Klanten van Settels Savenije, veelal OEM’ers en researchinstituten, weten meestal heel goed welk proces zij nodig hebben, maar niet hoe dat vertaald moet worden in een machine. Een machine die dat proces met een bepaalde snelheid binnen bepaalde tolerantie herhaalt, tegen een bepaalde maximale kostprijs. Het maken van die vertaalslag is een uitdaging omdat rekening gehouden moet worden met tal van fysische wetten. Het doorgronden van die natuurkundige wetmatigheden en hoe die de werking van de machine beïnvloeden, dat is de onderscheidende kwaliteit van Settels.
‘Een machine ontwerpen die precies doet wat de klant wil vraagt een goed begrip van de interactie tussen de fysica van het proces en de fysieke eigenschappen van het apparaat, en dus van die wetten’, trapt Sven Pekelder af. ‘Een jaar of vijftien geleden werden we ons bewust van een patroon in onze manier van werken. Dat we met dat begrip van die interactie ons steeds weer onderscheidden bij klant, om voor hem tot een goede oplossing te komen. Sindsdien zetten we de fysica bewust centraal in de communicatie met de klant’, duidt de CTO van de Eindhovense solution provider.
Manipuleren
‘Onder specifieke natuurkundige condities’, illustreert hij, ‘kun je een materiaal in een toestand van plasma brengen en die laten neerslaan op een oppervlak. Dit is een depositietechnologie die heel geschikt voor een opdampen van zeer dunne lagen. Maar soms wil je wel die plasmatoestand, maar juist geen depositie. In de EUV-machine van ASML bijvoorbeeld, wil je met tin-plasma en een laserbron wel het EUV-licht creëren, maar juist voorkomen dat de tin neerslaat op de spiegels. Onze kracht zit ‘m in het doorgronden van al die fysische processen die daarmee gepaard gaan en hoe je die in een apparaat zo kunt manipuleren, beïnvloeden dat die machine de gewenste output levert.’
Andere schaal, andere benadering
Klanten, weet hij, zijn vaak opportunistisch en te optimistisch. ‘Ze denken dat ze het proces dat geïndustrialiseerd moet worden reeds genoeg te kennen. Ze hebben de werking ervan met een prototype op kleine schaal al aangetoond en gaan ervanuit dat opschaling geen grote problemen zal opleveren. Maar stel dat je een machine wilt bouwen voor het produceren van tv-beeldschermen. Daarvoor worden glasplaten gebruikt waaruit meerdere schermen gesneden kunnen worden. Stel dat de handling van die platen goed werkt bij een formaat van één bij één meter, dan wil dat niet zeggen dat ook het geval is bij een formaat van drie bij drie meter. Het formaat neemt dan met de tweede macht toe, het gewicht echter met de derde macht, met alle consequenties van dien voor het vermogen waarmee je die machine moet uitrusten om dezelfde snelheid te halen. Bij een grotere schaal kan hetzelfde proces een geheel andere benadering vragen.’
In beweging
Om tot de juiste benadering te komen hanteren de engineers van Settels in de eerste, feasibility-fase een procedure die al vijftien jaar ‘in beweging’ is. ‘Want elke keer word je weer geconfronteerd met uitdagingen die voor ons niet compleet nieuw zijn, maar wel weer nét even anders dan eerdere casussen. Dan weet je al snel: de warmteontwikkeling zal dat patroon laten zien, net als bij een eerder project, maar van bijvoorbeeld de luchtstroming ben je veel minder zeker.’
Risico’s inschatten
In die eerste fase, vervolgt, Pekelder, gaat het er vooral om goed te bepalen waar de uitwerking van fysische wetten in de specifieke context van het gevraagde proces nog onbekend is. ‘Want daar zitten de risico’s. Die kun je dan achterhalen met een fysiek model of een digitale simulatie, om een proof of principle-test te doen. Zo achterhalen wat een doodlopende weg is die we – met alle kosten van dien – vooral niet willen inslaan. Zo stellen we vast welke kennis nog ontbreekt om de weg – of de wegen – naar Rome te vinden, die we wel veilig kunnen inslaan.’
Om in detail de manier van werken te duiden blijkt lastig voor Pekelder: ‘Vaak moet je een inschatting maken, van wat werkt en wat niet, van welke kennisgaten er nog zijn die gevuld moeten worden. Dat doen we natuurlijk op een systematische wijze, maar het is ook een kwestie van ervaring. Daarmee kun je tijd winnen. En dat is belangrijk, want de klant heeft vrijwel altijd haast.’
Meenemen in de risico’s
Cruciaal in de communicatie met de klant is dat hij goed wordt meegenomen in de risico’s die er op een bepaald moment nog zijn. Ook daarvoor benutten de engineers van Settels de fysica, als taal. ‘Want die is universeel. Concrete berekeningen en modellen gebaseerd op fysische wetten overtuigen altijd. Neem de klant zo mee in de oplossing die je voor ogen hebt, maar ook in wat je nog niet weet en welke ongewenste uitkomsten ook nog mogelijk zijn. Zo voorbereid op tegenvallers – en de vertraging en kosten die ermee gemoeid zijn – zijn die voor de klant veel makkelijker te accepteren.’
Pushing the limits of physics needs close teamwork, under one roof
Settels Savenije works for international high-tech clients including ASML, Teledyne, Elekta, IAI, Thermo Fisher, Kulicke & Soffa, Zeiss and Bosch Rexroth. Settels is a total solution provider of systems, modules and critical components to OEMs at the forefront of technology, located in Eindhoven, the Netherlands. With a total staff of 155 people. Half of them work in R&D, 25% in Advanced Systems and 25% in Precision Parts. Since 2020, all these people have been working under one roof in Eindhoven. A strategic choice, says Sven Pekelder. ‘As a developer and manufacturer of highly complex high-tech modules and systems, we are pushing the limits of what is feasible in terms of physics. Moreover, we are under constant pressure to meet the time-to-market – and to get it right the first time. In our philosophy, this means that you need to have the design and manufacturing knowledge physically close to each other. Because by doing so you create a situation in which people automatically share knowledge; then you get the cross-pollination that ensures that the designs developed can actually be manufactured well and efficiently.’
