NXTGEN Hightech is een omvangrijk Nationaal Groeifonds-programma waarbinnen nieuwe technologieën tot marktrijpe hightech producten worden ontwikkeld. Het doel: impact maken op het economische, duurzame verdienmodel van Nederland én bijdragen aan het oplossen van de grotere maatschappelijke vraagstukken. Centraal staan 61 projecten die worden uitgewerkt in evenveel consortia. TNO is als – toegepast – wetenschappelijk onderzoekscentrum betrokken bij diverse projecten en binnen de overkoepelende systeemtechnologie ‘Smart Industry’.
Monika Hoekstra van NXTGEN Hightech raadt bedrijven aan te onderzoeken hoe ze kunnen aanhaken: ‘Nog niet voor alle projecten is de hele keten vertegenwoordigd. En je kunt op een laagdrempelige manier investeren in het verdienvermogen van de toekomst.’ Foto’s: TNO
Hoe NXTGEN Hightech Nederland transformeert met 61 baanbrekende projecten
Nederland doet het niet slecht op het gebied van ontwikkelingen in de hightechindustrie. Om echter in de voorhoede te blijven lopen is actie nodig. Ideeën zijn er namelijk wel. Ontwikkelingen tot werkende prototypes ook. Maar opschalen, marktintroductie en blijven innoveren blijkt lastiger te zijn. Deze bottleneck wordt aangepakt in het NXTGEN Hightech-programma.
Inclusief de bijdrage van 450 miljoen euro uit het Nationaal Groeifonds, gaat NXTGEN Hightech tot 2030 ongeveer een miljard investeren in 61 projecten. Deze projecten zijn eind 2022 geselecteerd uit een veelheid aan aanmeldingen en officieel op 8 mei 2023 van start gegaan. Ieder project richt zich op de (door)ontwikkeling van een idee of technologie tot (het liefst) een marktrijp hightech product en wordt uitgewerkt door een consortium van bedrijven en (kennis)instellingen. Ieder levert daarbij zijn eigen stukje kennis. Daarnaast behoort elk project tot een van de zes gedefinieerde kerndomeinen: agrifood, biomedische productietechnologie, energie, laser-satellietcommunicatie, composieten en semiconductors. Overkoepelend, maar ook dwars door deze domeinen heen, spelen systeemengineering en smart industry een cruciale rol.
Monika Hoekstra, directeur van NXTGEN Hightech, zegt: ‘Uniek aan het programma is de combinatie van drie elementen. Ten eerste de focus op toepassingsprojecten en het stimuleren en faciliteren van control point posities in de toekomst. Verder richten we ons onder de noemer van smart industry op de productietechnologieën om de nieuwste machines en innovaties in de meest autonome fabrieken en slimste supplychains te kunnen maken. Tot slot werkt het programma met een portfoliomanagementmodel waarbij de meest kansrijke projecten worden geselecteerd om door te gaan naar fase 2 en 3.’
‘Programma’s als NXTGEN Hightech richten zich niet alleen op technologische ontwikkelingen, maar ook op andere processen die nodig zijn voor een succesvolle marktintroductie’, stelt Mark Courage van TNO.
Een strategisch en autonoom Nederland
In verschillende projecten is TNO betrokken als kennisontwikkelaar en ondersteuner bij het marktrijp maken van producten en technologieën. Deze projecten passen naadloos in de visie die TNO ontwikkelde op basis van een uitgebreid onderzoek in 2022 en 2023. Mark Courage, directeur Smart Industry bij TNO: ‘Tot circa 2030 investeert Nederland fors in de transformatie van de hightechindustrie, onder andere via NXTGEN Hightech. Om ook daarna een strategische autonomie te behouden, genereert de Nederlandse hightechindustrie in 2040 circa 50 procent van de omzet uit nieuw te bouwen waardeketens. Daarnaast zal de sector 100 procent duurzaam moeten zijn, 150 procent productiever en efficiënter, en aanzienlijk veerkrachtiger. We richten ons als TNO dan ook vooral op Smart Industry en specifieker: slimmer produceren.’
Jeroen Broekhuijsen van TNO: ‘Slimmer produceren is cruciaal voor Nederland en vraagt om fabrieken die meer en meer autonoom werken.’
Jeroen Broekhuijsen is senior businessconsultant Smart Industry bij TNO en trekker van de Smart Industry-projecten binnen NXTGEN Hightech. Hij vult aan: ‘Slimmer produceren is cruciaal voor Nederland en vraagt om fabrieken die meer en meer autonoom werken. Smart Industry is hierin een essentiële technologie die ondersteunt bij de ontwikkeling van het toekomstige machinepark. Tegelijk zorgt het ervoor dat we de druk op goed geschoold personeel kunnen verkleinen en makkelijker kunnen inspelen op de snel veranderende eisen van de markt. Daarbij geldt: we moeten niet harder werken maar slimmer, om zo unieke producten te kunnen maken met een snelheid en prijs van massaproductie. Digitalisering, digital twins en AI zijn allemaal technologieën die ons zo veel mogelijk het werk uit handen nemen en datgene wat we blijven doen, goed ondersteunen om het voor het personeel zo eenvoudig en comfortabel mogelijk te maken.’
Alles moet kloppen
TNO is bekend met de vele goede ideeën en technologieontwikkeling in Nederland, maar kent ook de keerzijde: het mislukken van marktintroducties. Niet alleen de technologie moet immers in orde zijn, het product moet ook snel en tegen een acceptabele prijs kunnen worden geproduceerd. Maar ook zaken als logistiek, marketing, wet- en regelgeving en duurzaamheidsaspecten moeten kloppen. Courage: ‘Daarom richten programma’s als NXTGEN Hightech zich niet alleen op technologische ontwikkelingen, maar ook op andere processen die nodig zijn voor een succesvolle marktintroductie.’
Een mooi voorbeeld is te vinden in het kerndomein laser-satellietcommunicatie; een van de kernexpertises van TNO. Omdat hierover veel kennis beschikbaar is, werkt TNO onder meer mee aan de verbetering van de efficiëntie van productie. Courage: ‘Zo onderzoeken we of we meer optische componenten gelijktijdig kunnen produceren met dezelfde kwaliteit volgens een plug & play-principe met inline kwaliteitscontrole en snellere kalibratie. Als je er vijf kunt produceren in dezelfde tijd waarin je er normaal één maakt, dan heb je een eerste goede stap gezet.’ Ook met betrekking tot het doorlopen van testprocedures heeft TNO alles in huis om dit te ondersteunen. ‘Dit doen we uiteraard samen met de consortiumpartners uit de gehele waardeketen die ook zien dat satcom een startende sector is met veel marktpotentieel in de toekomst.’
Slimme agrorobots
Veel projecten waar TNO bij betrokken is, hebben verder een sterke link met ‘big data’. Data verzamelen, analyseren en in algoritmes of AI gebruiken voor slimme, efficiënte en duurzame productie. Daarbij is een van de sleutelvragen hoe deze processen zijn te standaardiseren. Zodanig dat ieder bedrijf zijn data op eenzelfde manier kan genereren, verzamelen en verwerken. Pas dán zijn er ook standaarden te ontwikkelen om deze data om te zetten naar een digital twin en deze te gebruiken voor optimalisatie van (productie)processen. Binnen de agrifood lopen bijvoorbeeld projecten waarin slimme robots worden ontwikkeld die autonoom fruit of groente oogsten. Ongeacht de omgeving waarin deze robots worden ingezet moeten ze het product herkennen, onderscheid kunnen maken of een product wel of niet geoogst kan worden en daarbij continu zelfstandig de juiste keuzes kunnen maken. De technologie en de kennis die hierbij wordt ontwikkeld, is ook in te zetten in de andere hightechdomeinen.
De 1-daagse masterclass vindt opnieuw plaats donderdag 7 november 2024. Aanmelden en informatie.
Nog meedoen?
Courage: ‘Naast de ondersteuning van technologische ontwikkelingen, begeleidt TNO binnen deze projecten ook scale-ups op onze drie kernpunten: efficiëntie, veerkracht en duurzaamheid. Als onderdeel van een hele keten die een consortium van één project bepaalt.’ Hoekstra vult aan: ‘Nog niet voor alle projecten is de hele keten vertegenwoordigd. Ik raad geïnteresseerde bedrijven dan ook aan om op onze website de diverse projecten en partners te bekijken en aan te geven wanneer ze denken een bijdrage te kunnen leveren. Deelname aan NXTGEN Hightech biedt bedrijven de kans om op een laagdrempelige manier te investeren in het verdienvermogen van de toekomst maar ook om hun netwerk uit te breiden en van anderen te leren.’
TNO – satellites correspond to objects and earth
1 XXS Micro-assemblage 4.0 – Industrieel Cluster West
Door Smart Industry toe te passen wil het cluster van lasersatellietcommunicatiebedrijven gezamenlijk in een innovatiecentrum de productiecapaciteit en productiviteit verhogen met digitalisering en automatisering. LaserSatCom stelt hoge kwaliteitseisen en vraagt om foutloze productie van modules, microsatellietassemblage en andere geavanceerde componenten. Met Industrie 4.0 wordt productie meer autonoom, duurzaam en kan opschaling van productie tot stand komen. Het project ontwikkelt nieuwe productiemachines voor plug & play vrijevormoptica voor precieze en nauwkeurige assemblage. Data wordt met een ‘digitale stekker’ gekoppeld aan zowel een digital twin-framework, een systeem voor traceability, directe procesfeedback met dashboards en automatische werkinstructies voor operators. Hierbij wordt gebruikgemaakt van technologieën als asset administration shell (AAS), RAMI 4.0 en generatieve AI.
Betrokken partijen:
Onder meer Dutch United Instruments, FSO Instruments , GTM, Sumipro, VDL
TNO – Researcher working in laboratory with robotic arm
Fabrieken moeten autonomer worden zodat kleinere series met hoge variabiliteit, zonder fouten, vertraging of kostbare herprogrammeringen schaalbaar kunnen worden geproduceerd. Hiervoor is digitale basistechnologie nodig. Dit project richt zich op drie vlakken: 1) Smart manufacturing met flexibele productietechnologieën en robotisering, 2) Smart working met ondersteunende systemen voor besluitvorming en training, en 3) Smart system engineering met modelgestuurde engineering en duurzaamheid over de levenscyclus heen. Tegelijk wil het project dit toepasbaar maken op alle niveaus: vanaf individuele machines naar de volledige schaal van een fabriek. Hiervoor is een geïntegreerde benadering nodig waarbij niet alleen de technologie wordt ontwikkeld, maar ook de manier van werken in de fabriek verandert. Voorbeelden van technologieën zijn: digitale werkinstructies, digitale stekker, uniforme data architectuur en gestandaardiseerde werkprocessen.
Betrokken partijen:
Onder meer AAE, Demcon, Hoppenbrouwers, Omron, Universiteit Twente, VDL
3. Enabling technologies for smart networks
TNO – Smart Manufacturing
Om nieuwe diensten als refurbished producten mogelijk te maken of compliant te zijn met de nieuwe EU-wetgeving als de Right To Repair Act is infrastructuur nodig zodat informatie in de hele waardeketen kan worden gedeeld, waarbij bedrijven de controle behouden over hun eigen data. Informatie vanuit de hele levenscyclus zoals bijvoorbeeld het orderportfolio, individuele producten en het productieproces moeten in de hele keten kunnen worden samengevoegd om zo traceerbaar te produceren, automatisch producten terug te kunnen nemen en beter samen te werken in de keten. Het project ontwikkelt een toekomstvisie en blauwdruk voor deze infrastructuur, inclusief een referentie-implementatie van de benodigde bouwblokken waarbij interoperabiliteit is verzekerd. Dit project bouwt voort op het succes van het Smart Connected Supplier Network waardoor 20 procent efficiencyverbetering in de supplychain kan worden gerealiseerd.
Betrokken partijen:
Onder meer Ambrace, Supplydrive, VDL, IJssel Technologie
TNO – Smart industry robot arms modernization for digital factory technology
4. Smart Industry Capacity Booster
Link magazine september 2024. Thema: Elektrificatie/waterstof.
Vraag exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl
In een tijd van arbeidskrapte in een disruptief digitaliserende omgeving is het van belang om technisch personeel continu mee te ontwikkelen en zo de wereldwijde concurrentie voor te blijven. Dit project wil met de Smart Makers Academy bedrijven en studenten van de toekomst voortdurend kunnen opleiden om bij te blijven in en met de ontwikkelingen van nu. Hogescholen en kennisinstellingen werken hierin samen om aan de hand van metrolijnen – combinaties van kleine lesmodules op één onderwerp – lesmateriaal te ontwikkelen. Daarnaast focust dit project op de internationale ontwikkelingen op het gebied van standaardisatie om te kijken hoe deze toepasbaar kunnen worden gemaakt in de Nederlandse context. Het gaat dan om standaarden als: RAMI 4.0, ISO-normen voor digital twinning (ISO 23247 en ISO/IEC 30173:2023), OPC-UA en AAS. Begin dit jaar werd de eerste metrolijn gerealiseerd.
5. Efficiënte en bewezen ‘zero-defect’ productie
Composiet als materiaal heeft grote potentie voor de luchtvaart- en automotive-industrie. Duurzamer vliegen wordt bijvoorbeeld mede mogelijk gemaakt door lichtere vliegtuigen, en de toepassing van composiet is daarvoor essentieel. Het is dus hoog tijd om composieten toegankelijker te maken en hierin een belangrijke positie te creëren voor Nederlandse maakbedrijven.
In drie projecten wordt gewerkt aan schaalbare automatisering en nieuwe productietechnologieën voor realisatie, gebruik en einde levensfase van composieten: automatiseringsoplossingen voor de productie van composietproducten, waarbij wordt gekeken naar productie, inspectie en reparatie. Door het productieproces efficiënter in te richten en minimale engineering en werkvoorbereiding worden composietproducten betaalbaarder en kan de duurzaamheidsfootprint verder verlaagd worden.
Binnen het Composieten project wordt gestreefd naar de optimalisatie van de productieprocessen in de mobiliteitssector. Dit doet TNO samen met de projectcoördinatoren en partners, bijvoorbeeld door de ontwikkeling van autonome robottechnologie die de daadwerkelijke fysieke wereld nauwkeurig afstemt op de virtuele ontwerpwereld. Het richt zich op de automatisering van complexe composietproductie voor de luchtvaart en windturbines, zoals het 3D-printen, boren, lassen, en coaten van onderdelen, met een sterke focus op kwaliteitscontrole en inspectie op basis van onder meer TNO’s gepatenteerde non destructive testing direct velocity mapping-technologie op basis van ultrasound. Door geavanceerde sensoren en digitale modellen te integreren, worden robots in staat gesteld zelfstandig te opereren en realtime aanpassingen te maken, wat leidt tot efficiëntere productieprocessen en significante vermindering van handmatige arbeid.
