maandag 26 januari 2015

46 Toepassingsgebieden voor slimme materialen

Het doel van Startupbootcamp Smart Materials is het bevorderen van het ondernemerschap op het gebied van slimme materialen. De meeste definities van ‘slimme materialen’ gaan voorbij aan de veelzijdige toepassing ervan. Het voorbeeld van 3M werkt daarom verhelderend.


In mijn blog “De intelligentie van een molecuul” van 19 januari 2015 gaf ik op basis van het IA Special-rapport “Advanced Materials” ‘een antwoord’ op de vraag wat slimme materialen zijn.

Een ander antwoord vinden we bij 3M, een Amerikaans bedrijf met een omzet van $30 miljard, $4,6 miljard netto winst en 88.000 medewerkers in 67 landen (2013). Tot 2002 heette 3M voluit Minnesota Mining and Manufacturing Company (opgericht 1902); het kantoor van 3M Nederland staat in Delft. 3M is het bedrijf achter vele merken, zoals Scotch (plakband)en Post-it (memoblaadjes).

3M is een zeer innovatief bedrijf, waar 37% van de omzet komt van producten die de afgelopen vijf jaar zijn geïntroduceerd (de New Product Vitality Index, 2013). Binnen 3M wordt een innovatieve cultuur gekoesterd, die bijvoorbeeld toestaat dat medewerkers 15% van hun tijd besteden aan projecten naar eigen keuze.

Onverwachte combinaties
De innovaties van 3M vallen binnen maar liefst 46 technologieplatformen. Deze worden naar het voorbeeld van het Periodiek Systeem der Elementen van Mendelejev in een soort blokkendoosschema weergegeven, zie de afbeelding. Daarin wordt elke technologie – naar analogie van de elementen – geïdentificeerd aan de hand van een tweeletterige afkorting.

De onderzoekers van 3M zijn vooral op zoek naar innovaties die ontstaan als je twee of meer van die 46 gebieden combineert. Bijvoorbeeld het proces Microreplication (Mr) – het aanbrengen van fijnmazige structuren – wordt toegepast voor het maken van schuurpapier (Ab).

Inspiratie voor ondernemers
Voor eenieder die overweegt om zich in te schrijven voor Startupbootcamp Smart Materials volgen hieronder de 46 technologieplatformen van 3M. Ter inspiratie, niet om ze klakkeloos over te nemen, want bedenk dat 3M zijn innovaties met octrooien heeft beschermd. De genoemde voorbeelden zijn niet uitputtend, maar dienen slechts ter verduidelijking.

Ab  Abrasives: materialen om te schuren; schuurpapier en slijpstenen.

Ac  Acoustics Control: toepassingen die geluid absorberen en trillingen dempen; in auto’s, computers en gehoorbeschermers; akoestiek in openbare gebouwen; dit is een toepassing van Nonwoven Materials (Nw).

Ad  Adhesives: materialen om objecten op vrijwel elke ondergrond te bevestigen; plakband en schilderstape; in vliegtuigen, mobiele telefoons, auto’s, verbandmiddelen, wegwerpluiers; voor het ophangen van badkameraccessoires.

Am  Advanced Materials: materialen in polymeren, composieten, keramiek en andere toepassingen; mobiele telefonie en andere elektronica.

An  Analytical Science & Technology: fundamenteel onderzoek naar materiaaleigenschappen met behulp van nauwkeurige metingen, waarvan de resultaten worden toegepast in nieuwe producten; voedselveiligheid; in combinatie met Inspection & Measurement (In).

As  Application Software: programmatuur en apparaten voor vele innovaties; in luchtbehandeling en RFID-oplossingen; voor bibliotheken en gezondheidszorg.

Bi  Biotechnology: materialen voor tandheelkunde, chirurgisch tape en verband, pleisters voor medicijntoediening en steriele schoonmaakmiddelen; voedselveiligheid; in combinatie met Microbial Detection & Control (Mi).

Ce  Ceramics: keramische materialen voor dakbedekking, touchscreens, tandheelkunde, schuurmiddelen, auto’s en vliegtuigen; in combinatie met Metal Matrix Composites (Me).

Dd  Drug Delivery: inhalatietoestellen, pleisters voor de toediening van medicijnen en micro-injectienaalden.

Di  Display: toepassingen die de overdracht en terugkaatsing van licht manipuleren; voor heldere en duurzame LCD-schermen, tv’s en pinautomaten; in combinatie met Light Management (Lm).

Do  Dental & Orthodontic Materials: materialen voor tandheelkunde; duurzaam, kleurecht en comfortabel; in combinatie met keramische materialen (Ce).

Ec  Energy Components: toepassingen in brandstofcellen, batterijen, zonnecellen; voor oliewinning en gasopslag.

Em  Electronic Materials: materialen die de prestaties van elektronische componenten, zoals batterijen en halfgeleiders, verbeteren; elektroden, elektrolyten, anodes, kathodes en membranen.

De 3M Littmann stethoscoop, met Bluetooth-technologie een innovatie in ausculatie én een toepassing van slimme materialen

Es  Electronics & Software: elektronica en programmatuur voor projectoren en stethoscopen (voorzien van Bluetooth-technologie); deze systemen vormen de ‘hersenen’ achter dergelijke producten; hierbij worden Electronic Materials (Em) gebruikt.

Fc  Flexible Converting & Packaging: vele toepassingen om producten bij de eindverwerking af te stemmen op klantwensen inzake vorm, grootte en verpakking; dit leidt tot minder verspilling.

Fe  Flexible Electronics: toepassingen voor elektronische schakelingen en flexibele polymere folies; in cartridges van inkjetprinter, harde schijven en beeldschermen; dit is een toepassing van folies (Fi).

Fi  Films: folies voor heldere LCD-schermen, verduisterde ramen/autoruiten en bescherming tegen graffiti.

Fl  Fluorinated Materials: materialen voor coatings, bijvoorbeeld in afdichtingen, pakkingen, brandstofslangen en elektronica.

Fs  Filtration, Separation, Purification: toepassingen voor het filteren en scheiden van vloeistoffen en gassen in farmaceutische stoffen, voedsel, chemische producten; ademhalingstoestellen en luchtfilters.

Im  Imaging: folies, inkten en programmatuur voor drukwerk, beeldschermen en bebording.

In – Inspection & Measurement: geavanceerde meetapparatuur die helpen om bij productieprocessen binnen de toegestane maatafwijking te blijven, die soms minder is dan de golflengte van licht; deze systemen worden, in combinatie met Process Design & Control (Pr), toegepast bij Precision Processing (Pp).

Is  Integrated Systems & Design: systemen (programmatuur, elektronica en mechanische elementen) die de functionaliteit en gebruiksvriendelijkheid van vele producten – van eenvoudig (plakbanddispenser) tot complex –verbeteren.

Lm  Light Management: toepassingen die de lichtval op producten beïnvloeden, zodat borden, wegmarkering en beeldschermen beter leesbaar zijn en veiligheidskleding beter opvalt.

Md  Medical Data Management: geavanceerde software en adviesdiensten voor het verwerken van medische gegevens in ziekenhuizen, in combinatie met Wound Management (Wo).

Me  Metal Matrix Composites: lichtgewicht materialen in installaties voor de opwekking en het transport van elektriciteit; in combinatie met keramische materialen (Ce).

Mf  Mechanical Fasteners: bevestigingsmaterialen die telkens weer vast- en losgemaakt kunnen worden; klittenband; in wegwerpluiers, transportmiddelen, gezondheidszorg, sportartikelen en elektrische producten; voor het maken ervan wordt gebruik gemaakt van Microreplication (Mr).

Mi  Microbial Detection & Control: materialen voor de strijd tegen micro-organismen; in chirurgisch hechtdraad en verbandmiddelen; voor de detectie van salmonella.

Mo  Molding: het gieten van hoogwaardige optische lenzen, schuurmiddelen en folies; in combinatie met Polymer Melt Processing (Pm).

Mr  Microreplication: het aanbrengen van fijnmazige structuren, die materialen nieuwe eigenschappen geven, zoals superkleine prisma’s in wegmarkering en beeldschermen; het maken van schuurmiddelen (Ab).

Nt  Nanotechnology: nanomaterialen voor coatings, tandheelkunde (vullingen en kronen), beeldschermen, lijmen en farmaceutica; in combinatie met keramische materialen (Ce). Nanodeeltjes zijn slechts enkele nanometers groot – een nanometer is een miljardste van een meter.

Nw  Nonwoven Materials: materialen voor medische tape, schuurmiddelen, geluids- en warmte-isolatie en waterfilters.

Op  Optoelectronics: toepassingen in netwerken voor het internet met hoge datasnelheid en betrouwbaarheid; in beeldschermen en sensoren voor gezondheidszorg, beveiliging en defensie; hierbij worden keramische materialen (Ce) toegepast.

Pd  Particle & Dispersion Processing: het maken en verdelen van deeltjes in vaste stoffen en vloeistoffen; voor schuurmiddelen, tandheelkunde, inkten en folies.

Pe  Predictive Engineering & Modeling: het voorspellen van eigenschappen van materialen die nog gemaakt moeten worden, in beeldschermen, elektrische schakelingen en radio frequency identification (RFID).

Pm  Polymer-Melt Processing: de verwerking van polymeren tot unieke moleculen in folies; in de gezondheidszorg, elektronica en beeldschermen; in combinatie met Molding (Mo).

Po  Porous Materials & Membranes: (half)doorlatende materialen voor luchtverversing, filters, brandstofcellen, pleisters en verbandmiddelen.

Pp  Precision Processing: efficiënte productie van folies van hoge kwaliteit.

Pr  Process Design & Control: speciale ontwerptechnieken zorgen voor hoge kwaliteit en de mogelijkheid om producten aan lokale wensen aan te passen; deze technieken worden, in combinatie met Inspection & Measurement (In), bij Predictive Engineering & Modelling (Pe) en Precision Processing (Pp) toegepast.

Rp  Radiation Processing: een speciale oppervlaktebehandeling van materialen met behulp van straling (UV-licht, elektronen, laser); in schuurmiddelen en folies.

Se  Sensors: sensoren die gevoelig zijn voor warmte, licht, druk, radiogolven, chemische of biologische stoffen; in biometrische meetapparatuur; hartbewaking.

Sm  Specialty Materials: materialen voor katalysatoren, harsen, gemakkelijk te reinigen coatings, elektrolyten en smeermiddelen; in combinatie met keramische materialen (Ce).

Su  Surface Modification: het aanbrengen van speciale oppervlakte-eigenschappen op materialen, zoals vloeistofdoorlatendheid, kleefkracht, hardheid en reflectie; in combinatie met Microreplication (Mr) en Vapor Processing (Vp).

Tt  Track and Trace: toepassingen voor radio frequency identification (RFID); voor het volgen van goederen tijdens transport, voertuigherkenning en voor uitleensystemen van bibliotheken; in combinatie met Flexible Electronics (Fe).

Vp  Vapor Processing: de verwerking van damp; coatings; in combinatie met Surface Modification (Su).

We  Accelerated Weathering: om te kunnen garanderen dat producten voor buitengebruik lang meegaan, worden materialen tijdens onderzoek aan versnelde slijtage onderworpen.

Wo  Wound Management: materialen in verbandmiddelen en chirurgische tape; voor sneller herstel en minder kans op infecties.

Je kunt de 3M technologieën hier nakijken.

Beste ondernemer, in welke technologie zoek jij een nieuwe toepassing van smart materials?
Doe mee aan Startupbootcamp Smart Materials!
Je kunt je tot 13 maart 2015 inschrijven via www.sbcsmartmaterials.com.