de motoren waarmee bijvoorbeeld de waferscanners van ASML worden bewogen.

‘Model Based Design’ houdt zich bezig met het zodanig ontwerpen van software dat je al tijdens de ontwerpfase kunt aantonen dat het in het apparaat ook echt betrouwbaar werkt. Dat is belangrijk voor in printers van Océ, elektronenmicroscopen van FEI, en natuurlijk ook in robots. ‘Disturbance & Environment Uncertainties’ gaat bijvoorbeeld over zorgrobots, die moeten kunnen omgaan met een onzekere, menselijke omgeving. En we gaan ook aan de slag met de voedselsector, we willen robots geschikt maken om bijvoorbeeld kippen te slachten; vies werk dat mensen niet graag doen.

En ‘Precision Control’, tenslotte, draait om nauwkeurigheid. Printkoppen maken vaak telkens dezelfde beweging. Daarvan kun je gebruik maken via ‘lerend regelen’, een principe dat je ook in veel andere apparaten kunt toepassen.”

Deel dit artikel