De inkjet-technologie van de toekomst wordt in Nederland ontwikkeld

Inkjet-technologie heeft de potentie om, net als 3D-printing, de maakindustrie te veranderen. De mogelijkheden zijn eindeloos en de kennis en ervaring om deze kansen wereldwijd te benutten zijn in Nederland aanwezig: Océ, NWO en de universiteiten van Eindhoven en Twente ontwikkelen gezamenlijk de inkjet-technologie van de toekomst. Voor dit publiek-private onderzoek is door Holland High Tech een PPS-toeslag verleend.

 

Océ, NWO en de universiteiten onderzoeken binnen een Industrial Partnership Programme (IPP) complexe verschijnselen binnen de vloeistofdynamica, vooral gericht op het oplossen van problemen bij inkjetprints. Op industriële schaal wordt de inkjet-technologie gebruikt om boeken digitaal en 'on-demand' te printen. Ook wordt er met inkjet op andere ondergronden dan papier geprint, zoals productverpakkingen, textiel, behang en glas. Het programma `Fundamental Fluid Dynamics Challenges in Inkjet Printing’ (FIP) richt zich op de ontwikkeling van fundamentele kennis van het inkjet-proces, en is bedoeld als aanvulling op de bestaande meer praktisch georiënteerde R&D-activiteiten van Océ. Er wordt onderzoek verricht naar druppelvorming, het tegengaan van luchtbellen en het drogen van de druppels op papier. Ook wordt gekeken naar de interactie tussen inkt en verschillende soorten ondergronden.

 

Anton Schaaf (Océ), Victor van der Chijs (UT), Christa Hooijer (NWO) en Gerard Beenker (TU/e) met de contracten voor het FIP-programma. Foto: Ellis Regina Janssen

 

 

Hoge eisen

In het verleden heeft Océ al diverse onderzoeksprogramma's met de verschillende onderzoeksinstituten uitgevoerd, maar vele daarvan zullen binnenkort uitfaseren. Met dit nieuwe lange termijn onderzoeksprogramma kunnen zij de beschikbare kennis combineren en blijven gebruiken, om hun inkjet-innovaties naar een hoger plan te tillen. Anton Schaaf, CEO van Océ: " Aan hightech inkjettechnologie worden hoge eisen gesteld. Voor ons is het daarom erg waardevol om de opgedane kennis meteen te kunnen koppelen aan concrete industriële toepassingen. Daarom investeren wij graag in een langdurige samenwerking met kennisinstellingen."

 

Voor dit grote, meerjarige programma onder wetenschappelijke leiding van Detlef Lohse (Universiteit Twente) zijn twee groepsleiders vanuit NWO bij Océ gestationeerd, samen met promovendi en postdocs, die ook deels aan de twee betrokkenen universiteiten werken. Één van groepsleiders is Christian Diddens: "Het is natuurlijk erg bijzonder om fundamenteel onderzoek te doen bínnen een bedrijf. Er zitten grote voordelen aan nauwe samenwerking met een bedrijf: het onderzoek is voornamelijk gericht op problemen bij echte toepassingen van industriële ontwikkeling. Daardoor houd je altijd de uiteindelijke toepassing van je bevindingen voor ogen. Maar je doet nog steeds fundamenteel onderzoek naar verschijnselen die relevant zijn voor je academische carrière. Ik krijg zo een waardevol inzicht in zowel de academische als de industriële wereld."

 

Groepsleider Christian Diddens in het Océ Customer Experience Center. Foto: Ellis Regina Janssen

 

Printen van 'functionaliteit'

Naast optimalisatie van het printproces voor kostenbesparing, kwaliteit en efficiëntie, is een extra doel de uitbreiding van de functionaliteit van inkjetprint technologie. Christian Diddens : "Zo willen we het drukproces geschikt maken voor gebruik van 'functionele' inkten en ondergronden anders dan papier. Voor deze ontwikkeling verwacht ik dat de fundamentele kennis die in het IPP is opgedaan, van groot belang zal zijn." In pilotprojecten van het inkjet development center van Océ in Venlo wordt bijvoorbeeld al met jettechniek rechtstreeks een resist (beschermende lak) op koper geprint om zo printplaten te kunnen produceren. De toepassingen zijn eindeloos.

 

Fundamenteel begrip

Hoe profiteren bedrijf en kennisinstellingen van het samen doen van onderzoek? Het voordeel van de samenwerking blijkt bijvoorbeeld uit het onderzoek naar inkt-optimalisatie. Omdat inkt een mengsel is van een groot aantal componenten, is de hoeveelheid instelbare parameters te groot voor een systematische studie om de optimale inktsamenstelling te vinden. De praktische benadering van een bedrijf is meestal een trial-and-error procedure, maar het onderzoek in het FIP benadert de problemen vanuit een bottom-up oogpunt.

 

Christian Diddens: "Hier starten we met onderzoek naar de onderliggende mechanismen aan de hand van een zuivere vloeistof, om vervolgens de samenstelling van een binair mengsel te generaliseren naar meer algemene inktsamenstellingen. Het hierbij verkregen fundamentele begrip van eenvoudige inktsamenstellingen kan worden gebruikt in de meer systematische ontwikkeling van inkten binnen het bedrijf." De belangen van academisch onderzoek en industrieel onderzoek zijn hier overigens niet in strijd met elkaar: "Academisch onderzoek naar de vereenvoudigde inkten kan prima in wetenschappelijke tijdschriften worden gepubliceerd, terwijl de werkelijke inktsamenstelling bedrijfsvertrouwelijk blijft."

 

Boeiende druppeltjes

Diddens is gefascineerd door de fysica van vloeistoffen en in druppeltjes in het bijzonder: "De eisen aan inkt bij inkjetting zijn in de individuele fasen tegengesteld. De inkt moet makkelijk te printen zijn en mag tegelijkertijd de printkop niet vervuilen of belemmeren. Maar na het printen veranderen de eisen aan de inkt. Voor een hoge printkwaliteit is het belangrijk om een goede verdamping en/of absorptie te hebben, om daarmee vlekvorming en onbedoelde vermenging van de druppels te voorkomen. De optimalisatie hiervan vormt een zeer uitdagend probleem, waar ik graag mijn tanden in zet. Bovendien wil ik met mijn onderzoek bijdragen aan het academisch, fundamenteel begrip van het gedrag van multi-component druppels."

 

Sterke prikkel voor publiek-private samenwerking

Met het Industrial Partnership Programme (IPP) financiert NWO vraaggestuurd onderzoek, dat primair gericht is op fundamenteel begrip, maar daarnaast ook op toekomstige toepassingen. De bedrijven dragen financieel voor minstens de helft bij aan het onderzoek. De academische onderzoekers werken op gelijke voet samen met het bedrijf. De overheid stimuleert daarbovenop samenwerking van bedrijven met kennisinstellingen met toekenning van een PPS-toeslag over de private bijdragen. NWO probeert de koppeling tussen de IPP's en de besteding van de PPS-toeslag zo sterk mogelijk te maken, zodat de prikkel voor bedrijven om in deze programma’s te investeren zo sterk mogelijk is. De toeslag wordt zoveel mogelijk gebruikt voor promotie, postdocposities of valorisatieprojecten.

 

Natuurkunde kan esthetisch én technologisch relevant zijn. Het tijdschrift Nature koos de Twentse opname van druppels uit de spuitmond van een inkjetprinter tot een van de tien mooiste foto’s van 2014. De opname is gemaakt met een digitale hogesnelheidscamera, de beste manier om de dynamica in beeld te krijgen. Dankzij het onderzoek kunnen de wetenschappers het gedrag van kleine druppels voorspellen en beheersen. 

Foto: Mark-Jan van der Meulen, Universiteit Twente

 

tekst: Judith Hofstra-Denissen


Holland High Tech: Global Challenges, Smart Solutions

De Nederlandse hightechsector speelt een essentiële rol in het bedenken en realiseren van oplossingen voor wereldwijde maatschappelijke uitdagingen op het gebied van mobiliteit, gezondheid, duurzame energie, veiligheid en klimaatverandering, met technologieën die in Nederland stevig geworteld zijn. De sector is goed voor ruim de helft van alle private onderzoeksuitgaven in Nederland en is de grootste netto-exporteur.

Naar overzicht
Delen:
TwitterLinkedIn