Inter. uit de lucht plukken. Link naar de toekomst. kaakbeen uit de printer. n 40 I Viermaandelijks I November 2012

Transcriptie

1 Inter CONNECT Link naar de toekomst n 40 I Viermaandelijks I November 2012 Elektriciteit uit de lucht plukken Epilepsiesensoren kunnen levens redden Bij KMO Layerwise rolt kaakbeen uit de printer

2 Alles in 3D INHOUDSTAFEL Het productiehuis Laika heeft voor haar recentste animatiefilm Paranorman de hulp van 3D-printers ingeroepen. Het is een stop-motion film, een film waarbij poppen frame per frame bewogen worden om zo een vloeiende beweging te creëren. Om natuurlijke gezichtsuitdrukkingen op het scherm te toveren, werden gezichten 3D-geprint, alleen al van het hoofdpersonage. Om maar te illustreren dat 3D-printing tegenwoordig overal aanwezig is. Om juwelen te maken, designlampen, maquettes van woningen, enz. Er worden ook levensreddende zaken mee gemaakt. Zo haalde Layerwise (pagina 4) onlangs het wereldnieuws met een 3D-geprint kaakbeen voor een 83-jarige dame met een chronische beeninfectie. Omwille van haar leeftijd was de gewone plastische chirurgie niet mogelijk. Layerwise gebruikt metalen om mee te printen. Maar wat als men met menselijke cellen zou kunnen printen? Het Amerikaanse Wake Forest Institute gelooft in 3D-printing voor het maken van in volgorde van moeilijkheid huid, een nieuwe luchtpijp, bloedvaten; een maag of blaas; en nieren, hart of lever. 04 Nieuw kaakbeen rolt uit de printer Jonas Van Vaerenbergh Layerwise En we hebben voor u nog meer 3D in dit nummer. Softkinetic (pagina 10) maakt een 3D-camera die klanten kunnen inbouwen in hun producten. Zo kunnen beeldschermen, computertoepassingen en machines bediend worden door bewegingen van de gebruiker. Ook het batterijonderzoek op imec gaat 3D (pagina 23). Onze onderzoekers willen een veiliger en beter alternatief bieden voor vloeibare lithiumionbatterijen (zoals in je laptop, mobiele telefoon,...). De 3D vastestof lithiumionbatterijen die ze ontwikkelen, zouden ideaal zijn voor bv. microsystemen, medische implantaten, sensormodules en lab-op-chip toepassingen. En last but not least: wetenschappers in 3D! Daar trakteerden we de bezoekers van de imec openbedrijvendag op. Geïnteresseerden konden in kleine groepjes meewandelen met onze onderzoekers die chips ontwerpen, zonnecellen maken, lab-op-chips ontwikkelen om snel kanker op te sporen. Impressies van deze openbedrijvendag vindt u op pagina 16. En mocht u ook zin hebben om imec eens in 3D te zien, bent u altijd welkom op onze maandelijkse nocturnes ( 16 OPENBEDRIJVENDAG Els Parton, Hoofdredacteur InterConnect Colofon Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geauto mati seerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen of enig andere manier, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Verantwoordelijke uitgever: Luc Van den hove, algemeen directeur en CEO imec Disclaimer: Redactie: Els Parton, Jan Provoost, Mieke Van Bavel en Chris Vanherck Concept en vormgeving: Kunstmaan.be Fotografie: Jan Pollers en Fred Loosen Voor meer informatie: Els Parton, Els.Parton@imec.be Deze InterConnect werd volledig klimaatneutraal geproduceerd. De CO 2 -uitstoot van dit drukwerk bedraagt 821 kg CO 2 voor de oplage van ex. Deze uitstoot wordt gecompenseerd door de aankoop van groene emissierechten voor een windenergieproject in Taiwan. 26 Nieuws uit de wereld Imec is een geregistreerd trademark voor de activiteiten van IMEC International (stichting van openbaar nut volgens Belgisch recht), imec België (IMEC vzw gesteund door de Vlaamse Overheid), imec Nederland (Stichting IMEC Nederland, deel van Holst Centre dat gesteund wordt door de Nederlandse Overheid), imec Taiwan (IMEC Taiwan Co.) en imec China (IMEC Microelectronics (Shangai) Co. Ltd.). Voor gratis abonnement: registreer op Bent u IC-abonnee, en wil u InterConnect liever digitaal ontvangen, of bent u IC-abonnee en wilt u zich uitschrijven, laat het ons weten via vlaamseindustrie@imec.be

3 InterConnect 40, November LORUM IPSUM LORUM IPSUM Elektriciteit uit de lucht plukken LORUM Huib Visser Holst Centre/imec LORUM IPSUM 10 Gebarentaal voor beeldschermen Daniel Van Nieuwenhove SoftKinetic 13 magneetveldcamera van spin-off MagCam verovert Duitsland Koen VervaekE MagCam 18 Imec-nieuws 20 Epilepsiesensoren kunnen levens redden 23 De zoektocht naar betere batterijen Johan Arends epilepsiecentrum Kempenhaeghe Philippe Vereecken imec 28 Doorgelezen Businessmodel als creatief proces Harmke De Groot Holst Centre/imec 30 DoorgelICHT Om bedrijven gericht te kunnen helpen, moeten we een helikoptervisie hebben 31 agenda Jan Potemans imec

4 InterConnect 40, November Nieuw kaakbeen rolt uit de printer In de zomer van vorig jaar plantte een team chirurgen in Nederland een nieuwe volledige onderkaak in bij een 83-jarige vrouw. Die kunstkaak uit titanium was vervaardigd bij het Leuvense Layerwise, laagje voor laagje geprint op een 3D-printer voor metaal. Jonas Van Vaerenbergh, CEO van Layerwise, licht de techniek toe.

5 InterConnect 40, November onas Van Vaerenbergh: Met de kaakprothese waren we niet aan ons proefstuk toe. We maken regelmatig implantaten, bv. voor heupprotheses of ter vervanging van een gezichtsbeen. Maar het was de eerste keer dat een volledige kaak is vervangen door een enkele prothese, specifiek gemaakt voor die patiënt. En dat nieuws is de wereld rondgegaan, met als aangenaam neveneffect een groeiende belangstelling voor Layerwise en voor de techniek waarmee wij metalen voorwerpen printen. Die techniek is Metal Additive Manufacturing. Daarbij wordt een object laag voor laag opgebouwd, gestuurd door een 3D-model van het object op de computer. Voor elk nieuw laagje wordt eerst een laag metaalpoeder gelegd, bv. titanium zoals voor de onderkaak. Daarna loopt een laser over het poeder, gestuurd door het 3D-model. Waar de laser het poeder belicht, smelt het en wordt het deel van het object in opbouw. Dat proces is gekend als selectief lasersmelten. Vervolgens zinkt het object in aanbouw een aantal micron naar beneden en wordt een nieuwe laag metaalpoeder gelegd. Honinggraat Jonas Van Vaerenbergh: Elk laagje is zo n 20µm dik. Voor een object van 10cm hoogte betekent dat dus laagjes, en ettelijke uren printwerk. Op die manier kunnen we zeer precies objecten printen met een grote complexiteit. Zoals de onderkaak, waarin holtes en uitsparingen voor spieren, bloedvaten, en zenuwen moesten komen. We kunnen printen met een resolutie tot 5µm en een nauwkeurigheid van 50µm, wat bv. beter is dan de resolutie waarmee een standaard computerscherm het object op ware grootte kan tonen. Traditioneel worden metalen voorwerpen, zoals onderdelen voor machines, gemaakt door ze te gieten in een matrijs en dan het overtollige materiaal weg te frezen. Men moet dus materiaal wegnemen, wat heel precies moet gebeuren, maar wat ook duur is, tijd in beslag neemt, en bovendien ook technische beperkingen heeft. Additive manufacturing werkt omgekeerd: er wordt laagje per laagje metaal toegevoegd. Met deze manier van werken kun je metalen voorwerpen maken met bijzondere eigenschappen, voorwerpen die je met de meer traditionele technieken moeilijk of zelfs helemaal niet kunt maken. Jonas Van Vaerenbergh: Zo kunnen wij objecten maken die binnenin hol zijn, of die een honingraatstructuur hebben. Die zijn minstens even sterk als zouden ze massief zijn, maar ze zijn tegelijk veel lichter. Als je die opneemt, lijkt het net alsof ze uit plastics gemaakt zijn in plaats van uit metaal. Ook onze botstructuur is niet massief. Als je dus metalen implantaten uit één stuk wil maken, dan is 3D-printing een oplossing. Maar ook voor machineonderdelen is gewicht van belang. In bepaalde machines bv. zitten onderdelen die een bepaald volume hebben, maar die zo snel moeten bewegen en versnellen, dat ze wel lichtgewicht moeten zijn. Een ander voordeel van deze techniek is dat we voorwerpen kunnen maken met een werkelijk onbeperkte 3D-vorm. Machine-onderdelen bijvoorbeeld met interne kanaaltjes voor een koelingssysteem. Die zou je anders enkel kunnen fabriceren door het voorwerp in meerdere stukken op te delen, die apart te maken, en daarna te assembleren. Zo n complexe onderdelen kunnen wij dus in één stap maken en dat kan een groot voordeel opleveren, zowel in kost als in fabricagetijd. Dat is vooral het geval als het voorwerp optimaal ontworpen is op basis van de functionaliteit, wat in de industrie form follows function genoemd wordt. Het levert lang niet zoveel winst op als wij onderdelen printen die ontworpen zijn voor de traditionele manier van fabriceren, en die dan bv. toch nog moeten worden geassembleerd. En natuurlijk is er het voordeel van digitaal te werken. Bij ons moeten er geen matrijzen gemaakt worden, dus er zijn minder opstartkosten. En we kunnen op elk moment de voorwerpen die we printen aanpassen door het computermodel te wijzigen. Daardoor kunnen we bv. zonder veel extra kosten een serie onderdelen printen die allemaal lichtjes van elkaar verschillen. voorsprong door knowhow Jonas Van Vaerenbergh en Peter Mercelis werkten vanaf begin jaren 2000 in het labo van professor Kruth (KU Leuven) aan een verbeterende techniek voor additive manufacturing van metalen. Jonas Van Vaerenbergh: Onze bedoeling was om een techniek te perfectioneren die in één stap een

6 InterConnect 40, November Jonas Van Vaerenbergh Veel van onze voorsprong zit in onze knowhow, in de kennis van onze processen en machines, en van de manier waarop we het 3D-model ontwerpen. voorwerp kon maken, en dat met een brede waaier aan metalen die ook in de industrie worden gebruikt. In 2008 hadden Peter en ik ons doctoraat klaar. Tegelijk merkten we belangstelling van bedrijven voor onze techniek. Toen hebben we de sprong gewaagd, en Layerwise opgericht, als een spin-off van de KU Leuven. We zijn begonnen met vier mensen, en nu, vier jaar later zijn we met 27. Op de markt van Additive Manufacturing zijn nog een aantal bedrijven actief die met metalen werken, en er zijn ook 3D-printers voor metalen te koop. Hoe maakt LayerWise dan het verschil? Jonas Van Vaerenbergh: We hebben altijd veel in onderzoek en ontwikkeling geïnvesteerd; vandaag nog werken vijf van onze mensen aan het verbeteren van de processen en machines. Veel van onze voorsprong zit in onze knowhow, in de kennis van onze processen en machines, en van de manier waarop we het 3D-model ontwerpen en daarmee het selectieve lasersmelten sturen. Door die knowhow kunnen wij printen met zo n hoge resolutie en nauwkeurigheid. En het is net die nauwkeurigheid die bij bv. machineonderdelen en medische implantaten essentieel is. Bovendien hebben we ook de grootste keuze aan metaallegeringen, zoals allerlei staallegeringen, aluminium, titanium, tot zelfs wolfraam en inconel, een legering met nikkel die bestand is tegen hoge temperaturen en corrosie en die gebruikt wordt in o.a. vliegtuigmotoren. Perfecte protheses Layerwise richt zich op drie markten. Er is de technische markt waarvoor het bedrijf vooral machineonderdelen maakt. Dat kan gaan van prototypes of onderdelen waar maar enkele exemplaren van gemaakt worden, tot series van een paar duizend exemplaren. De grootste concurrent hier is de traditionele fabricatie met bv. freestechnieken. Jonas Van Vaerenbergh: Ten tweede is er de medische markt. Wij kunnen bijvoorbeeld heupprotheses printen die specifiek passen op de heupbeenderen van een patiënt. Als een patiënt al een paar traditionele standaardprotheses gehad heeft, zijn de mogelijkheden om een nieuwe prothese aan te hechten beperkt. Wij printen een prothese met aanhechtingsflappen die specifiek voor een bepaalde patiënt is gemaakt, en die dus 100% past. Een ander voordeel is dat we met onze techniek voor grote protheses een zogenaamd scaffolding kunnen maken. Dat is een fijne open structuur waarop en waartussen nieuw beenweefsel kan groeien. En ten slotte, als derde markt, maken we ook tandprotheses. Door de uitzonderlijke nauwkeurigheid kunnen we tandbruggen en kaakbeenderen uit titanium maken die perfect passen. Imec werkt samen Layerwise print objecten met behulp van fijne metaalpoeders die verhit worden tot het smeltpunt. Het resultaat zijn onderdelen die weliswaar precies en sterk zijn, maar die niet altijd voldoen aan de eisen van klanten i.v.m. stofvrije productie. Jonas Van Vaerenbergh: Om dat te verhelpen, hebben we met imec een project gestart waarbij imec-specialisten ons de nodige expertise over stofvrije productie hebben meegegeven. In tweede instantie zijn we ook samen met imecmensen in het labo gedoken om te zien hoe we bepaalde van onze producten zo stofvrij mogelijk konden maken.

7 InterConnect 40, November Elektriciteit uit de lucht plukken In de slimme gebouwen van de toekomst zitten sensoren die hun energie uit de lucht plukken. Huib Visser, onderzoeksleider bij Holst Centre/imec, vertelt hoe zo n draadloos transport van elektriciteit in z n werk gaat en schetst een aantal mogelijke toepassingen.

8 08 InterConnect 40, November 2012 Doordat wij alle elementen in het zender-ontvanger-kanaal nauwkeurig op elkaar afstemmen, slagen we er in om meer energie draadloos over te brengen. Huib Visser: Net zoals je digitale informatie draadloos kunt versturen van een gsmmast naar een smartphone, kun je ook energie draadloos versturen, om bv. een sensor draadloos van elektriciteit te voorzien. Het gaat daarbij om twee vormen van dezelfde techniek: aan de bron zet een zender elektriciteit om in elektromagnetische straling, en aan de kant van de ontvanger wordt die straling opgevangen door middel van een antenne en terug omgezet in elektriciteit. Kleine sensor, grote antenne Bij een gsm-basisstation is de uitgestraalde energie een draaggolf waarop informatie wordt geënt. Die draaggolf krijgt een minimale hoeveelheid energie, net genoeg opdat de ontvanger de informatie zou kunnen recupereren uit de elektromagnetische ruis in de omgeving. Huib Visser: In theorie zou je die energie uit zo n gsm-straling kunnen opvangen en gebruiken om bv. een sensormodule aan te drijven, maar dan moet die module wel een erg grote antenne krijgen. Zo kan je op 100 meter afstand van een gsm-mast zo n 4 milliwatt uit de lucht plukken, maar daarvoor heb je een antenne van een vierkante meter nodig. Niet echt praktisch dus. In de praktijk volstaan de aanwezige RF-bronnen (zoals gsm-signalen, digitale televisie...) niet om toepassingen aan te drijven. Als je bv. sensoren draadloos van energie wil voorzien zul je dus zelf een RF-bron moeten aanbrengen die voldoende energie uitstraalt. Een bron op een afstand tot een paar meter, die zijn energie zo optimaal mogelijk naar de sensor stuurt. Langs het plafond Huib Visser: Bij imec Nederland in Holst Centre hebben we op dit vlak een unieke know-how opgebouwd. Doordat wij alle elementen in het zender-ontvanger-kanaal nauwkeurig op elkaar afstemmen, slagen we er in om meer energie draadloos over te brengen, en dat over grotere afstanden en rekening houdend met het maximum uitgestraald vermogen dat internationaal is vastgelegd. Aan de kant van de ontvanger zorgen we er bv. voor dat de antenne precies aangepast is aan de gelijkrichter, die het ontvangen signaal omzet in gelijkstroom. En aan de kant van de zender werken we met kostenefficiënte zendantennes die o.m. door bundelvorming hun straling adaptief kunnen aanpassen aan waar de sensoren zich bevinden en hoe de omgeving eruit ziet. Zo maken we gebruik van reflecties in de ruimte om extra vermogen bij de sensor te krijgen. Op die manier slagen we er in om een sensor die 55µW nodig heeft van op 5 meter afstand van voldoende elektriciteit te voorzien. Een toepassing waar de onderzoekers in eerste instantie aan denken zijn draadloze sensoren in toekomstige slimme gebouwen. Die meten bijvoorbeeld de temperatuur in elke ruimte om zo de verwarming aan te sturen. Of ze detecteren de aanwezigheid van mensen om de verlichting aan of uit te schakelen. Nog andere sensoren meten bv. de luchtvochtigheid of detecteren rook of gassen. Huib Visser: Wij willen onze sensoren bij voorkeur op het plafond installeren. Dan kunnen we alle sensoren in een ruimte aandrijven door een RF-zender die gericht, langs het plafond, energie rondstraalt. Zo n systeem van draadloze sensoren is zeker in kantoorgebouwen die gemiddeld om de vijf jaar worden heringericht goedkoper dan telkens opnieuw bekabelen. En het zal ook efficiënter zijn dan de honderden sensoren in de toekomstige kantoorgebouwen van batterijen te voorzien. Een andere toepassing zijn sensoren die ingebouwd kunnen worden in bv. de betonnen pijlers van bruggen of torengebouwen, om de integri-

9 InterConnect 40, November HUIB VISSER teit en stabiliteit van de constructie te bewaken. Met batterijen is de levensduur van deze sensoren uiteraard beperkt, terwijl je de integriteit van bv. een brug zelfs na 20 of 30 jaar nog wil kunnen in de gaten houden. Met draadloos energietransport is de levensduur van de sensoren niet langer door de batterijen beperkt. Je kunt bv. telkens wanneer je de sensor wil activeren de nodige energie instralen. Korte en lange afstand De draadloze overdracht van energie over kortere afstand, een paar centimeter, is ondertussen al ingeburgerd. Die overdracht werkt d.m.v. elektromagnetische inductie: aan de bron wordt elektriciteit omgezet in een oscillerend magnetisch veld, wat in de ontvanger een elektrische stroom opwekt. Maar die manier van werken kan alleen over korte afstand, omdat de apparaten gebruik maken van spoelen die even groot moeten zijn als de afstand die de energie moet overbruggen. Dat kan dus bv. wel voor de matten waarop we onze gsm kunnen leggen om die op te laden, of de kleine laadstations waarmee we onze elektrische tandenborstels laden, maar niet voor sensoren op een paar meter afstand van de energiebron. Huib Visser: Doordat er meer van die korteafstand toepassingen komen, is er ook meer belangstelling van bedrijven voor toepassingen van energie-overdracht over langere afstanden, tot enkele meters. Een probleem daarbij is wel dat er, in tegenstelling tot de overdracht op korte afstand, nog geen standaarden zijn. Dat maakt het voor bedrijven moeilijker om zich nu al te engageren om producten te ontwikkelen. Frequenties en interferenties Huib Visser: In ons onderzoek maken we voor het energietransport gebruik van de 2,4Ghzfrequentieband, een band die wereldwijd beschikbaar is voor industriële, wetenschappelijke en medische toepassingen (ISM-band). Bij die frequentie kunnen we alle onderdelen zowel de antenne van de zender als de antenne en gelijkrichter bij de sensoren redelijk klein houden. Lagere frequenties, zoals 868MHz, zouden de voorkeur hebben, maar dan worden de antennes groter. De 868MHz-band is bovendien niet overal in de wereld vrij te gebruiken. In de ISM-band zit je wel in hetzelfde frequentiegebied als bv. WiFi of Zigbee. Er kan dus interferentie zijn, en dat is een reden te meer om gericht, evenwijdig met het plafond, te gaan uitstralen. Bovendien zul je bij een praktische implementatie gebruik moeten maken van een listen before talk protocol. Je moet dus het spectrum aftasten, zien welke kanalen al dan niet gebruikt worden, en enkel uitzenden op een niet-gebruikt kanaal. Huib Visser: Om deze technologie verder te exploreren, zoeken we nog partners. Bedrijven bv. die een innovatieve toepassing met draadloos energietransport hebben bedacht en die willen ontwikkelen. Of technologiepartners met bv. expertise op het vlak van geïntegreerde gelijkrichters (RF/DC-convertor) en vermogensboosters (DC/DC-convertor). Imec werkt samen Imec-onderzoekers in Holst Centre (Eindhoven) ontwikkelen technieken om op een draadloze manier meer elektriciteit over langere afstanden te versturen. De bedoeling is om zo bv. sensoren of draadloze zender/ontvangers aan te drijven. Tegelijk werken de onderzoekers aan de technologie om dergelijke elektronica te laten functioneren op substantieel lager vermogen dan nu het geval is.

10 InterConnect 40, November Gebarentaal voor beeldschermen Volgens Daniel Van Nieuwenhove zullen we in de toekomst computers en televisies aansturen met lichaamsbewegingen in plaats van met een afstandsbediening of een muis. Het Brusselse SoftKinetic, waarvan hij medeoprichter en CTO is, ontwikkelt de camera en software om zo n 3D-interactie mogelijk te maken.

11 InterConnect 40, November Daniel Van Nieuwenhove: Vroeger moesten we aan klanten en investeerders altijd omstandig uitleggen wat een 3D-camera is. We hebben daarvoor ook een aantal demotoepassingen ontwikkeld. Zo is er een voetbalspel waar je met voet- en beenbewegingen een speler kunt aansturen. En in een andere toepassing tonen we hoe hand- en vingerbewegingen de rol van de computermuis en trackpad kunnen overnemen. Maar sinds Microsoft de Kinect uitgebracht heeft, weet iedereen wat zo n 3D-toepassing is. Wat we nu wel moeten uitleggen, is hoe onze camera verschilt van die van de Kinect, en waarom we denken dat onze technologie flexibeler is en breder inzetbaar. Onzichtbaar licht terugkaatsen De 3D-camera van SoftKinetic zendt infrarood lichtpulsen uit met een golflengte van 850 nanometer. Dat licht weerkaatst op de objecten voor de camera, en het teruggekaatste licht wordt op een beeldsensor opgevangen. Die sensorchip werd speciaal voor deze technologie ontwikkeld. Hij meet heel precies de tijd die verstreken is tussen het uitzenden van de lichtpuls en het moment waarop het gereflecteerde licht op een pixel van de sensor valt. Hoe verder een object van de camera verwijderd is, hoe langer dat duurt. Zo wordt voor elk punt in een scène de afstand tot de camera gemeten, waarbij het aantal punten natuurlijk afhankelijk is van het aantal pixels in de beeldsensor. Deze technologie werkt dus volgens het time-of-flight principe (TOF). Daniel Van Nieuwenhove: De Kinect werkt met zgn. structured light, wat een fundamenteel andere aanpak is. Bolletjes infrarood licht worden in een roosterpatroon op de scène voor de camera geprojecteerd. De camera bekijkt dat rooster vanuit een lichtjes andere hoek en ziet de lijnen van het rooster licht vervormd. Uit die vervorming wordt dan de diepte-informatie berekend. Dat is vrij rekenintensief en één van de grote verschillen met onze camera, die de afstand direct meet. Bovendien kunnen we met onze technologie een breder veld overzien, en objecten en bewegingen detecteren vanaf 10cm voor de camera tot enkele meters ver. Bedrijfsmodel SoftKinetic is een technologie-aanbieder. Het heeft alles in huis om klanten toe te laten op korte tijd elektronische apparaten in de markt te zetten met 3D-interactie, gebaseerd op herkenning van lichaams- en handbewegingen. Met de sensorchip en camera, de middleware, en de studio om toepassingen te creëren, kunnen fabrikanten van bv. computers of televisies de 3D-interactie inbouwen zonder dat ze zelf moeten investeren in bijkomende R&D of volumeproductie. Daniel Van Nieuwenhove: Ons vlaggenschip is de DepthSense-camera. We hebben een overeenkomst met een Aziatische hardwareproducent om die camera s in grote volumes te fabriceren. De bedoeling is om zo op korte termijn een camera te kunnen produceren met een specifieke vormfactor, zoals gevraagd door onze klant, en dat in een groot volume. Op dit moment bieden we de camera aan in twee basisformaten, die potentiële klanten rechtstreeks bij ons kunnen bestellen. Er is de standaard DepthSense-camera met QQVGA-resolutie (160 op 120 pixels). Dat is het model dat het meest geschikt is voor home entertainment toepassingen. De camera werkt zowel voor interactie op een grotere afstand (1,5 tot 4m) als voor toepassingen op korte afstand (10cm tot 1,5m). En onlangs heeft SoftKinetic ook de kleinste 3D-camera ter wereld gelanceerd, met een QVGAresolutie (320 op 240 pixels). Als tweede luik in het aanbod is er de iisu-middleware, de software die de tussenlaag vormt tussen de 3D-camera en de toepassingen, zoals games of bewegingsgevoelige interfaces. Die software werkt met alle 3D-camera s op de markt, en kan dus apart gelicentieerd worden. En ten slotte heeft SoftKinetic ook een studio voor toepassingen. Dat kan gaan van complete bewegings gestuurde games, tot nichetoepassingen in de medische- en sportsector. Daniel Van Nieuwenhove: We zijn ervan overtuigd dat dit soort toepassingen een revolutie zal teweegbrengen. Net zoals de computermuis het omgaan met een computer en beeldscherm fundamenteel heeft veranderd, zo ook zullen 3D-camera s de interactie met elektronische apparaten fundamenteel

12 InterConnect 40, November D-camera s zullen de interactie met elektronische apparaten fundamenteel veranderen en verrijken. Daniel Van Nieuwenhove veranderen en verrijken. Verder opent het toevoegen van 3D-zicht aan de computer een waaier aan bijkomende mogelijkheden. Het laat bv. toe om objecten in 3D te scannen en vervolgens te printen met een 3D-printer, of om geavanceerde videogesprekken met rijkere interactie te realiseren. En daarvoor staat onze technologie in poleposition. Niemand anders heeft bv. een 3Dtrackingsysteem dat kan reageren op handbewegingen tot 10cm van het scherm. Onze camera maakt het dus mogelijk voor ontwerpers om bewegingen van handen en vingers te gebruiken voor games, video conferencing, en nog een heleboel andere beeldschermtoepassingen. Van VUB tot SoftKinetic SoftKinetic is vandaag een uit de kluiten gewassen KMO, met 110 personeelsleden en met de ambitie om de wereldleider te zijn op het vlak van 3D-interactie en -technologie. Toch is het bedrijf nog maar enkele jaren oud. Daniel Van Nieuwenhove: Toen ik in 2002 aan mijn doctoraat aan de VUB begon, suggereerde mijn promotor prof. Maarten Kuijk om te werken op 3D-sensors en TOF-technologie. Na een jaar en heel wat experimenten, kwamen Riemer Grootjans, Ward van der Tempel en ikzelf bij het concept dat de basis is van onze huidige DepthSensetechnologie. Op dat moment dachten de VUB-onderzoekers nog dat ze de enigen ter wereld waren die werkten aan 3D-sensors gebaseerd op time-of-flight. Pas later kwamen ze tot de ontdekking dat Duitse en Zwitserse onderzoekers ook een TOF-systeem hadden ontwikkeld. Daniel Van Nieuwenhove: Die groepen waren heel open over hun technologie, gebaseerd op CCD-sensors. Het gevolg is dat de meeste R&D op dit gebied gebaseerd is op hun werk. Wij daarentegen hadden onze technologie apart ontwikkeld, zonder te publiceren, en zonder beïnvloeding van wat in de literatuur stond. We hebben dus als wetenschappers misschien niet het beste parcours afgelegd. Maar precies daardoor hebben we nu een unieke sensor in standaard CMOS, met een hogere performantie en gevoeligheid dan concurrerende systemen. Toen de VUB-onderzoekers de eerste versie van hun CMOS-sensor hadden, begonnen ze te denken om er een camera omheen te bouwen, in eerste instantie als een betere manier om de sensor te demonstreren. Die eerste camera s waren het startpunt om een bedrijf te starten: Optrima. Even voordien, in 2007, was in Brussel ook SoftKinetic gestart, met de bedoeling om software aan te bieden voor het verwerken van 3D-informatie in toepassingen. Daniel Van Nieuwenhove: De SoftKinetic oprichters zagen de nieuwe 3D-camera en voelden direct een perfecte match. Zo heeft SoftKinetic mee het kapitaal aangedragen om Optrima op te richten, en zijn de twee bedrijven intens gaan samenwerken. In 2010 hebben we dan Optrima en SoftKinetic gefuseerd. We hebben de naam SoftKinetic behouden, evenals de namen voor de camera (DepthSense) en voor de middleware (iisu Interface IS U). Imec helpt chips ontwerpen Bedrijven kunnen op imec beroep doen voor dat deel van het chipontwerp waarvoor ze zelf de gespecialiseerde kennis en/of de tools niet in huis hebben. Daniel Van Nieuwenhove: Eerst hebben wij het digitale gedeelte van onze sensorchip ontworpen en gesimuleerd in VHDL, de beschrijvingstaal voor hardware. Daarna heeft imec op basis van onze beschrijving van dat blok de volgende stappen uitgewerkt (logische synthese, scaninsertie en fysische implementatie). Wij hebben dan dat blok op het topniveau van onze chiplayout ingebouwd.

13 InterConnect 40, November magneetveldcamera van spin-off MagCam verovert Duitsland In maart 2012 verkiezen de lezers van het Duitse magazine Elektronik de magneetveldcamera van MagCam tot Produkt des Jahres. Een half jaar later schittert MagCams nieuwste product op een beurs in Duitsland. De technologie die de jonge spin-off ontwikkelt, is er een schot in de roos. Ze heeft potentieel in heel wat marktsegmenten, zoals de automobielindustrie en de medische sector. Oprichter en directeur Koen Vervaeke doet zijn verhaal.

14 InterConnect 40, November Koen Vervaeke Koen Vervaeke is een wetenschapper in hart en nieren, die met veel passie en doorzettingsvermogen een vaag idee in een concreet product omzette. Pronkstuk van zijn spin-off MagCam is de magneetveldcamera, waarmee in minder dan één seconde het veld van een permanente magneet kan gemeten worden. Het concept is uniek in de wereld. De sensormarkt Koen Vervaeke: MagCam richt zich vooral tot fabrikanten van sensoren die een magneet in hun product hebben zitten. En die markt is heel groot. De automobielindustrie is maar één voorbeeld. Denk aan een versnellingsbak waarvan de schakelpook is uitgerust met een magneet. Een regelunit met Hallsensoren herkent de verschillende standen van de pook. Ook stuurdraaiing werkt volgens dit principe. Maar het toepassingsdomein is veel breder. Zo hebben we bv. servicemetingen gedaan voor de medische markt. Magneten vinden we hier terug in toestelletjes zoals een bloedpomp, waarbij magnetische koppeling gebruikt wordt om de energie van een motor op een rotor over te brengen. Met onze camera en bijhorende software kunnen dit soort magneten geanalyseerd worden, in termen van hoekafwijking van de magnetisatie, materiaaldefecten, magneetveldverdeling in drie dimensies enz. De fabrikant krijgt zo een beeld van de kwaliteit van de magneet die hij in zijn product wil implementeren. Proof of concept MagCam richtte zich pas na zijn oprichting in 2009 tot de sensormarkt. Tot dan werd de camera ontwikkeld en geoptimaliseerd voor de toepassing van lasnaadcontrole. Koen Vervaeke, over de geschiedenis van MagCam: Het eerste prototype van een werkende camera heb ik gerealiseerd tijdens mijn doctoraat, dat ik deels op imec, deels aan de KU Leuven maakte op het kruispunt tussen fundamenteel en toegepast onderzoek. Het basismodel was een kleine tweedimensionale matrix van 2x1 Hallsensoren die gemaakt waren van galliumarsenide. Het idee om zo n camera te maken, leefde al langer binnen imec en KU Leuven. Maar de kunst was om een chip te maken waarbij de Hallsensoren individueel konden uitgemeten worden, zonder invloed van de andere sensoren. Dat eerste model toonde aan dat mijn concept wel degelijk werkte. Maar de matrix moest groter kunnen en de technologie meer betrouwbaar, en daarom ben ik overgestapt naar CMOS, de meest gangbare en best gecontroleerde technologie in de halfgeleiderindustrie. Met de hulp van Europractice IC Services, een dienst die gecoördineerd wordt door imec, heb ik in CMOS-technologie een prototype van 2x4 Hallsensoren kunnen maken. Lasnaadcontrole Koen Vervaeke: De volgende twee jaar, van 2007 tot 2009, kreeg ik van het IWT een postdoctoraal mandaat om mijn spin-off voor te bereiden. In deze periode moest ik een prototype maken van een betrouwbare camera, en een businessplan schrijven. Opnieuw met de hulp van Europractice ontwikkelde ik een nieuwe chip, met een sensoroppervlak van 12,8x12,8mm 2, meetbereik tussen 0,2 mtesla en 8 Tesla. De meer dan micro scopisch kleine Hallsensoren, goed voor 128x128 pixels, vormen nota bene nog steeds het hart van onze huidige chips. Mijn eerste uitzicht op de markt situeerde zich in de lasnaad controle, en een groot staalbedrijf toonde interesse. Eenvoudig uitgelegd magnetiseer je een staalplaat waarin zich een lasnaad bevindt. Het magnetisch veld gaat door de lasnaad, en met onze camera kan je controleren of er lekvelden in het magneetveld en dus defecten in de lasnaad zitten. Principieel werkt onze techniek voor deze toepassing, maar de overdracht naar een echte industriële omgeving en de interpretatie van de meetgegevens bleven heikele punten. Pas later, na de oprichting van MagCam, zijn we op het idee gekomen om magneten te meten, en dat bracht ons bij magneetinspectie. In 2010 trokken we met dat uniek idee naar een sensorbeurs in Duitsland, en zo ging de bal aan het rollen. Evangelisatie Nochtans blijft het iedere keer een krachttoer om potentiële klanten te overtuigen van het nut van zo n camera. Koen Vervaeke: Mensen die jaren

15 InterConnect 40, November Het blijft iedere keer een krachttoer om potentiële klanten te overtuigen van het nut van onze camera. Op zo n moment moet je er zelf in blijven geloven. in dezelfde business zitten, staan vaak niet meer open voor vernieuwing. Of ze willen hun eigen business beschermen. We krijgen al eens de reactie: wat kan je daar nu mee doen? Op zo n moment moet je zelf blijven geloven en doorzetten. Door op beurzen te staan, live demo s te geven, te publiceren enz. trachten we potentiële klanten ervan te overtuigen dat ze met een magneetveldanalyse de specs van hun magneetleveranciers kunnen controleren en hun eigen producten beter kunnen ontwikkelen. Inmiddels gaan de zaken goed, vooral in Duitsland. De prijs van Produkt des Jahres die we kregen van het Duitse magazine Elektronik (categorie sensoren) heeft ons zeker geholpen, dat staat nu standaard op al onze offertes. En ik spreek ondertussen vlot Duits, ook dat helpt. Daarnaast hebben we vijf camera s verkocht in de VS en werken we sinds kort met een distributeur in Japan. We verkopen niet alleen camera s, we werken ook in servicemode, verhuren toestellen en geven ondersteuning bij data-analyse. Want dat laatste vraagt heel wat expertise en een getraind oog. Onze sterkte is juist die unieke combinatie van hardware en software, van meten en analyseren. Koen Vervaeke hoopt dat de magneetveldcamera binnenkort zijn weg zal vinden naar de pro ductielijnen van de sensor bedrijven. Een verdere doel stelling is ook te verkopen aan magneet producenten, maar die staan (nog) niet te springen voor dit soort analyses. Kubuscamera Vanuit Duitsland kreeg MagCam meer en meer de vraag om ook grotere magneten te meten. Met de huidige camera worden kleine magneetjes gemeten, maximum 13x13mm 2, waarbij de magneet typisch enkele tienden van een millimeter van het sensoroppervlak verwijderd is. Maar de automobielsector, en meer bepaald de elektromotorfabrikanten, werken met grotere magneten waarvan de kwaliteit cruciaal is voor de werking van de motor. Koen Vervaeke: Om hierop in te spelen, hebben we in oktober onze nieuwste generatie camera op een Duitse beurs getoond: de MagCam minicube. Hiervoor hebben we onze huidige chip in een kubusvormig toestelletje verpakt, met de mogelijkheid om een aantal van die kubussen in één camera te combineren. Hiermee kan je in een mum van tijd een grotere magneet meten. Doorzetten Momenteel wordt al het werk binnen MagCam uitgevoerd door 2 personen: Koen Vervaeke wordt ondersteund door een softwareontwikkelaar en af en toe helpt iemand met de verkoop. Koen Vervaeke: Omdat het product nog niet voldoende gestandaardiseerd is, doe ik het meeste zelf. Als je R&D-mensen van sensorbedrijven wil overtuigen, dan moet je op een technisch niveau kunnen meedenken, en dat vraagt heel wat expertise. Het is veel werk, maar het gaat goed. Ook de mensen van de Raad van Bestuur dragen door hun expertise bij tot het menselijk kapitaal. En ik ben de mensen van SO Kwadraat heel dankbaar, die mij enorm gesteund hebben met de oprichting van MagCam. In heel het traject heb ik altijd mijn eigen koers kunnen varen. Het was een bewuste keuze om in een niche te werken waar je onder de radar van de rest van de wereld kan gaan, je product verder kan optimaliseren en succesvol kan worden. Ik ben blij dat ik heb doorgezet, hoewel het niet altijd eenvoudig was. En dat wil ik ook meegeven aan andere onderzoekers: als je een idee hebt, ga er mee verder. Er blijft te veel prachtig onderzoeksmateriaal op de planken van de universiteiten en de kennisinstellingen liggen. Imec werkt samen In 2009 richtte Koen Vervaeke de spin-off MagCam op. Met de hulp van Europractice IC services ontwikkelde MagCam zijn eerste prototype en later de chips voor zijn magneetveldcamera. Europractice IC services is een dienst die imec, met Europese steun, aanbiedt voor het ontwikkelen van prototypes van toepassingsspecifieke chips en voor de productie van chips in kleine oplages.

16 InterConnect 40, november imec OPENBEDRIJVENDAG Op 7 oktober ontving imec zo n bezoekers voor de openbedrijvendag Dit was top! Een bedrijf waarop we meer dan trots mogen zijn. Onderzoekers, operatoren en managers gaven dit jaar zelf de rondleidingen. Door dit concept kregen de bezoekers de kans om ongewone plaatsen te bezoeken zoals de werf van de imec-toren, het labo voor organische zonnecellen, de biolabs, en de cleanroom. Een koffietje in de koffiehoek de plaats waar de beste ideeën onstaan en een gesprek in de bureauruimtes deed de bezoekers de sfeer opsnuiven van het dagelijkse leven op imec. Voor diegenen die er niet bij waren hier alvast een sfeerbeeld en enkele reacties van de bezoekers van onze openbedrijvendag. En voor wie imec graag ook eens wil bezoeken: Ik heb het geluk gehad om de cleanroom te kunnen bezoeken, vooral omdat ik er reeds een tijdje aan dacht om te solliciteren voor de functie van operator. Nu ik gezien heb wat de functie inhoudt heb ik dezelfde avond nog mijn CV doorgestuurd.

17 InterConnect 40, november Dit bezoek heeft een diepe, positieve indruk achtergelaten op mij. Als iedere ambassadeur / werknemer van imec een dergelijke motivatie voor zijn expertisedomein heeft, is het niet meer dan logisch dat imec een wereldspeler is in zijn sector. Schitterend in het kader van ken uw buur en hoe wordt er met de toekomst omgegaan.

18 18 InterConnect 40, November 2012 IMEC-NIEUWS Extra info over deze berichten op Lees ook op over onze technologische doorbraken en nieuwe partnerships Bedrijven enthousiast over imec nocturne Op 20 juni 2012 organiseerde imec, in samenwerking met Innovatiecentrum Limburg, voor de tweede keer een nocturne voor Vlaamse bedrijven. Tijdens zo n nocturne kan een kleine groep deelnemers op een informele manier kennismaken met imec s technologieaanbod en de diverse samenwerkingsmogelijkheden. Bedrijven in Vlaanderen associëren imec nog te vaak met alleen hightech-chiponderzoek, terwijl imec s onderzoek ook toepasbaar is in heel wat andere sectoren: voeding, textiel, automobiel, bouw, gezondheid en welzijn, energie enz. Wilt u ook deelnemen aan één van onze nocturnes? Stuur dan een naar VlaamseIndustrie@imec.be. 03 Imec zet schouders onder Feed Food Health Om de bedrijvigheid in de voedingssector te stimuleren en extra tewerkstelling te creëren, heeft de suikerstad Tienen het project Feed Food Health (FFH) gelanceerd. Hierin draait alles om gezonde voeding voor mens en dier. Op de pas geopende FFH-campus hoopt de stad bedrijven aan te trekken die zich richten op het onderzoek, de ontwikkeling en de productie van gezonde voeding. 03 Imec steunt als kennispartner het Feed Food Health-initiatief. Imec doet heel wat onderzoek dat toepasbaar is in de voedingsindustrie. Denk maar aan sensoren die kunnen ingezet worden om de kwaliteit en de veiligheid van voedsel te monitoren.

19 InterConnect 40, November Nieuwe power partner On Semiconductor, een belangrijke speler in hoogvermogenelektronica, maakt voortaan deel uit van imec s onderzoeksprogramma rond galliumnitride-op-silicium (GaN-op-Si). Binnen dit programma ontwikkelen imec en zijn partners de technologieën die nodig zijn om componenten te maken voor hoogvermogenelektronische toepassingen, zoals convertoren voor zonnepanelen of voedingsadapters voor laptops. Door zijn superieure eigenschappen is GaN een uitermate geschikt basismateriaal om deze powercomponenten te maken. Door GaN op siliciumschijven te deponeren, wordt ook het kostenplaatje aantrekkelijk. On Semiconductor bouwt momenteel een GaN-proceslijn in zijn fabriek in Oudenaarde. Door toe te treden tot het GaN-op-Si onderzoeksprogramma kan het bedrijf aansluiten bij een breed consortium van bedrijven die samen toekomstige GaN-technologie ontwikkelen. Imec kan door de samenwerking met On Semiconductor GaN-technologie een stapje dichter bij de markt brengen Vlaamse regering steunt bouw nieuwe cleanroom 04 Dankzij de financiële steun van de Vlaamse regering kan imec het startschot geven voor de bouw van een nieuwe cleanroom (of stofvrije ruimte). Hierin zullen chipproductieprocessen op siliciumschijven met een diameter van 450mm worden ontwikkeld. Daarmee speelt imec in op een wereldwijde trend om alsmaar krachtigere chips the produceren tegen een lagere productiekost. Krachtige, goedkope chips worden de kern van nieuwe elektro nicatoepassingen. Ze zijn essentieel voor de vooruitgang in de consumentenelektronica zoals gaming, smartphones, tablets Maar ze worden ook cruciaal om oplossingen te bieden aan grote maatschappelijke uitdagingen, zoals een efficiënte gezondheidszorg en duurzame energie. Dankzij geavanceerde chiptechnologie zullen we in de toekomst bv. miljoenen cellen per seconde kunnen screenen in het bloed waardoor we in een vroegtijdig stadium kanker zullen kunnen detecteren. Het nieuwe project zal ook een stimulans zijn voor de Europese en Vlaamse kennis- en innovatie-economie. Imec plant de nieuwe cleanroom in 2015 in gebruik te nemen.

20 InterConnect 40, November Epilepsiesensoren kunnen levens redden