Mechatronica uit Nederland is een stille kracht achter veel technologische hoogstandjes; van de chipmachines van ASML tot robotarmen die chirurgen helpen bij delicate operaties. Goed nieuws: volgens Ton Peijnenburg, programmaraadslid bij Holland High Tech voor het innovatiedomein Mechatronics & Optomechatronics, liggen er ook in de toekomst grote kansen voor Nederland. “Nederlandse mechatronica speelt onder meer een cruciale rol in de Einsteintelescoop.”
Foto credits: ©Marco Kraan/Nikhef
Dit artikel is onderdeel van een serie die we maken in samenwerking met IO+. Hierin maak je kennis met alle innovatiedomeinen van Holland High Tech. In deze aflevering: het innovatiedomein Mechatronics & Optomechatronics.
Mechatronica, de kunst van het samensmelten van mechanica, elektronica en software, is overal om ons heen. Kijk naar de ultranauwkeurige machines van ASML, die chips maken tot op nanometerniveau. In de medische zorg zie je mechatronica overal terug: van de robots die het eten rondbrengen naar de ziekenhuiskamers tot aan chirurgische robots die ingrepen veiliger en preciezer kunnen uitvoeren. Een recent rapport toont aan dat ook de Europese markt voor agrarische robots en mechatronica tussen 2025 en 2030 bijna verdubbelt. Niet vreemd, want autonome robots en geavanceerde lasersystemen winnen terrein in de sector.
Kortom: mechatronica bepaalt steeds meer ons dagelijks leven én onze toekomst en dat biedt kansen voor Nederland. “Ons land zet er vol op in: mechatronica en optomechatronica - precisiemechatronica met licht en optische systemen - zijn expliciet aangewezen als sleuteltechnologie in de Nationale Technolgiestrategie”, licht Peijnenburg toe.
Een rijke geschiedenis
Eerst even terug in de tijd. De wortels van mechatronica in Nederland liggen diep. Dat weet Peijnenburg als geen ander. Hij begon in 1992 bij Philips, in het toenmalige Philips Centrum Fabricagetechnieken, waar mechanica, elektronica en software samenkwamen in één ontwikkelomgeving.
Destijds werkte Philips aan onder meer de ontwikkeling van de cd en later de dvd. “Het precies uitlijnen van een laser om data van een schijf te lezen lijkt simpel, maar vereist een perfect samenspel van mechanica, elektronica en besturingstechniek”, zegt Peijnenburg. Diezelfde principes vormen nu de basis voor onder andere ASML-wafersteppers. “Die machines zijn veel groter en complexer, maar het onderliggende mechatronische gedachtegoed is hetzelfde.”
In die tijd was al duidelijk dat Nederland het goed doet op het gebied van mechatronica, om meerdere redenen. Ten eerste de technologie zelf: nauwkeurig positioneren, precisiemechanica en regeltechniek. Ten tweede de manier van werken: multidisciplinair, systeemgericht, creatief en niet-hiërarchisch. “Nederlanders wachten niet op instructies, we pakken het zelf op. In veel andere landen zijn systemen hiërarchisch, waardoor besluitvorming langer duurt. Die snelheid geeft onze mechatronica een groot voordeel.” Ten derde het ecosysteem: in Nederland ligt een stevige basis, mede dankzij een lange geschiedenis met bedrijven zoals Philips.
Van grote spelers tot innovatieve startups
Fast forward naar nu: Nederland bruist van de mechatronicabedrijven, van grote spelers tot innovatieve startups. Trabotyx bestrijdt in de landbouw onkruid volledig autonoom met lasers, op een duurzame manier. ASML speelt een wereldrol met ultranauwkeurige machines voor chipproductie. Op medisch gebied ontwikkelen bedrijven zoals Preceyes mechatronische robots voor oogchirurgie, waarmee chirurgen extreem precieze handelingen kunnen uitvoeren.
In Nederland is ook optomechatronica de laatste jaren sterk gegroeid. Dit vakgebied combineert precisie-elektronica met optische componenten voor toepassingen zoals meetinstrumenten. Een goed voorbeeld van een Nederlands bedrijf dat hierin actief is, is Demcon.
De sector floreert tegenwoordig mede dankzij Holland High Tech, de topsector High Tech Systemen en Materialen. Bedrijven, kennisinstellingen en overheden werken hier nauw samen aan multidisciplinaire innovaties. Eén van de innovatiedomeinen richt zich op mechatronica en optomechatronica. Holland High Tech ondersteunt het ecosysteem via meerdere strategische programma’s en publiek-private samenwerkingen. Zo koppelt het programma Semiconductor Manufacturing Equipment kennisinstellingen aan de halfgeleiderindustrie. Met deelname van bedrijven als ASM, ASML en ZEISS en universiteiten zoals TU/e, UTwente en TUD worden precisie-instrumenten ontwikkeld die de chip-roadmap veiligstellen. Mechatronica is hierin onmisbaar. Ook in de strategische programma’s Medische Technologie en Advanced Instrumentation speelt innovatie in (opto)mechatronica een grote rol.
Ook de NWO organiseert regelmatig calls waarin overheid, bedrijven en kennisinstellingen samenwerken aan mechatronicaprojecten. In samenwerking met de Kennis- en Innovatieagenda Sleuteltechnologieën (KIA ST) heeft de KIC-call Systeemontwerp in Mechatronica en Optomechatronica bijvoorbeeld als doel het optimaliseren van (opto)mechatronische systemen die de ontwikkeling en bouw van hoogtechnologische instrumenten en machines mogelijk maken. Onderzoekers worden uitgenodigd interdisciplinair onderzoek te doen in brede consortia met partners uit verschillende sectoren.
Kansen voor de toekomst: satellieten en de Einsteintelescoop
De expertise en innovatiekracht van Nederland zijn ook de komende jaren cruciaal, zowel binnen als buiten de landsgrenzen. Ten eerste: geopolitieke spanningen maken veilige communicatiemethoden urgenter dan ooit. Een goed voorbeeld is een samenwerking tussen TNO, VDL en Demcon rondom satellietcommunicatie. “In deze projecten wordt gewerkt aan modules waarin mechatronica en optomechatronica nauw samenwerken: lasers en andere precisiecomponenten functioneren naadloos samen”, aldus Peijnenburg.
Nederlandse mechatronica speelt bovendien een cruciale rol in een ander project van grote omvang: de ontwikkeling van de Einsteintelescoop, vervolgt de mechatronica-expert: een geavanceerd instrument dat zwaartekrachtsgolven detecteert en zo fundamentele inzichten oplevert in de structuur van het universum. Ook ‘zijn’ VDL is bij dit project betrokken. “Elke arm bestaat uit enorme vacuümbuizen. Het handhaven van een stabiel, diep vacuüm over zulke afstanden vereist geavanceerde mechatronica – pompsystemen moeten strategisch worden geplaatst en de hele installatie uiterst nauwkeurig worden uitgelijnd. Het gaat bovendien niet alleen om de buizen zelf, maar bijvoorbeeld ook om het aansturen van de spiegels waar mechatronica voor nodig is.’”
Peijnenburg verwacht dat de technieken van dit project later breed inzetbaar zijn in de samenleving. “We tackelen fundamentele technische uitdagingen die kunnen leiden tot spinoffs voor andere hightechtoepassingen.”
Maar we moeten realistisch blijven. Nederland ontwikkelt dan wel de systemen van de toekomst, maar er zijn nog genoeg uitdagingen die hier binnen de landsgrenzen moeten worden aangepakt. “Een daarvan is het toenemende energieverbruik,” legt Peijnenburg uit. Als voorbeeld noemt hij opnieuw de halfgeleiderindustrie. “Chips worden steeds kleiner en preciezer, wat betekent dat de machines juist groter en complexer worden. Waar de eerste ASML-machines nog zo groot waren als een koelkast, zijn moderne machines inmiddels zo groot als een gebouw. Het energieverbruik is dan ook flink gestegen. Dit vraagt om nieuwe materialen, efficiëntere processen en dus ook: slimme mechatronica”, besluit hij. Oftewel, komende tijd jaren is er genoeg werk aan de winkel voor de mechatronicasector.
Overige artikelen uit deze serie:
