VSParticle uit Delft werkt sinds enige tijd nauw samen met de AI-divisie van Meta (voorheen Facebook). De grote variatie aan nanoporeuze lagen die VSP met zijn printers kan construeren, zorgt voor de juiste experimentele voeding van het AI-model waarmee Meta de prestaties van die zeer begeerde lagen wil kunnen voorspellen. Het idee is dat zo’n goedgetraind AI-model veel sneller de juiste samenstelling vindt voor de vele toepassingen van die nanoporeuze lagen die bijvoorbeeld in veel energieapplicaties een cruciale schakel zijn. ‘We kunnen groter worden dan ASML.’
De energietransitie te lijf met nanodeeltjes uit Delft
Dat het Fundamental AI Research-team van Meta in zijn zoektocht naar betere materialen voor schone-energietoepassingen uitkwam bij VSParticle, zegt veel over de kwaliteit en volwassenheid van de Delftse machines. Het bedrijf werkt sinds 2014 aan de marktintroductie van zijn materiaalprinttechnologie – ontwikkeld op de TU Delft (zie kader). Voor Meta heeft VSParticle in korte tijd honderden nieuwe materialen geprint. Dat is uiteraard nog niet genoeg om een goed AI-model op te zetten, maar, zo benadrukt VSP-ceo Aaike van Vugt, een uiterst belangrijke stap. ‘We hebben dit in een paar maanden gerealiseerd terwijl de ontwikkeling van elk nieuw materiaal voorheen een ontzettend complex en tijdrovend proces was. Binnen een paar jaar kunnen we nu met onze systemen een dataset bouwen met 100.000 verschillende materialen, zodat er een werkend model ontstaat.’ Dat klinkt misschien nog steeds niet enorm snel maar Van Vugt verzekert: ‘Eerder was het praktisch onhaalbaar om zo’n grote, open-source database überhaupt gevuld te krijgen.’
Sinds 2019 werkt Meta al aan zijn voorspellende AI-model, vooral op basis van theoretische modellen. Het doorrekenen van 20.000 materialen heeft maar liefst 400 miljoen euro aan rekencapaciteit gekost. Maar nog altijd moet het model ook worden getraind met experimentele resultaten. Meta onderzocht daarom wereldwijd meer dan vijftig bedrijven om te kijken wie in hoog tempo de benodigde nieuwe materialen zou kunnen aanleveren. En het kwam dus uit bij VSParticle. ‘Voor de snelle productie van nanoporeuze lagen hebben wij de beste technologie’, betoogt Van Vugt. De samenwerking met Meta bevestigt dat statement en de VSP-directeur kijkt dan ook heel positief naar de toekomst. ‘Die publiciteit geeft ons de juiste bekendheid. Mijn wens is dat het andere grote partijen inspireert om ook met onze technologie aan de slag te gaan.’ Op dit moment levert VSParticle zijn machines nog aan r&d-centra en universiteiten, maar het heeft een servicetak in de steigers gezet waarmee het ook andere klanten kan helpen om razendsnel vergelijkbare datasets op te bouwen.
Triljoen euro
Wat maakt de ontwikkeling van die nanoporeuze lagen zo interessant? Van Vugt legt uit: ‘In grootschalige energietoepassingen zoals de productie van groene waterstof, stikstof- of CO2-elektrolyse, of nieuwe batterijen bepaalt precies die dunne laag de performance. Als je dan bedenkt dat al die sectoren gaan groeien naar een marktwaarde van in totaal een triljoen euro, dan begrijp je wel dat er veel te verdienen valt als je als eerste zo’n voorspellend AI-model hebt ontwikkeld. Dan kun je een unieke positie bemachtigen.’
Heeft VSParticle ook zo’n unieke positie in de productie van die lagen? ‘Er zijn honderd-en-een mogelijkheden om dergelijke lagen te maken’, antwoordt Van Vugt. ‘Maar ons proces kan als enige zulke kleine deeltjes van slechts een paar nanometer maken. En dat doen we bovendien heel schoon, in één stap en zonder chemicaliën. Geen enkele andere technologie in de wereld doet het ook maar op één van die aspecten beter dan de onze.’
Minder iridium
Dat wil zeker niet zeggen dat ze in het lab van VSParticle achteroverleunen. Het bedrijf sleutelt driftig verder aan zijn machines. De huidige versie, de VSP-P1, kost een kwart tot een miljoen euro en levert het bedrijf zoals gezegd vooral aan laboratoria. ‘Daar draaien we al een mooie omzet mee’, vertelt Van Vugt. Die systemen zijn uitgerust met een G1-bron die ongeveer 300 vonkjes per seconde aflevert. In ontwikkeling is de G100 die 20.000 vonkjes per seconde haalt. ‘Dat betekent honderd keer meer massa-output. Die bron vormt de basis van onze massaproductiemachines die tientallen miljoenen gaan kosten.’ Ook wordt er in Delft hard gewerkt aan systemen met drie en zelfs vier bronnen, om nog ingewikkeldere structuren met meer materialen te kunnen bouwen.
Link magazine december 2024/januari 2025. Thema: Maakbaar, Schaalbaar en Duurzaam. Vraag exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
Een van de meest interessante toepassingsgebieden voor de VSP-technologie betreft de productie van groene waterstof. ‘Dat proces is afhankelijk van iridium’, weet Van Vugt. ‘Maar dat materiaal is enorm schaars; per jaar wordt slechts een halve kubieke meter gedolven. Nu is er in een elektrolyzer nog 1 milligram iridium per vierkante centimeter nodig. Met onze klanten werken we aan een nanoporeuze laag waarin het iridiumgebruik is teruggebracht naar 0,1 milligram, zonder performanceverlies. Daar maken we goede progressie mee omdat wij de laag kunnen opbouwen uit de kleinst mogelijk iridiumdeeltjes, waardoor we een heel groot oppervlakte kunnen creëren. En dat is cruciaal voor de reactie die je wilt zien.’
Niet zo simpel
‘Onze technologie is redelijk makkelijk uit te leggen, maar het is echt niet zo simpel om het proces ook te laten werken’, zegt Van Vugt, die inmiddels tien jaar r&d-werk achter de rug heeft. ‘We hebben in al die tijd een grote technologische voorsprong opgebouwd. Die kunnen we goed verdedigen met het uitstekende hightech toelevernetwerk waarover we in Nederland beschikken.’
Van Vugt schrikt er niet voor terug om grote ambities uit te spreken. ‘ASML bedient de halfgeleidermarkt die ongeveer 500 miljard euro groot is. De markten die wij kunnen bedienen, zijn bij elkaar veel groter. Ik weet niet of we daarin een monopolie kunnen bemachtigen zoals ASML dat heeft in zijn sector, maar we hebben wel een dermate sterke positie dat het niet onrealistisch is om te zeggen dat we over tien, twintig jaar een grotere techspeler zullen zijn dan ASML.’
De wereld redden
Uiteraard kan Van Vugt die droom alleen verwezenlijken als VSParticle voldoende funding blijft binnenhalen. Eerder dit jaar sloot het nog een uitbreidingsronde van 6,5 miljoen euro af, onder leiding van NordicNinja en de eerdere investeerder Plural. ‘De meest risicovolle concurrenten verwacht ik uit China’, aldus Van Vugt. ‘Vanwege de enorme interne markt, maar ook de subsidies zijn er veel hoger. Als wij in Nederland 5 miljoen binnenhalen, is dat in China makkelijk 50 miljoen. Om in China concurrerend te zijn, moeten we op termijn ook op die markt actief worden.’
Van Vugt kijkt echter niet louter commercieel naar de ontwikkelingen. ‘Het allerbelangrijkste vind ik de mogelijkheden van de technologie om het hele materiaalontwikkelproces enorm te versnellen. Daar heeft iedereen wat aan. Als wij over twintig jaar hebben verloren van een grote Chinese partij maar de wereld is gered, hoor je mij niet klagen.’
VSP’s printtechnologie: vonkablatie
Al in 1980 ontwikkelde professor Andreas Schmidt-Ott aan de TU Delft een methode voor de productie van zeer kleine deeltjes door middel van vonkablatie: vonkjes genereren tussen twee staafjes van bijvoorbeeld goud. De temperatuur in die vonkjes loopt op tot meer dan 20.000 graden Celsius zodat het goud verdampt. De goudatomen clusteren verderop weer samen tot balletjes van 2 tot 3 nanometer. Die nanodeeltjes hebben compleet andere eigenschappen dan goud op macroscopische schaal en dat is precies waar het materiaalontwikkelaars om te doen is.
De nanodeeltjes zijn bovendien zo stabiel dat ze niet samenvloeien als ze bij elkaar komen. Ze plakken wel aan elkaar waardoor er een poreuze laag ontstaat vergelijkbaar met een bak pingpongballen: heel open en met veel oppervlakte. Daarbij is het mogelijk om meerdere materialen met elkaar te combineren. De technologie van VSParticle is geschikt voor twee derde van de elementen uit het periodiek systeem.
