STT 56 Microsystem Technology – exploring opportunities (1994)

Door: Gerben Klein Lebbink
1 oktober 2018

“There is plenty of room at the bottom”, dat was het motto van de STT verkenning waar ik in jaartal projectleider van mocht zijn. De uitspraak is van Richard Feynman uit 1959 die het visionaire idee had dat je individuele atomen zou kunnen manipuleren.

Het maken van geminiaturiseerde systemen

STT 56 was een verkenning naar wat er mogelijk is met microsystemen. Het gaat daarbij om de miniaturisatie van fysieke systemen tot zeer kleine schaal. Nog niet op atomaire schaal zoals Feynman dacht maar op de schaal van de micro-elektronica. Het vernieuwende idee in de begin jaren ’90 van de vorige eeuw was om met de productieprocessen van micro-elektronica geminiaturiseerde systemen te maken. Daarmee konden dan ook de mechanische eigenschappen van materialen op microschaal worden gebruikt. Bijv. kleine actuatoren om vloeistoffen in beweging te brengen of het meten van mechanische vervorming om versnellingen te meten.

Nieuwe functies

Het onderwerp stond toentertijd in toenemende belangstelling. Verschillende universiteiten onderzochten welke fysieke verschijnselen er optraden en welke structuren en mogelijk waren. De wens om te verkleinen ontstond zowel vanuit kostenoverwegingen; uit de behoefte efficiënter met gewicht om te gaan; alsook vanwege de kans om met microsystemen nieuwe functies in producten toe te voegen.

Dat laatste punt was op het moment van de start van mijn studie nog vooral ‘guts-feeling’ van specialisten, duidelijke voorbeelden van toepassingen ontbraken nog. De focus van de studie werd daarom het uitwerken van voorbeelden van mogelijke toepassingen. Insteek van de studie was om potentiele gebruikers (industrie, de medische wereld, agro) gezamenlijk met deskundigen een aantal sprekende voorbeelden te laten uitwerken.

Veel nieuwe ideeën

Opvallend was het grote aantal ideeën dat in de verschillende werkgroepen werd bedacht. Ook leidde de studie tot grote internationale interesse, en deden er direct een aantal experts uit de omliggende landen van Nederland actief mee. In de bovenstaande figuur staan een aantal van de ideeën uit 1994. Linksboven staat een persoonlijk meetapparaat voor het meten van de kwaliteit van de omgeving en gezondheid. Daarnaast een kunstmatige bij, waarmee bestuiving in kassen mogelijk wordt. Linksonder toont een micro inspectie-robot voor meting in vloeistoffen of zelfs in het lichaam. Het laatste plaatje richt zich op een huiselijke applicatie, namelijk schoonmaakrobots.

Wat is er nu van terecht gekomen van al deze ideeën en de aanbevelingen (figuur 2) die er werden gedaan?

De aanbevelingen uit 1994 in STT 56, Microsystem Technology exploring opportunities

Wat kwam er van terecht?

Verschillende van de ideeën worden nu verder uitgewerkt of zijn op de één of andere wijze teruggekomen in hoogwaardige technologische toepassingen. Figuur 3 toont een horloge en een shirt waarin functies zijn geïntegreerd voor het meten van bijvoorbeeld bloedsuikerspiegel, ECG en ademhaling. Daarnaast staat de ontwikkeling van kleine zelfstandig vliegende drones met afmetingen van enkele centimeters. Ontwikkelaars zoeken daarbij inspiratie bij de natuur, vooral als het gaat om de energiehuishouding. Overigens zijn deze drones niet in gebruik voor bestuiving maar vooral voor het vergaren van informatie.

In Nederland wordt er verder gewerkt aan slimme pillen, die door het lichaam kunnen reizen en tijdens die reis diagnostische informatie vergaren. Ten slotte zijn er huishoudelijke robots op de markt, die echter vooral een ‘menselijke’ maat kennen. Huishoudelijke apparaten op microsysteem schaal zijn er niet. Concluderende zijn rond een aantal van de vergezichten uit 1994 flinke stappen gezet, de weg naar toepassingen is echter ook een langdurige.

Microsysteemtechnologie en nanotechnologie

In de ruim 25 jaar die sinds de studie zijn verlopen is het begrip microsysteemtechnologie en nanotechnologie steeds meer verweven geraakt. Vaak wordt nu over nanotechnologie gesproken als het systemen op micro- of millimeterschaal betreft. Rondom de aanbevelingen heeft de overheid in die bijna 25 jaar het belang en potentieel van deze technologieën erkend. Zo is er fors geïnvesteerd in het Twentse MESA+, is er een groot nationaal programma op het gebied van Nanotechnologie (NanoNext) geweest en is nanotechnologie nog steeds één van de sleuteltechnologieën binnen het nationale innovatiebeleid. Alhoewel de gebruikelijke aanbeveling dat er meer studie noodzakelijk was niet is opgenomen in de aanbevelingen van STT56, volgde er al snel een vervolgstudie naar het nog kleinere, namelijk nanotechnologie (STT 60 – 1998). Ten slotte is de aanbeveling van betrokkenheid van de industrie bij het verder tot wasdom brengen van nieuwe technologieën nog onverminderd van kracht en is het stimuleren van samenwerking van bedrijven en kennisinstellingen één van de kernpunten van het Nederlandse kennis- en innovatiebeleid van de overheid.

Buitenlandse interesse

STT 56 was de eerste studie van de Stichting Toekomstbeeld der Techniek waarbij werd samengewerkt met deskundigen uit het buitenland. Naast een groot aantal Nederlandse deskundigen waren experts betrokken uit België, Duitsland en Zwitserland. Dit is ook de reden waarom de publicatie in het Engels is geschreven en dit leidde ertoe dat ook vanuit het buitenland veel vraag ontstond naar de publicatie. De eerste stappen van STT via internet-marketing stimuleerde die internationale aandacht nog meer. Grenzen verleggen en nieuwe wegen zoeken is dan ook een suggestie die ik graag meegeef aan het huidige team van STT. Daarnaast is het van groot belang om tijdens de beginfase de doelstelling van de studie goed in te kaderen en de weg naar het einddoel te voorzien van een aantal concrete mijlpalen.

Andere relevante STT-studies:

STT71 Converging Technologies: Innovation patterns and impacts on society
Edited by Maurits Doorn, 2006 (ISBN 978 90 809613 3 3)
STT60 Nanotechnology, towards a molecular construction kit
Edited by Arthur ten Wolde, 1998 (ISBN 90 804496 1 X)