MKB-innovatiestimuleringsplan 2015 voor de topsector HTSM

Transcriptie

1 Regeling nationale EZ-subsidies, bijlage als bedoeld in artikel eerste lid Bijlage 1 MKB-innovatiestimuleringsplan 2015 voor de topsector HTSM 17 maart 2015 MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 1 -

2 Inleiding: De topsector High Tech Systemen en Materialen (HTSM) vormt een belangrijke motor en aanjager van de Nederlandse economie. Omdat de topsector HTSM zich vooral richt op business-to-business markten, zijn deze bedrijven veelal onderdeel van nationale en internationale waardeketens en netwerken. Veel producenten van apparaten en machines voor eindklanten zijn geëvolueerd tot kop-staart bedrijven. Zij bepalen de productspecificaties maar leveren ook het integrale eindproduct aan de eindklant. De invulling van het traject daartussen is in belangrijke mate het terrein van toeleveranciers. De meeste hightech midden- en kleinbedrijven (MKB) in Nederland zijn toeleverancier. Een aantal MKB-bedrijven is ook actief in het maken van hightech eindproducten. Het zijn vaak de MKB-ers die nieuwe producten met nieuwe technologieën op de markt zetten. Naast een goed innovatieklimaat is een structurele verbinding tussen bedrijven en kennisinstellingen essentieel. Voor de topsector HTSM vormen de 17 roadmaps het hart; deze zijn gericht op 17 inhoudelijke thema's en beschrijven het ecosysteem van R&D en innovatie. Het topteam HTSM geeft in dit plan aan hoe zij het MKB zal stimuleren tot innovatieactiviteiten binnen de roadmaps van deze topsector. 1. Doelstelling Met dit MKB-innovatiestimuleringsplan beoogt de topsector HTSM de volgende doelen te bereiken: betere aansluiting van het MKB op de innovatieagenda van de topsector HTSM, en in het bijzonder de 17 roadmaps waaruit deze innovatieagenda bestaat; beschikbare kennis naar de markt brengen door de drempel naar kennisinstellingen te verlagen waardoor het MKB kennis gaat gebruiken; stimuleren van samen innoveren in ecosystemen en ketens; groter bereik van en zichtbaarheid naar het MKB. 2. Smart Industry Nederland beschikt over een industrie van wereldklasse. Talloze grote en kleine bedrijven behoren in hun markt tot de wereldtop. Maar de wereld verandert snel en globalisering zet onverminderd door. Consumenten en afnemers verwachten steeds meer op maat gesneden oplossingen. Tegelijkertijd is er een technologische ontwikkeling die haar weerga niet kent: de vierde industriële revolutie; een verregaande digitalisering van de industrie. Hoge eisen worden gesteld aan bedrijven om zich steeds weer aan te passen aan deze economische realiteit om internationaal competitief te blijven. Daarvoor is in Nederland de Actieagenda Smart Industry opgesteld. De actieagenda beschrijft ondermeer dat ICT een steeds grotere rol gaat spelen door alle topsectoren heen. Daardoor kan bijvoorbeeld ook massa-industrie in Nederland plaatsvinden. Ook bij mobiliteit zijn enorme veranderingen in aantocht in het kader van smart mobility / connecting cars en autonomous cars. Daarnaast kan 3D-printing een revolutie teweegbrengen daar het lokale en kleinschalige productie mogelijk maakt. Ook fotonica is een belangrijke ontwikkeling. Fotonische chips worden nu nog alleen in kleinere series geproduceerd. Naar verwachting zullen de toepassingsmogelijkheden toenemen en de stukprijs omlaag gaan. Allerlei apparatuur zal daardoor goedkoper, sneller, betrouwbaarder en energiezuiniger worden. Al deze ontwikkelingen zullen een steeds grotere rol spelen in de HTSM. Dit jaar gaan in het kader van de actieagenda Smart Industry 10 zogenaamde fieldlabs van start waar in de praktijk bekeken zal worden wat de kansen en moeilijkheden zijn. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 2 -

3 3 Inhoudelijke inkadering De 17 HTSM roadmaps 1 van de topsector HTSM vormen de inhoudelijke afbakening. Hierbij is een indeling te maken naar (1) toepassingen, (2) HTSM technologieën en (3) Cross-top sectorale technologieën. De toepassingsgerichte roadmaps zijn: Semiconductor Equipment, Printing, Lighting, Solar, Healthcare, Security, Automotive, Aeronautics, Space, Advanced Instrumentation. De HTSM technologie-gerichte roadmaps zijn: Components and Circuits, Photonics, Mechatronics / Manufacturing, Embedded Systems, Hightech Materials. De cross-topsectorale technologie-gerichte roadmaps zijn: Nanotechnologie, ICT. De volledige ICT-roadmap beschrijft topsectoroverstijgende ICT-innovaties. Ook alle afzonderlijke roadmaps binnen HTSM hebben een ICT-component. In de bijlage is per roadmap een beknopte samenvatting opgenomen. Voor de toetsing van voorstellen geldt de uitgebreide versie van de genoemde roadmaps. Voor het cross-sectorale thema Smart Industry zijn met name de volgende HTSM roadmaps relevant: ICT (Big data, embedded systems, cybersecurity) Embedded systems Mechatronics / Manufacturing (manufacturing, additive manufacturing, robotica, sensorsystemen,) Security (cybersecurity) Photonics (componenten, systemen, monitoring, netwerken) 1 Innovatiecontract High Tech Systemen en Materialen d.d. 2 oktober 2013 MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 3 -

4 Voor kennisvragen en projectvoorstellen op het gebied van Smart Industry wordt daarom met name verwezen naar bovengenoemde roadmaps. Voor de volledigheid wordt opgemerkt dat ook andere HTSM roadmaps raakvlakken hebben met het thema Smart Industry. Voorbeelden zijn: Advanced Instrumentation (sensoren en sensorsystemen, ICT-infrastructuur, datamanagement) Aeronautics (Maintenance Repair and Overhaul) Components and Circuits (prestaties, variabiliteit, betrouwbaarheid en degradatie; draadloze netwerken) Healthcare (IT-infrastructuur, big data, embedded ICT, coöperatieve systemen die data vanuit meerdere bronnen combineren, mechatronica en robotica Lighting (componenten en systemen) Printing (Advanced sensing & control) Semiconductor Equipment (nieuwe fabricagetechnieken, flexibiliteit van productie) Solar (apparatuur en productietechnologie, processen) Space (satellietdatabank). MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 4 -

5 Bijlage De topsector High Tech Systemen en Materialen (HTSM) heeft de Stichting Topconsortium voor Kennis en Innovatie (TKI HTSM) opgericht om handen en voeten te kunnen geven aan de publiek-private samenwerking binnen deze topsector. De 17 HTSM roadmaps vormen het hart; deze zijn gericht op 17 inhoudelijke thema's en beschrijven het ecosysteem van R&D en innovatie en ook mogelijkheden voor publiek-private samenwerking. In deze bijlage wordt in het kort een beschrijvende samenvatting gegeven van de 17 HTSM roadmaps. Voor inhoudelijke toetsing wordt verwezen naar de volledige tekst van de roadmaps (ref Semiconductor Equipment Een wereld zonder elektronica is niet meer voor te stellen. Bij bijna alles wat we doen, spelen geavanceerde integrated circuits (chips) een grote rol. Hun snelle ontwikkeling maakt de rol van deze microchips in de samenleving in de toekomst alleen nog maar groter. Nederland is met een marktaandeel van meer dan 20% een grote speler op de wereldmarkt voor halfgeleiders. Bijna alle chips ter wereld bevatten een Nederlands onderdeel of zijn met Nederlandse tools gemaakt. De huidige inspanningen op wetenschappelijk vlak zijn echter te klein om onze leidende positie op de wereldmarkt te behouden. Daarom moeten we niet alleen de huidige onderzoeksgroepen verder steunen, maar ook het ontstaan van nieuwe groepen stimuleren. Nog steeds verdubbelt het aantal componenten op een chip elke anderhalf tot twee jaar (de wet van Moore). Dit komt door drie mechanismen, die ook de drijvende krachten zijn achter deze roadmap voor de komende vijftien jaar: 1. Miniaturisering van componenten, zowel met nieuwe als met bestaande functionaliteiten. Hiervoor zijn innovaties in apparatuur en (nieuwe) materialen onontbeerlijk. 2. Vergroting van chips en substraten. Om in 2018 over te kunnen gaan naar substraten met een diameter van 450mm, zijn intensivering van R&D-activiteiten en Europese samenwerking essentieel. 3. Verbetering en vernieuwing in fabricagetechnieken. De introductie van nieuwe materialen en device concepts zorgt voor de ontwikkeling van nieuwe fabricageprocessen. Innovaties in die processen verleggen de grenzen van wat maakbaar is. Parallel hieraan loopt de introductie van nieuwe fysische principes in chips ('more than Moore') zoals optische en draadloze communicatie of geleiding gebaseerd op grafeen. Chips worden meer toepassingsspecifiek. Dat vraagt een grotere flexibiliteit van de productie. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 5 -

6 2. Printing Digitaal printen is sterk in opkomst. Niet alleen in de grafische industrie, waar analoge printtechnieken steeds meer worden vervangen door digitale, maar ook voor nieuwe printtoepassingen. Er ontstaat een geheel nieuw veld van 'industrieel printen'. Inktjet printen is het meest veelbelovend voor alle toepassingen, vanwege het efficiënte materiaalgebruik, de zeer nauwkeurige en contactdozen depositie van materialen en de mogelijkheid om complexe 2Dpatronen en 3D-structuren te maken van uiteenlopende materialen. Industrieel printen heeft vele (toekomstige) toepassingen. Denk aan de grafische industrie, textiel, printen van veiligheidsmarkers, 3D printen van volledig functionele objecten, printen van elektronica, printen van zeer kleine additieven in voedingswaren en printen in de gezondheidszorg: coatings, markers of zelfs hele structuren van biomaterialen. Voor de meeste nieuwe toepassingen zijn fundamenteel onderzoek en productontwikkeling onontbeerlijk. De uitdagingen zijn onder te verdelen in drie gebieden: 1. Printkoppen en functionele materialen De huidig beschikbare printkoppen stellen beperkingen aan de bruikbaarheid van materialen. Dat geldt ook voor interacties tussen substraat en materiaal. Er zijn innovaties nodig in printkoppen en nozzles, en meer kennis van materialen en interacties. 2. Betrouwbaarheid en geavanceerde meet- en regeltechnieken Voor foutenvrij printen van lagen en patronen, moet de betrouwbaarheid omhoog. Dit vereist onder andere innovaties in meet- en regelmechanismen. 3. Architectuur van printplatformen Hoe meer printtechnologie de traditionele productiestappen gaat vervangen, des te meer flexibiliteit en modulariteit er nodig is. We onderscheiden acht veelbelovende thema s voor publiek-private samenwerkingsverbanden, waarvan de eerste en de laatste het meest geschikt zijn om in een TKI te formaliseren. 1. Printheads & functional materials 2. Advanced sensing & control 3. Print platform architectures 4. Substrates & coatings 5. Droplet visualisation & modeling 6. Fluid - substrate interaction 7. Printed Electronics 8. Printvalley 2.0 MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 6 -

7 3. Lighting Verlichting bepaalt zo n 19 procent van de wereldwijde energiebehoefte en de vraag zal de komende decennia verdrievoudigen. Door Philips is Nederland altijd een belangrijke speler op de verlichtingsmarkt geweest. Om bij te blijven moet de sector zich echter aanpassen aan de vraag naar nieuwe verlichtingsproducten en -systemen die goedkoper, duurzamer en intelligenter zijn. Die uitdaging bevindt zich op drie niveaus: Verlichtingscomponenten: nieuwe materialen en goedkopere productiemethodes; Verlichtingssystemen: slimme architecturen om nieuwe technologie te integreren in intelligente systemen; Verlichtingsoplossingen: een gebruikersgeoriënteerde aanpak voor verlichting binnen, buiten, in transport, voor gezondheid en in de landbouw. De technologische uitdagingen per niveau zijn te vinden in de volledige roadmap. Op alle niveaus spelen standaardisatie en levensloopmanagement (cradle-to-cradle) een grote rol. We onderscheiden vier invalshoeken om de state-of-the-art verlichtingstechnologie verder te ontwikkelen. Elk daarvan kan een publiek-private samenwerking worden, met bestaande instituten als startpunt. 1. Verbeteringen in de technologie van verlichtingscomponenten (universiteiten en instituten): lagere kosten en betere prestaties door onderzoek naar materialen, fundamentele processen en apparatuur. 2. Verbetering van Solid State Lighting (SSL) systemen (MKB): bottom-up benadering van de nieuwe mogelijkheden die SSL apparaten bieden voor verlichtingssystemen. 3. Mensgerichte verlichtingsoplossingen (TNO, ILI): een mark gedreven aanpak van oplossingen voor gebruikers. 4. Rijp maken van de OLED technologie (Holst Centre): door de fundamentele verschillen tussen LED en OLED, vraagt deze veelbelovende technologie een aparte invalshoek. Om de kracht van de Nederlandse verlichtingsgemeenschap te behouden en versterken, vragen wij een actieve rol van de overheid. Niet alleen door commitment aan internationale R&D programma s, maar ook door investeringen in onderzoek naar verlichtingssystemen. Daarnaast past een rol als launching customer, omdat de overheid een groot deel van de verlichtingsinstallaties in Nederland bezit. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 7 -

8 4. Solar Technisch kunnen we een steeds groter deel van de wereldwijde energiebehoefte halen uit zonneenergie. Door kostenbesparingen zal zonne-energie ook steeds beter kunnen concurreren met energieopwekking uit fossiele brandstoffen. Hoewel in Nederland nog relatief weinig PV (photovoltaische) capaciteit is geïnstalleerd, hebben we een sterke marktpositie in de productie van onderdelen en apparatuur. Zo'n 150 tot 200 Nederlandse bedrijven zijn actief in de gehele keten en het kennisniveau binnen universiteiten en instituten is hoog. De uitdagingen voor de komende tijd liggen op twee gebieden: 1. Photovoltaics (PV): naast de traditionele wafer-based PV-systemen, is dunne film PV in ontwikkeling. Innovaties zijn nodig op gebied van: apparatuur en productietechnologie, processen, materialen en systeemtoepassingen (optimaliseren van productie en gebruik). 2. Zonnebrandstof (solar fuel) en opslag: traditionele PV en zonnebrandstof zijn nauw aan elkaar gelieerd en hebben beide te maken met uitdagingen op gebied van energieopslag. Dit vraagt om innovatie en onderzoek op gebied van: keuze van het beste proces, technologie voor productie van devices, materialen voor zonnebrandstof, systeemontwerp en methodologie voor fundamenteel onder zoek. De industrie voor zonne-energie wil één TKI vormen waarin alle activiteiten op het gebied van zonneenergie worden samengebracht. Daarbij gaat het om de activiteiten binnen de roadmap Solar van de topsector HTSM en binnen de gelieerde roadmaps van die topsector, maar ook om de innovatieactiviteiten die vallen onder de topsector Energie. Activiteiten die geheel of gedeeltelijk vallen binnen deze TKI, zijn: Solliance M2i Advanced Dutch Energy Materials ADEM Innovation Lab: programma's en projecten binnen FOM en STW NanoNextNL. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 8 -

9 5. Healthcare De partners van deze roadmap willen snel nieuwe oplossingen voor de uitdagingen waar de gezondheidszorg voor staat. Nieuwe technologieën moeten gericht zijn op de gebruiker en de patiënt. De sterke technologische positie van Nederland in met name nano elektronica en embedded systems is de basis voor onze R&D. De uitdagingen in Healthcare zijn te verdelen in vier onderwerpen die geschikt zijn als TKI: 1. In de diagnostiek richten we ons op: innovaties op het gebied van medische beeldverwerkingstechnieken om deze specifieker en gevoeliger te maken en voor het combineren van diagnose en behandeling; patiënt specifieke modellen voor een betere diagnose en behandeling; combineren van beeldverwerkingstechnieken met genetische en moleculaire informatie. 2. Op het gebied van interventie en therapie richten we ons op: nieuwe apparatuur voor minimaal invasieve technieken; vele uitdagingen in de image-guided intervention and treatment (IGIT) en interventie labs die de resultaten en productiviteit van interventies moeten verhogen; nieuwe radionucliden en radio-isotopen voor innovaties in de nucleaire geneeskunde; een nieuwe generatie revalidatietechnieken die de fysiotherapeut gedeeltelijk vervangen. 3. In de nulde- en eerstelijnszorg richten we ons op: welbevinden van burgers door middel van draagbare apparatuur voor zelfzorg; domotica om de kwaliteit van leven en onafhankelijkheid van patiënten te vergroten; betaalbare diagnostische systemen in de huisartsenzorg. 4. Bruikbare enabling technologies voor de gezondheidszorg zijn: micro- and nanotechnologie in de vorm van bijvoorbeeld (implanteerbare) bio-devices, lab-on-achip technologie en biomarkers voor beeldverwerking; ICT op drie gebieden: een IT-infrastructuur voor de gezondheidszorg, verwerken van medische data en embedded ICT (de software in grote high tech medische systemen); ease of use: omdat de complexiteit van de gebruikte systemen in de gezondheidszorg steeds toeneemt, neemt het belang van gebruiksvriendelijkheid ook toe; coöperatieve systemen die data vanuit meerdere bronnen combineren; mechatronica and robotica voor kosteneffectieve en kwalitatief goede gezondheidszorg; biomaterialen voor implanteerbare metallische apparatuur. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM - 9 -

10 6. Security In de Security roadmap zetten we in op de technologische uitdagingen die te maken hebben met bedreiging van de veiligheid van personen. We kijken zowel naar geweld door opzettelijk handelen als naar incidenten (crises, rampen) waarbij de overheid een rol heeft, binnen de volgende domeinen: 1. System of systems: voor een geïntegreerde aanpak van de uitdagingen op het gebied van beveiliging is ontwikkeling van een systeem van systemen essentieel. Hierbij zijn alle stakeholders betrokken. De eerste die zulke robuuste system-of-systems oplossingen kan realiseren, heeft grote kansen op de markt. 2. Cyber security: de steeds grotere invloed van ICT op de samenleving vergroot ook het belang van de bestrijding van cybercrime. Er is al een groot kennisreservoir en het onderwerp is zeer urgent. 3. Sensoren: voor effectieve beveiliging is informatie cruciaal. Zowel actieve als passieve sensortechnologieën zijn van belang. Er zijn twee invalshoeken: a. Actieve sensoren (radars) verder verfijnen en daarmee intelligentere systemen vormen. Nederland heeft hier een excellente positie op het gebied van R&D. b. Passieve sensoren leveren steeds meer data. Dat vereist nieuwe concepten voor data processing en het filteren van irrelevante data. Er zijn veelbelovende ontwikkelingen op het gebied van intelligente sensoren en zelflerende systemen. De technologische domeinen die bijdragen aan het succes van de sector zijn: informatie en communicatie, radar, micro-elektronica, mechatronica, slimme materialen, embedded software, gedragswetenschap en system engineering. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

11 1. Automotive De transportsector moet 50% efficiënter en betrouwbaarder zijn in De CO2-uitstoot moet ook drastisch verminderd zijn. Zo luidt de ambitie van de European Road Transport Research Advisory Council (ERTRAC). De Nederlandse Automotive sector heeft haar strategie mede op deze doelen gebaseerd. Innovaties moeten een oplossing bieden voor maatschappelijke problemen van wegmobiliteit zoals: emissie, congestie, veiligheid en geluid. Deze roadmap is onderverdeeld in twee focusgebieden, met elk drie programmalijnen: Future powertrain: de aandrijflijn van de toekomst is een duurzame aandrijflijn. Dat bereiken we met innovaties op gebied van: a. verbrandingsmotoren: zuinigere motoren door geavanceerde combustietechnologie, b. efficiëntere aandrijflijnen en door hybridisering en verkleinen; elektrische voertuigtechnologie: ontwikkelen en verbeteren van de aandrijflijn, innovaties in energiemanagement en E-mobiliteit systemen; c. lichtgewicht constructies en nieuwe materialen: metaalproducten, plastic componenten en composiettoepassingen. Smart mobility: de toenemende behoefte aan mobiliteit vraagt om nieuwe oplossingen die rekening houden met duurzaamheid en ruimtegebrek. Dat bereiken we met: voertuig-dynamische systemen (vehicle dynamics control): a. actieve veiligheid op de weg, door bestuurders te assisteren met intelligente sensing & actuation, integratie van communicatie en regeling, verbonden ADAS systemen; b. Connected Car: de inzet van ICT om auto s te laten communiceren met elkaar en met de infrastructuur. Deze programmalijn richt zich op intelligent bestuurdersadvies, geavanceerde rijondersteuning en de ontwikkeling van platformen en standaarden; c. verkeersmanagement: nieuwe mogelijkheden om het verkeer te sturen met dynamische rij- en routeadviezen. Deze lijn richt zich op centraal en decentraal verkeersmanagement en standaardisatie en pilots. De R&D vindt plaats met aandacht voor kennisoverdracht en educatie, internationale samenwerking en bedrijfsontwikkeling. De Nederlandse Automotive sector bestaat uit meer dan 300 organisaties, waarvan de meeste deelnemen aan AutomotiveNL, een organisatie die eerder samenwerkingsverbanden bijeenbrengt en versterkt. Daarnaast is er een (potentieel) actieve rol weggelegd voor de overheid, in de vorm van de ministeries van Economische zaken, Financiën en Infrastructuur en Milieu. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

12 2. Aeronautics In 2025 is het luchtverkeer naar verwachting verdubbeld. Daarom moeten vliegtuigen groener en veiliger worden. Nederland heeft een sterke positie door de intensieve samenwerking tussen het bedrijfsleven en kennisinstituten. De Nederlandse Aeronautics sector heeft vijf thema s voor technologie en innovatie bepaald. Deze moeten zorgen voor een verdubbeling van het marktaandeel in het komende decennium en bieden vele aanknopingspunten voor R&D. 1. Aerostructures: Nederland heeft veel kennis van staartsecties, beweegbare vleugelonderdelen, landingsgestellen en de bijbehorende materiaaltechnologie. Onderwerpen zijn: composieten en coatings, ontwerpmethoden en virtueel testen, sensoren en robotgebruik in het productieproces. 2. Engine subsystems and components: wij zijn goed in deelassemblages voor hogedrukcompressors, Auxiliary Power Units en onderdelen zoals: (turbine)vleugels, seals en behuizingen. Onderwerpen zijn: hoge temperatuurmaterialen, deelsystemen voor motoren, sensoren en nieuwe productiemethoden. 3. Maintenance Repair and Overhaul: de grote hoeveelheid Nederlandse activiteiten in dit thema variëren van composietreparatie, nieuwe concepten voor life cycle kosten, corrosie en (voorspellende) monitoring van componenten en systemen tot complete vliegtuigen. Onderwerpen zijn: herontwerp voor betere productontwikkeling en reparatie en corrosie van composieten. 4. Aircraft systems: in vliegtuigbedrading zijn enkele Nederlandse spelers in de top twee van de wereld. Onderwerpen zijn: alle elektrische bedradingssystemen in vliegtuigen, sensoren en antennes en ontwerpmethoden. 5. Future concepts: nieuwe materialen en nieuwe integratie en certificering van vliegtuigen. Onderwerpen zijn: zelfhelende en multifunctionele materialen, toekomstige ontwerpmethoden, onbemande vliegtuigsystemen en ontwikkeling van nieuwe vliegtuigen. Het College Lucht- en Ruimtevaart is de koepelorganisatie van aerospace in Nederland. In de TKI HTSM, roadmap Aeronautics werken industrie, kennisinstituten en overheid samen. Er lopen al diverse internationale, nationale en regionale programma s. De belangrijkste zijn: (i) TAPAS: ontwikkeling van thermoplastische composiettechnologie, (ii) Impact-II: ontwikkeling van aero-engine subassemblies voor efficiëntere en duurzamere motoren, (iii) DI-WCM: een civiel-militaire samenwerking voor een efficiënte onderhoud van hoge kwaliteit en (iv) JTI Clean Sky: een publiek-private samenwerking onder KP7 tussen Industrie en de Europese Commissie gericht op behoud van het technologische leiderschap van de Europese luchtvaart op het vlak van vergroening van het vliegtuig. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

13 9. Space Space In de ruimtevaart is het niet alleen gebruikelijk, maar ook noodzakelijk dat industrie, kennisinstituten en overheid nauw samenwerken. De Nederlandse hightech ruimtevaartsector en de technologische kennisinstellingen beschikken over unieke expertise om innovaties tot stand te brengen. De sector is in te delen in drie hoofdthema s: 1. High Tech Space Instrumentation: Nederland heeft een belangrijke positie in het ruimteonderzoek door de ontwikkeling van hightech instrumentatie. Om voorop te blijven lopen in Space Science, zijn nieuwe, speciaal te ontwikkelen instrumenten nodig. Die ontwikkeling zal vooral binnen internationale consortia plaatsvinden. Belangrijke programma s zijn: optische instrumentatie, radio Frequency (RF) technologie, on-board software en datasystemen, ground segment data processing, in situ bioanalyse en thermisch management en koelsystemen. 2. High Tech Space Systems and Components: de Nederlandse bijdrage aan ESA heeft een goede positie opgeleverd in de institutionele markt. Ook op de markt voor commerciële ruimtevaart doet Nederland het goed. Om nieuwe technologie snel te kunnen toepassen is synergie met andere hightech sectoren van belang. Belangrijke programma s zijn: attitude and orbit control systems, satellietaandrijving, structuren, solar arrays, thermisch management en koelsystemen, EGSE en simulatie, ontstekingsmechanismen, satellietclustertechnologie en miniaturisering van versnellingsmeters. 3. Downstream Space Applications and Services: er is een groeiende markt voor satellietdata als ruw materiaal voor innovatieve producten en diensten op het gebied van milieu. Een op te richten Nationale Satelliet Databank versterkt onze positie in de internationale markt. Deze voorziet in satellietdata voor innovaties in landbouw en voeding, water, energie en logistiek. Een voorbeeld van publiek-private samenwerking binnen deze roadmap zou kunnen gaan over een onderwerp Advanced Instrumentation (waarbij de ruimtevaart-instrumentatie met andere cutting-edge instrumentatie binnen HTSM samenkomt) of Aerospace (waarbinnen de R&D van Space en Aeronautics samenkomen). MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

14 10. Advanced Instrumentation Geavanceerde instrumenten zijn complexe meetsystemen in lage volumes (Low Volume, High Mix, Highly Complex Systems) voor grote wetenschapsprojecten, maar ook voor bijvoorbeeld hoogtechnologische medische - en productietoepassingen. Samenwerking tussen ontwikkelaars, producenten en gebruikers in een vroeg stadium is van groot belang om succesvol te kunnen innoveren. In Nederland zijn veel instituten en bedrijven die wereldleider zijn in specifieke niches. Als zij elkaar beter kunnen vinden, kunnen ze samen veel meer bereiken dan ze nu doen. Speciale aandacht is daarbij nodig voor het mkb. De discrepantie tussen hun typische werkhorizon van drie tot vijf jaar en de ontwikkelingscyclus van tien jaar die gebruikelijk is in Advanced Instrumentation, is een grote uitdaging. Vroeg betrekken van alle spelers helpt hierbij. Deze roadmap heeft verschillende doelen: grotere Nederlandse deelname aan en profijt van - internationale Big Science projecten; onderzoek focusseren op gebieden met relevantie voor Nederlandse bedrijven en bewezen (toekomstig) potentieel; op een structurele manier spin-off creëren; Nederlandse bedrijven internationaliseren; kennis en vaardigheden van werknemers vergroten en combineren; beter begrip bij wetenschappelijk personeel van wat de industrie nodig heeft. Hoewel de projecten zeer van elkaar verschillen, zijn de uitdagingen vaak generiek en onder te verdelen in de volgende drie technologische thema's: metrologie (optica en sensoren); high performance engineering (precisiemechanica en customized elektronica) en informatie-infrastructuur (high speed/high volume data handling). Binnen en tussen deze thema s onderscheidt de roadmap vijf prioriteiten: optische instrumentatie: het realiseren van nieuwe instrumenten voor de productie-industrie, de monitoring van productieprocessen en wetenschap; nieuwe sensoren en sensorsystemen met de nadruk op zeer gevoelige en grote detectoren voor fotonen, detectoren gebaseerd om siliciumtechnologie en fiberoptica en de ontwikkeling van sensornetwerken. Deze ontwikkelingen vinden hun toepassingen in nieuwe analytische instrumenten en verbeterde procescontrole.; precisietechnologie: van belang voor halfgeleiderapparatuur en instrumentatie in o.a. satellieten en deeltjesversnellers; micro-elektronica en nanofotonica op maat : voortdurende miniaturisering en instrumentatie die werkt onder extreme condities; ICT-infrastructuur, datamanagement en interpretatiemethoden: nodig om veelheid aan (complexe) data goed te verwerken en op te slaan. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

15 11. Components and Circuits Alle high tech apparatuur van vandaag bevat componenten en circuits. De sector is een belangrijke speler bij het oplossen van de maatschappelijke Europese Grand Challenges. Deze uitdagingen beïnvloeden ook de roadmap Components and Circuits. Toepassingen waarop wordt ingezet zijn bijvoorbeeld: alternatieve energie, elektrische auto s, RF technologie voor verkeer en logistiek, communicatietechnologie, systemen voor veiligheid en privacy, systemen voor de gezondheidszorg en systemen voor de lucht- en ruimtevaart. Al die verschillende toepassingen stellen net zoveel eisen aan componenten en circuits. Bijvoorbeeld eisen als een grote precisie, een zeer laag vermogen, hoge frequenties of bijzonderheden op het gebied van verwerken en verpakken. Efficiënte implementatie van zulke uiteenlopende functies is alleen mogelijk door voortdurend de grenzen van de techniek op te zoeken. De doelen in deze roadmap zijn ondergebracht in een TKI Components and Circuits, die weer onderverdeeld in vijf subthema's. Thema 1 gaat over prestaties, variabiliteit, betrouwbaarheid en degradatie in geavanceerde technologie. In veel gevallen gaat het om radicale innovaties. Thema 2 omvat componenten en circuits voor draadloze netwerken. Dit gebied zal nog tientallen jaren een belangrijke driver voor het vakgebied zijn. Thema 3 behandelt slimme energietoepassingen. Efficiënte, kleine en betrouwbare vermogensomzetters zijn in steeds meer integrated circuits toepassingen cruciaal. Thema 4 richt zich op More than Moore technologieën voor goedkope elektronica op grote en vaak flexibele oppervlakken. Thema 5 gaat over zeer geavanceerde componenten en circuits voor wetenschappelijke instrumenten. Hiermee worden doorbraken in verschillende wetenschapsgebieden bereikt, omdat deze onder extreme omstandigheden functioneren Deze roadmap is sterk verbonden met de International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) die specifieke innovaties benoemt die de IC-technologie verder zullen helpen. Door het wereldwijde belang van de ITRS, zijn er veel kansen om het budget te vergroten voor onderzoek en innovatie. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

16 12. Photonics Vanwege de unieke eigenschappen van licht, is Photonics door de EU benoemd tot één van de Key Enabling Technologies. Het MKB in Nederland bedient, naast enkele grote spelers, winstgevende nichesegmenten in alle relevante marktsectoren. Fotonica is dan ook één van de 'ruggengraat'- technologieën van de HTSM sector. De Photonics roadmap kent vier thema s: 1. Toepassingen: vertaalt de markt naar componenten. Het onderzoek is hoogstaand in Nederland: a. ICT: componenten en oplossingen voor thuisnetwerken en datacentra b. Horticulture and Agrofood: o.a. monitoren in kassen c. Water: fotonische sensoren voor bijvoorbeeld. monitoren van waterkwaliteit, constructies (dijken en bruggen) en stromingen d. Energie: zonnecellen, energiezuinig licht, energiebesparing in datatransport e. Chemie: spectroscopie en sensoren f. Logistiek: obstakeldetectie en positie/snelheidsmetingen g. Gezondheidszorg en Life Sciences: medische apparatuur met allerlei vormen van fotonica en lichtinteractie h. Veiligheid, metrologie en sensoren: verhoogde gevoeligheid en self-sustaining sensoren i. Verlichting: nieuwe materialen en componenten voor slimme verlichting, LED s en OLED's j. Productie: procesmonitoring k. Automotive: intelligente elektromechanische systemen l. Aerospace: LIDAR, radar en ruimtecommunicatie 2. Componenten en systemen: beschrijft de vereiste prestaties van componenten voor de toepassingen. Hoofdonderwerpen zijn: lichtbronnen, propagatie en manipulatie van licht, interactie van licht met andere signalen en lichtdetectie. In de meeste toepassingen zijn meerdere onderwerpen aanwezig. 3. Technologieën: de huidige en toekomstige technologieën om componenten te maken. Bijvoorbeeld: a. Photonic integration: fotonica in geïntegreerde platformen of gecombineerd met fluïdica of mechatronica b. Photonic-electronic integration: op chip-, bord- en systeemniveau c. Verpakkingstechnologieën d. Core and disruptive technologies: applicatiespecifiek en op de grenzen van fotonische interacties e. Free space and micro optics: architectuur en assemblage van componenten in geavanceerde systemen f. Nieuwe materialen 4. Processen: voorziet in de input voor de technologieën: nieuwe apparatuur voor integrated devices, slimme oplossingen voor snelle productie (snelle time to market) en nieuwe simulatie en ontwerpmethoden om kwaliteit van de gehele keten te verhogen. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

17 13. Mechatronics / Manufacturing Mechatronica integreert elektrische, precisie mechanische en thermodynamische engineering en software voor het ontwerp van producten en systemen. Manufacturing dekt de fabricatieprocessen in de hightech keten en de integratie van hightech systemen en modules. Met combinatie van beide heeft Nederland een unieke positie in de wereld. Binnen HTSM speelt Mechatronics & Manufacturing een rol bij een veelheid van toepassingen die (mede) onderdeel van de andere roadmaps van de sector zijn. De uitdagingen op wetenschappelijk gebied liggen onder meer in: betere mechatronische systemen en betere productietechnologieën; snelle en accurate sensing technologie; integratie van micro- en nanotechnologie en nieuwe, slimme materialen. Daarnaast is onderzoek nodig naar hoe Nederland met zijn dure arbeidskrachten competitief en aantrekkelijk kan blijven als productieland. De belangrijkste onderzoeksonderwerpen zijn: Smart surfaces: sensoren en actuatoren op oppervlakken en in robotica; Smart structures: optimalisatie van modules tot complexe vormen; Smart control: slimme meet- en regelsystemen met vele input en outputparameters; Smart metrology / sensor fusion: combinatie van informatie uit vele sensorsystemen om de juiste beslissingen te nemen; Distributed digital realization: cyber-physical systemen en gedistribueerde regeloplossingen voor complexe systemen; Smart system architectures: complexere vereisten vragen om slimme architectuur van systemen, die vaak onder extreme condities moeten functioneren. De productie moet van hoge kwaliteit zijn; Smart design and analysis: complexe ontwerpvraagstukken met vele criteria en gereedschap voor analyse op systeemniveau. Smart manufacturing: life cycle management, optimalisatie van de productieketen, nieuwe productietechnologieën en aanvullende productie van hightech onderdelen. In lijn met de onderwerpen hierboven, wordt een centraal thema voorgesteld met de werktitel 'High Tech Mechatronics and Manufacturing Innovation Center', waarin drie subthema s worden uitgediept: Mechatronics for high precision systems, Robotics systems en High Tech Manufacturing. Dit moet verschillende bedrijven, brancheorganisaties, R&D-centra en academische onderzoeksgroepen bij elkaar brengen. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

18 14. Embedded Systems De roadmap voor embedded systemen ( HTSM-ES roadmap ) is gebaseerd op een gestructureerd analyseproces, welke wordt aangeduid als redeneerlijn. Uitganspunt in de redeneerlijn zijn maatschappelijke en economische vraagstukken waarvoor verwacht mag worden dat embedded systems technologie een belangrijke bijdrage kan leveren. Daarmee vertegenwoordigen deze vraagstukken een belangrijk startpunt voor nieuwe industriële activiteit. De hieraan gerelateerde innovatievraagstukken, in het bijzonder de vraagstukken met betrekking tot ontwerp van hightechproducten en -toepassingen, vormen daarmee een aanjager voor technologische innovatie en wetenschappelijk onderzoek. De complexiteit van hightechproductontwerp neemt continue toe. Om de efficiëntie, effectiviteit, kwaliteit en kosten van het ontwerp proces te verbeteren is behoefte aan een meer fundamentele aanpak in embedded system engineering. De hiervoor benodigde wetenschappelijke basis dient zich, naast nieuwe embedded technologie, met name te richten op het ontwerpparadigma waarin multidisciplinariteit en vroegtijdige validatie van systeemgedrag en kwaliteiten (functional, non-functional) een belangrijke rol speelt. De roadmap adresseert deze uitdagingen door middel van een analyse van een aantal belangrijke aandachtspunten op het gebied van hightechproductinnovatie. Hierbij wordt speciale aandacht besteed aan de gebieden system architecting, design & engineering, integration & test, model-based design, maar bijvoorbeeld ook aan het gebied van human capital. De analyse resulteert in een aantal belangrijke technische- en wetenschappelijke uitdagingen welke gezamenlijk de basis voor de HTSM-ES researchroadmap vormen. De HTSM-ESI roadmap behandeld de volgende onderwerpen: (i) de context waarin de embedded systems stakeholders actief zijn, (ii) een analyse van de belangrijke roadmap drivers en behoeften, (iii) een samenvatting van de operationele en financiële programma s in de context van de Topsector HTSM. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

19 15. Hightech Materials High tech materialen zijn door de Europese commissie geïdentificeerd als één van de Key Enabling Technologies (KET). Deze Roadmap High Tech Materials is tot stand gekomen op basis van de input van bedrijven en kan worden onderverdeeld in negen industriële sectoren, die elk hun eigen subroadmap vormen: Aerospace, Automotive, Maritime, Materials production, Professional and consumer products, Energy, Security, Medical and Civil. Het onderzoek richt zich op het beter begrijpen van materialen en hun eigenschappen tijdens productie, verwerking, gebruik en hergebruik, het reduceren van kosten en het veilig omgaan met nieuwe nanomaterialen. Enkele relevante toepassingscategorieën voor nieuwe materiaalontwikkeling zijn: Hybriden en composieten: er zijn nog veel mogelijkheden om de ratio van sterkte en gewicht te verbeteren in combinatie met verminderen van de kosten. Geavanceerde metalen: veel aspecten in het optimaliseren van de waardeketen in de metaalproductie hebben te maken met materiaalinnovaties. Surface & interface engineering: we kunnen wrijving en slijtage begrijpen vanuit een fundamenteel perspectief en beïnvloeden door high tech oppervlakte engineering en modificering. Nanosized & nanostructured materials: door afstemming op nanoschaal (deeltjes, fibers), hebben de materialen van de toekomst verbazingwekkende optische, elektrische, mechanische en oppervlakte eigenschappen die bruikbaar zijn in vrijwel elk industrieel domein zoals bijvoorbeeld multifunctioneel textiel, zonnecellen, displays, energie conversie en opslag. Slimme materialen: intelligente materialen, zoals nanomaterialen, zijn de basis voor veel nieuwe toepassingen. De uitdaging is om de macroscopische eigenschappen te kunnen beïnvloeden vanuit de onderliggende microscopische en nanoscopische structuren. Daarnaast kunnen op alle lengteschalen slimme functionaliteiten toegevoegd worden. Voorbeelden zijn self-healing materialen en sensormaterialen. De huidige materialenprogramma's binnen bijvoorbeeld M2i, TNO, NLR, NWO/FOM/STW, Nanonext zijn een goed startpunt voor het uitvoeren van de roadmap. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM

20 16. Nanotechnologie Nanotechnologie is dé technologie van de 21ste eeuw. Niet alleen vanwege de nog onbekende mogelijkheden die het creëert, maar vooral omdat we verwachten dat nanotechnologie kan bijdragen aan oplossingen voor wereldwijde problemen. Het is dan ook de aangewezen technologie om de Topsector High Tech Systemen en Materialen nieuwe impulsen te geven. Nederland heeft al een geweldige expertise in zowel fundamenteel als toegepast onderzoek naar deviceoriented fenomenen op de nanometerschaal. Voor innovaties op de langere termijn zetten wij in op baanbrekend onderzoek naar enabling technologies en de ontwikkeling van nieuwe toepassingen met sociale en economische drijfveren. Door het multidisciplinaire karakter is nanotechnologie niet alleen belangrijk binnen HTSM, maar ook in de Topsectoren Agrifood, Energie, Life sciences en Chemie. Binnen HTSM onderscheiden we drie onderwerpen: 1. Op het gebied van materialen (advanced nanomaterials), zijn met nieuwe technologieën de mogelijkheden vrijwel eindeloos om elk gewenst materiaal of elke gewenste oppervlaktestructuur te ontwerpen. De uitdaging ligt in het begrijpen van de materialen en mogelijke productieprocessen. 2. De grenzen van het verkleinen van 'gewone' elektronica zijn bijna bereikt. Het combineren van nieuwe optische, elektrische en magnetische fenomenen op nanometer schaal geeft veelbelovende nieuwe toepassingen in de nanoelektronica (devices & components). Sensoren zijn hierbij een belangrijk onderzoeksveld. De interactie tussen 'ge-engineerde' en levende materie biedt bijvoorbeeld een belangrijke uitdaging. Dat geldt ook voor het vinden van productiemethodes om systemen klein en goedkoop te produceren. 3. Daarnaast is het op het gebied van systemen (systems & equipment) belangrijk om het fabricageproces op nanometerschaal te begrijpen en te kunnen controleren. Bij het ontwerpen van nieuwe systemen is een steeds grotere rol weggelegd voor geavanceerde computermodellen. De basis voor de roadmap Nanotechnologie binnen HTSM is de Strategische Research Agenda van het Netherlands Nano Initiative. De plannen in deze roadmap moeten geformaliseerd worden in een Topconsortium voor Kennis en Innovatie. Omdat vrijwel alle spelers al participeren in NanoNextNL, is het logisch dat het TKI-Nano wordt gevormd door NanoNextNL met een kleine uitbreiding. MKB-Innovatiestimuleringsplan voor de topsector HTSM