De UT start negen publiek-private onderzoeksprojecten in samenwerking met Holland High Tech, de topsector High-Tech Systemen en Materialen (TKI HTSM). Samen met Holland High Tech en industriële partners investeert de universiteit 11,7 miljoen in onderzoek variërend van innovaties voor de energietransitie, halfgeleiderapparatuur, verbeterde kankerdiagnoses, gepersonaliseerde behandeling voor artrosepatiënten tot verbeterde cybersecurity-technologieën.
De projecten, geïnitieerd via het Top Technology Twente programma 'Connecting Industries', stimuleren innovatie en het aanpakken van industriële en maatschappelijke uitdagingen.
- Free Piston Stirling Cryocooler
Prof. Dr. Ir. Srini Vanapalli (Faculteit TNW)
Koeltechnieken die gebruikt worden om cryogene temperaturen rond 80 Kelvin (-193 graden Celsius) te bereiken in medische en high-tech toepassingen gebruiken vloeistoffen die veel meer bijdragen aan de opwarming van de aarde dan CO2. Wetgeving om deze stoffen uit te bannen resulteerde in alternatieven zoals de pulse tube cryokoelers die heliumgas onder hoge druk gebruiken. Het nadeel van deze techniek is echter de lage thermodynamische efficiëntie van deze systemen. Tegelijkertijd is de koudeketensector voor het transport van vaccins en voedsel de afgelopen jaren snel gegroeid door de ontwikkeling van Advanced Therapy Medicinal Products (ATMP's), zogenaamde "levende" medicijnen. Die medicijnen zijn temperatuurgevoelig en hebben een beperkte levensduur. Daarom zijn er 'schonere' koeloplossingen nodig.
Dit project is gericht op de ontwikkeling van een efficiënte cryokoeler die gebruik maakt van het Free Piston Stirling Platform dat door het MEC is ontwikkeld. De productie-expertise die is opgedaan bij de ontwikkeling van de motor zal worden benut en gebruikt om de cryokoeler te ontwikkelen. Het belangrijkste onderdeel van de Stirling cryokoeler is de regenerator waarbij de warme en koude stromen in hetzelfde kanaal stromen, maar op verschillende tijdstippen. De warmte wordt voor een halve cyclus opgeslagen in de warmtecapaciteit van het poreuze materiaal. De onderzoekers gaan poreuze materialen met een hoge doorlaatbaarheid, kleinere poriën, kleinere wanddikte en hoge porositeit onderzoeken.
Private partner: MEC.
- Data-Driven Analysis For Hybrid X-Ray Metrology (Dart)
DR. IR. IGOR MAKHOTKIN (FACULTEIT TNW), DR. MATTHIAS SCHLOTTBOM (FACULTEIT EEMCS)
In dit project zal de karakterisering van dunne film nanostructuren voor verschillende toepassingen (bijv. halfgeleidermaterialen, extreem ultraviolet (EUV) en röntgenstraling spiegels, en coatings voor fotovoltaïsche toepassingen) worden aangepakt. Moderne röntgenverstrooiingstechnieken bieden snelle, goedkope en veelzijdige mogelijkheden om essentiële informatie te verkrijgen over dunne films en hun interfacestructuur, maar in tegenstelling tot microscopie moeten de gemeten gegevens worden geanalyseerd met behulp van modelgebaseerde benaderingen om problemen op te lossen die momenteel niet kunnen worden geautomatiseerd.
UT-onderzoekers en ingenieurs van Malvern Panalytical zullen samen snelle fysica-gestuurde en mensonafhankelijke minimalisatie-algoritmen ontwikkelen en testen die röntgenverstrooiingsanalysetaken kunnen oplossen zonder begeleiding van experts en die statistische informatie over reconstructie kunnen leveren.
Private partner: Malvern Panalytical.
- Microreator-Assisted Carbonation Of Olivine To Study Co2 Negative Building Materials (Mc02)
DR. IR. JEROEN VOLLENBROEK, PROF. DR. IR. MATHIEU ODIJK (FACULTEIT EEMCS)
Het carboneren van olivijn (een magnesium-ijzersilicaat - (Mg,Fe)2SiO4) wordt beschouwd als een mogelijke oplossing om CO2 op te vangen, op te slaan en te hergebruiken. Paebbl is geïnteresseerd in het carboneren van olivijn op industriële schaal, om zo materialen met economische waarde te produceren voor bijvoorbeeld de beton- en papierindustrie. De carbonatatiereactie van CO2 met olivijn wordt over het algemeen beschouwd als een traag en slecht begrepen proces. Onze samenleving staat voor een urgente uitdaging: klimaatverandering aanpakken. Het begrijpen van hoe olivijn reageert en CO2 absorbeert is van groot belang om de droom van het hergebruiken van CO2 te realiseren. Dit kan ons helpen om op een milieuvriendelijke manier met CO2 om te gaan.
De chemische knowhow van de hogedruk/hogetemperatuur microreactoren die in dit project worden ontwikkeld, zal Paebbl belangrijke informatie geven over hoe ze hun pilootinstallatie voor olivijncarbonatie, die momenteel in Rotterdam wordt gebouwd, zo efficiënt mogelijk kunnen laten werken. Alle inzichten die verkregen worden door de in-operando studie van reactiekinetiek, productvorming en de impact van specifieke chemische samenstelling zijn van direct nut voor hun processen op industriële schaal.
Private partner: Paebbl.
- Check Application Light (Cal)
DR. IR. PETER BOSCH, DR. IR. ALEX CHIUMENTO, PROF. DR. PAUL HAVINGA (FACULTEIT EEMCS)
Veilig onderhoud van IoT-systemen (Internet of Things) wordt steeds belangrijker voor de industrie en de maatschappij in het algemeen. Aangezien we meer dan ooit gebruik maken van automatisering en kritieke infrastructuur besturen met IoT-systemen, lopen samenlevingen die afhankelijk zijn van dergelijke systemen ook een groter risico op ongelukken en hacking. Dit project is gericht op de ontwikkeling van nieuwe technologieën en systemen die nodig zijn voor softwarebeveiligingspersoneel om snel te kunnen handelen en automatische herstelprocessen te initiëren.
Specifiek zal het project technieken ontwikkelen om vroegtijdig te waarschuwen wanneer een gehoste en gedistribueerde applicatie op IoT-apparaten en de OT back-end ervan in een SaaS-aanbod ongewoon gedrag vertoont. CAL maakt gebruik van een set applicatiesensoren in de gedistribueerde applicaties om te beoordelen of een applicatie zich normaal gedraagt, of dat een applicatie zich grillig gedraagt als gevolg van beveiligings- of IoT/OT-breukgebeurtenissen. Het project is daarom vergelijkbaar met het "Check Engine Light" van een auto - het is een vroege indicator voor motoronderhoud.
Private partner: Cisco Systems.
- Accurate Real-Time Parameter Estimation For Instrumentation And Condition Monitoring
DR. IR. MICHIEL BEIJEN, DR. IR. WOUTER HAKVOORT (FACULTEIT ET)
Systeemidentificatie en parameterschattingstechnieken worden al vele jaren gebruikt voor de karakterisering van complexe mechatronische systemen zoals waferscanners, elektronenmicroscopen, medische apparatuur en meetsystemen. Klassieke methoden gaan uit van staprespons- of frequentieresponsfunctiemetingen en zijn voornamelijk geschikt voor offline identificatie van lineaire tijdinvariante systemen. De laatste jaren biedt de beschikbaarheid van big data en toegenomen rekenkracht nieuwe mogelijkheden om de huidige technieken uit te breiden naar real-time identificatie van niet-lineaire en tijdsvariërende systemen.
Het wetenschappelijke doel van het project is om algoritmen te ontwikkelen in generieke zin en voor een breed scala aan toepassingen. Het technologische doel is om deze nieuwe algoritmen toe te passen op meters en monitoringapparatuur voor industriële en medische toepassingen, terwijl het ook toepasbaar kan zijn voor geavanceerde instrumentatieapparatuur.
Private partner: Demcon High Tech Systems.
- High-Speed Immersion Lithography
PROF. DR. DETLEF LOHSE, PROF. DR. JACCO SNOEIJER (FACULTEIT TNW)
Het 'werkpaard' bij ASML voor lithografiemachines is nog steeds immersietechnologie, dat wil zeggen lithografie onder een laagje water, waardoor kleinere structuren op de wafers mogelijk zijn dan bij standaardlithografie in de lucht. Om de productiesnelheid van deze scannermachines te verhogen, is het noodzakelijk dat de wafers onder de dompelkap sneller bewegen. Helaas worden hogere snelheden momenteel beperkt door luchtbellen die in het water worden meegetrokken en het verlies van water uit de dunne laag. Voordat we stappen kunnen zetten naar hogere snelheden, moeten we onze basiskennis van hoe vloeistoffen zich in dit proces gedragen verbeteren.
Het hoofddoel van het project is om een diepgaand begrip te verkrijgen van problemen met bewegende contactlijnen in situaties waarbij zeer hoge snelheden en versnellingen vereist zijn. Dit wordt bereikt door specifieke experimenten en directe numerieke simulaties met de Volume-of-Fluid-methode te combineren. Met dit inzicht zouden ASML en Demcon in staat moeten zijn om het begin van instabiliteiten naar hogere snelheden te duwen, waardoor een snellere productie van wafers mogelijk wordt. Dit zal de productiekosten van halfgeleiders verlagen en de energie-efficiëntie van de waferproductie verhogen.
Private partners: ASML, Demcon High Tech Systems, Demcon Multiphysics.
- Increasing The Dynamic Load Capacity Of Electricity Cables (IDLEC)
DR. JAN BRAAKSMA, PROF. DR. IR. TIEDO TINGA, DR. IR. ANNEMIEKE MEGHOE, DR. IR. WILLEM HAANSTRA (FACULTEIT ET)
Liander beheert en onderhoudt als distributienetbeheerder voor elektriciteit in Nederland een breed scala aan onderling verbonden systemen in het elektriciteitsnet, van transformatoren en onderstations tot ondergrondse kabels. De toegenomen, decentrale en fluctuerende vraag naar elektriciteitstransport veroorzaakt congestie in de bestaande midden- en laagspannings- en distributienetten. Daarom is volledige benutting van bestaande netwerken van het grootste belang om onmiddellijke congestie te verlichten en de energietransitie op gang te houden.
Dit project bouwt voort op een gevestigde traditie van de UT om onderzoek op het gebied van slim onderhoud te bevorderen en heeft als doel om een raamwerk (methoden, modellen, monitoringsystemen) te ontwikkelen dat Liander in staat stelt om bestaande infrastructuurcomponenten dynamisch te belasten door ze kortstondig boven hun nominale ontwerpcapaciteit te laten werken in situaties waarin dit veilig kan worden bereikt. Het is van groot belang om dynamische grenswaarden in te stellen en real-time monitoring te implementeren voor essentiële prestatie-indicatoren, zoals elektrische stroom en temperatuur. Dit helpt bij het beheersen van degradatie gedurende de levensduur. Bovendien is het noodzakelijk om een plan voor gezondheidsmonitoring te hebben om tijdig onderhoudsmaatregelen te nemen bij dynamische belasting.
Private partner: Alliander.
- Photoacoustic-Enriched Transrectal Ultrasound Imaging For Improved Prostate Cancer Diagnosis
PROF. SRIRANG MANOHAR(FACULTEIT TNW), DR. JEROEN VELTMAN (FACULTEIT TNW), PROF. DR. IR. ERIK KOFFIJBERG (FACULTEIT BMS)
In 2020 vertegenwoordigde prostaatkanker in de EU 23% van de nieuwe kankergevallen en was het verantwoordelijk voor 9,9% van de sterfgevallen door kanker bij mannen. De diagnose wordt gesteld met behulp van een biopsie die wordt geleid door transrectale echografie (TRUS). Dit gebeurt wanneer er aanwijzingen zijn voor prostaatproblemen, zoals een abnormale digitale rectale palpatie of een verhoogd niveau van prostaat-specifiek antigeen (PSA) in het bloed.
Bij een TRUS-geleide biopsie worden gelijkmatig 12 kernen in de prostaat genomen, maar er wordt niet specifiek naar kwaadaardige gebieden gezocht. Elk jaar worden er in Europa en de VS een miljoen van deze biopsies uitgevoerd onder plaatselijke verdoving die elk ongeveer 30 minuten duren. Hoewel TRUS-geleide biopsie de gouden standaard is, kan tot 47% van de tumoren gemist worden en tot 38% te weinig gediagnosticeerd. Bovendien leidt de ongerichte bemonsteringsmethode tot de detectie van tumoren met een laag risico die mogelijk niet schadelijk zijn, wat leidt tot overdiagnose, onnodige surveillance en overbehandeling.
Het belangrijkste wetenschappelijke doel is om fotoakoestisch verrijkte TRUS te optimaliseren en mogelijk te maken. Fotoakoestiek kan bloedvaten zichtbaar maken en de zuurstofverzadiging in het bloed (sO2) meten. Dit is van belang omdat een toename in bloedtoevoer en een afname in zuurstofverzadiging (sO2) belangrijke functionele kenmerken zijn die kunnen wijzen op kwaadaardige tumoren. Het technische doel is om de diagnostische mogelijkheden van de hybride modaliteit te optimaliseren in een endorectale sonde die door Seno Medical wordt ontwikkeld en te onderzoeken hoe de technologie in de klinische praktijk en de maatschappij kan worden gebracht. De geïntegreerde functieset van PeTRUS zal een real-time kaart opleveren van ROI's in de klier voor een gerichte biopsie die mogelijk de nieuwe gouden standaard kan worden.
Private partner: Seno Medical.
- Towards Precision Treatment For Advanced Osteoarthritis (Toptreat)
PROF. DR. IR. NICO VERDONSCHOT (FACULTEIT ET), PROF. DR. MARCEL KARPERIEN (FACULTEIT TNW), PROF. DR. IR. ERIK KOFFIJBERG (FACULTEIT BMS), PROF. DR. JAAP BUURKE (FACULTEIT EEMCS)
TopTreat is een groot R&D programma waarin Stichting ReumaNederland, UT, RUMC, verschillende ziekenhuizen, Roessingh R&D, twee bedrijven en Defensie hun krachten bundelen om de behandelmogelijkheden en kwaliteit van leven voor artrosepatiënten te verbeteren. Artrose (slijtage van het beschermende kraakbeen dat de uiteinden van botten beschermt) zal in 2040 de meest voorkomende chronische ziekte in Nederland zijn en gaat gepaard met hoge zorgkosten, invaliditeit en een aanzienlijke negatieve impact op de kwaliteit van leven van patiënten. Op dit moment zijn de voorspellings- en behandelingsmogelijkheden nog beperkt, zijn de resultaten van bestaande interventies suboptimaal en ontbreekt de kennis om de behandeling af te stemmen op individuele patiëntprofielen.
Via het TopTreat-programma wil het consortium een uniek en zeer nauwkeurig technologieplatform ontwikkelen dat geavanceerde fenotypering van patiënten, joint-on-a-chiptechnologie, ambulante bewegings- en loopsensoranalyses en biomechanische modellering van gewrichtsdynamica en kraakbeenspanningsniveaus mogelijk moet maken om meer specifieke kenmerken van artrose te verzamelen. Gegevensgestuurde prognostische modellering en kunstmatige intelligentie maken het mogelijk om de meest optimale behandeling af te stemmen op de behoeften van individuele artrosepatiënten.
Partners: Stichting ReumaNederland, RadboudUMC, Sint Maartenskliniek Research, Reumastichting Sint Maartenskliniek, Roessingh R&D, ATRO Medical, Moveshelf, Twente Graduate School, Ministerie van Defensie.
Meer informatie
Binnen deze projecten krijgen 18 promovendi en vier postdoctorale onderzoekers de kans om nieuwe technologieën te ontwikkelen langs de roadmaps Health Care, Semiconductor Equipment, High-Tech Materials, ICT, Systems Engineering, Smart Industry en Advanced Instrumentation van de top sector Holland High Tech.
