Download het artikel in 
ENGINEERINGNET.BE - Binnen de vakgroep Toegepaste Natuurkunde van de Ingenieursfaculteit begon hij in 1990 ‘van de grond af’, met een leeg laserlab. In 1995 riep Thienpont de eerste masteropleiding burgerlijk ingenieur in fotonica in het leven. “Onmiddellijk telden we een vijftiental studenten.”
De centen waren heel beperkt. Van het ene FWO project naar het volgende, van niet-lineaire optica naar kortepulslasers naar … Een handvol jaren later kwamen er nieuwe optische tafels en lasers. De eerste cleanroom kwam er vijftien jaar later. En dan nog van een klasse 5 (100.000 deeltjes van 0,1 µm per m3). “Vandaag heeft het lab 8 miljoen euro aan optische meetapparatuur met nanoprecisie staan. Nieuwe apparatuur motiveert studenten.
Met het laserlab groeiden we van één naar zeventig mensen.” B-PHOT’s onderzoeks- en innovatiecenter bevindt zich sinds 2013 op de campus Gooik. Het 4.000 m2 center beschikt over een componentenlijn die 20 à 25 miljoen euro waard is en die als pilootlijn (proto-typering en beperkte productievolumes) kan fungeren voor free-form optica, met toepassingen in glas, kunststoffen en halfgeleidermaterialen.
Belangrijker dan elektronica
Pure fotonica bestrijkt het elektromagnetische spectrum van extreme uv (bij 124 nm tot 10 nm) tot het verre infrarood bij golflengtes van 15 µm tot 1 mm en nog wat verder richting de THz-frequentie waar je met elektronica niet snel genoeg meer kunt schakelen. “Fotonica worstelde steeds al met de perceptie dat het geen discipline of sector op zich is. Fotonica, de wetenschap en technologie die innoveert met lichtdeeltjes of fotonen, werd afgezet tegen opto-elektronica en elektro-optica.
Dat is een probleem”, zegt Thienpont die zo’n erkenning wél bepleit. “Vandaag is fotonica in Europa belangrijker dan elektronica. Het gaat om zo’n 5.000 bedrijven met 350.000 mensen. Direct en indirect maakt fotonica zo’n 10% van het BNP in de EU-landen. Fotonica zorgt bovendien voor een paradigmabreuk. Het is een ‘key enabling’ technologie voor ontwikkelingen in ledverlichting, LIDAR (automotive, positionering …), datacom, agro & food …”
Samenwerken met de industrie
“De industrie zat duidelijk niet op ons te wachten”, zegt Thienpont. Hij herinnert zich met technisch journalist Alfons Calders, toen hoofdredacteur van Technisch Management, een rondetafel te organiseren met bedrijven als Barco, Umicore, OIP … “Zij wilden breed gevormde ingenieurs die ze zelf wel zouden specialiseren. Een paar jaar later klopten ze bij ons toch aan de deur. Ik kon hun geen fotonica-ingenieurs geven, omdat ze allen een doctoraat waren begonnen. Wie later wél naar de industrie trok, keerde meestal niet lang daarna terug naar het nest voor intensieve samenwerking.”
Daarbuiten was immers de woestenij. “In 1996 kwamen we met ons curriculum voor het eerst naar buiten op de Flanders Technology beurs. Gaston Maggetto, hoogleraar elektromechanica aan de VUB, die op de beurs geprogrammeerd stond om zijn elektrische voertuigen te showen, moest afzeggen. Wij vulden de vrijgekomen 100 m2 met onze laboapparatuur.” De eerste samenwerkingen met de industrie kwamen er in 1997 nadat Barco Elbicon overnam. Het bedrijf bouwde voedselsorteermachines met leds en visuele inspectietechnieken, maar had ook toepassingen voor de recyclage-, tabaks- en delfstoffenindustrie. Volgden ook bedrijven als BEST dat later Tomra werd. Onder Hugo Vandamme, CEO van Barco, werkte het lab algauw mee aan de ontwikkeling van medische displays en laserprinters.
‘Test before invest’
Er waren al eens internships bij bedrijven “maar niet veel. Wat wij deden was gewoon té ver van hun bed.” Een aantal bedrijven, zoals TE Connectivity, sterk in fiberverbindingen, was een uitzondering. “Wel investeerden bedrijven in ons, als een vroege vorm van co-ontwikkeling en -innovatie. Daardoor waren we vrij snel goed toegerust.” Dat pad bleef hij volgen als access center voor bedrijven die er terecht kunnen om testen te doen zonder in apparatuur te hoeven investeren. “Vandaag is ‘test before invest’ een belangrijke slogan.”
PhotonHub Europe
Sinds 2004 coördineert Thienpont verschillende EU-projecten die een netwerk van uitmuntendheid in fotonica uitbouwen. Na het inventariseren (wie doet wat waar en wie zijn de betrouwbare partners die geen lucht verkopen?) volgde het integreren van technologieplatformen. In een verdere stap ondersteunde het lab fotonica-kmo’s. Het Europese ACTPHAST project, dat in november 2013 gelanceerd werd, zette een expertisecenter op dat Europese kmo’s adviseerde en fotonica-ondersteuning bood. Op vier jaar tijd haalde het 70 miljoen euro risicokapitaal op voor de sector.
B-PHOT coördineert vandaag PhotonHub Europe waarin het EU Horizon 2020 programma 19 miljoen euro investeert om fotonicatechnologieën sneller en slimmer te ontwikkelen bij kmo’s en 1.000 nieuwe hightech jobs te creëren in de EU en tegen 2025 een miljard euro inkomsten en venture kapitaal aan te trekken. De hub integreert de technologieën, faciliteiten, expertise en ervaring van 53 competentiecentra als een one-stop-shop oplossing, met Brussel als front-office. Hij levert ook ondersteuning in coaching/training, test before invest en bij het vinden van investeerders. “We willen de fotonica-expertise sneller van de universiteit tot bij het bedrijfsleven brengen, en dat van TRL3 tot TRL8.”
Taakverdeling en technologie-soevereiniteit
“Het onderzoek dat we vandaag doen vergt zo’n spectaculair dure apparatuur dat geen enkel center zich dat alleen kan permitteren.” Een onderlinge taakverdeling en virtuele aanpak maken dingen mogelijk. Zo bouwt B-PHOT zijn expertise rond free-form optics verder uit, terwijl de Technische Universiteit Eindhoven zich focust op Indium Phosphide gebaseerde fotonische componenten. De Photonics Packaging and Integration Group aan de Ierse Tyndall National University bouwde een ruime expertise op in verpakkingsoplossingen.
“Door samenwerken kunnen we de kosten verdelen en onafhankelijk een technologische soevereiniteit in Europa bewaren.” Soms is er daarvoor toch meer nodig. Zo stak de Nederlandse overheid vorig jaar 20 miljoen euro toe aan de TU/e-spin-off SMART Photonics, die Indium Phosphide gebaseerde fotonische componenten produceert, om te voorkomen dat deze generatieve technologie in buitenlandse handen zou komen. “We zagen het al vaker dat bedrijven worden overgenomen. Denk fotovoltaïsche cellen, ledverlichting, Oleds, chips … Die industrie zit nu in Azië. Gelukkig is niet alles met geld te koop en komt de EU tussen.” Een voorbeeld van zo’n te beschermen technologieën ziet Thienpont in de epitaxiale groeitechnieken die moleculaire lagen op chips bouwen.
Oplossing zoekt probleem
Hij was acht toen de eerste man voet op de maan zette. Hij is opgegroeid met Startrek (de originele serie) met laserblasters en fotonmissielen, met professor Gobelijn en zijn vliegende bol uit de Jommeke strips. Met zijn scheikundedoos bouwde hij raketten. Lucifer aan de lont en lopen. Het duivenkot van zijn opa was zijn labo. “Ik mag van geluk spreken dat ik nog al mijn vingers heb.” Met vrienden trok hij naar de vuilnisbelt om er motoren uit kaders te vijzen. “We bouwden een hovercraft waarmee we van de grond kwamen.” Hij sloopte radio’s om de transistoren te ontleden. “Door dingen te creëren, leer je begrijpen… en omgekeerd.”
Scheikunde, mechanica, elektriciteit … “Ik had de brede interesse van de renaissance ingenieur.” Natuurkunde deed hij het liefst. De wiskunde nam hij erbij. “Het duurde heel lang voor ik doorhad waartoe die wiskunde diende”, geeft Thienpont toe. “Waarom wordt wiskunde trouwens niet gegeven door een ingenieur die tegelijk de toepassingen ervan kan toelichten? Zonder praktische toepassing blijft ze voor velen een lege doos.” Na het atheneum trok hij naar de VUB en werd er burgerlijk ingenieur werktuigkunde elektrotechniek. Naast het nucleaire luik kreeg hij ook ‘avant-gardistische optica’. “Professor Roger Van Geen zei in 1980: "De toekomst is voor de lichttechnologie.” Lasers waren toen echter vooral nog een oplossing op zoek naar een probleem. De fotonica die we vandaag kennen, bestond niet. Er was geen unieke verkooppropositie.”
Knokken
Achteraf lijkt zijn pad logisch en vanzelfsprekend. Als door de toekomst getrokken. Maar zijn eerste jaren zag hij keihard af. “Ik leerde presteren. Mijn doctoraat bestond twee jaar lang uit het zoeken naar een onderwerp om het dan de volgende twee jaar uit te werken.” De uitdaging als post-doc en jonge prof bestond er in een curriculum op te bouwen “tegen de stroom in. Overal ontmoette ik tegenkanting” om een samenwerking met bedrijven uit te bouwen. “Eén harde strijd. Jij verhoert je aan de industrie, verweet me menig collega.”
Het positioneren van het lab op Europees niveau bleek de ene uitdaging na de andere. Maar ook dat lukte hem. Het succes en de groei van het lab zorgden voor nieuwe uitdagingen. Brussel was volgebouwd. Niet zonder slag of stoot haalde hij het lab een kwarteeuw na de oprichting van B-PHOT naar een eigen campus in Gooik. Een investering van 20 à 25 miljoen euro.” Sinds begin 2020 financiert de Japanse fotonicareus Hamamatsu Photonics de fotonica-innovatieleerstoel bij B-PHOT.
Jong bloed
Thienpont gaat er prat op dat de helft van zijn medewerkers vrouw zijn, en dat reeds vanaf de start en op alle niveaus in de onderzoeksgroep. “Ik werk graag met dames. Ze zijn zeer nauwgezet en hebben een scherp analysevermogen.” Toen het lab van start ging was de apparatuur roestig, vuil, keramische tegels als vloer … “Mannen rookten toen nog pijp in het lab en bliezen hun rook over de tafel om de laserstraal te doen oplichten. Dat is nu anders.” Het is er clean.
De absoluut grootste uitdaging bestaat er volgens Thienpont in ‘jong bloed’ aan te trekken dat met hart en ziel voor burgerlijk ingenieur wil studeren. “Ik zie de kwaliteit van de instroom zienderogen achteruit gaan.” Niet alleen de kennis van de wiskunde maar ook de ‘passie’ voor ingenieurswetenschappen zakken. “Er zijn andere dingen in het leven van de Vlaamse ingenieursstudent.” Dat heeft verstrekkende gevolgen “en het zal nog erger worden. Zo’n tien à vijftien jaar geleden telden we 15% buitenlandse medewerkers bij B-PHOT. Vandaag zijn er dat 85 à 90%. Onze onderzoeksgroep telt zeventien verschillende nationaliteiten”, telt Thienpont.
Gestructureerd aan STEM doen
“We moeten meer doen aan STEM en op een gestructureerde manier. Je moet daarvoor topleraren aantrekken en verlonen. STEM is heel arbeidsintensief en kost gigantisch veel geld. Ik hoor het de politici graag zeggen, dat Vlaanderen alleen zijn ‘grijze materie’ heeft. Maar je mag het nauwelijks nog hebben over ‘best in class’. Rankinglijsten worden niet meer opgesteld. Vergelijken mag niet. Het kost inspanning om een goeie student te zijn! Waar blijft de fierheid? Het afschaffen van de ingangsproef heeft het omgekeerde effect van wat beoogd werd.”
Thienpont herinnert zich zijn ingangsproef. “We zaten met 300 in de aula. De prof zei: ‘Kijk links en rechts. Slechts één van jullie drie zal het halen. Maar van de honderd die het haalden, gingen er negentig door naar de tweede kandidatuur.” Je moest wel je vakantie opofferen om je op het ingangsexamen voor te bereiden. “Vandaag moeten we bij het begin van het academiejaar iedereen weer opkrikken en het uitvalpercentage is verschrikkelijk. Ik hou echt mijn hart vast. Het is zeer schrijnend. Van de jeugd moeten we strakheid en professionalisme verlangen.”
door Luc De Smet
Kader: Photonics Explorer & STEAM Academy
“We gingen de Europese toer op met een EU-gesponsorde Photonics Explorer kit die lasers, leds en polarisatoren bevat waarmee de basisprincipes van de fysica geïllustreerd kunnen worden. De kit is in zeventien talen vertaald. Er zijn al 3.500 kits verdeeld, goed om 100.000 leerlingen per jaar in de klas individueel te laten experimenteren. Wij leiden ook leraren op”, zegt Hugo Thienpont, die wel beseft dat deze multiplicator maar een druppel op een hete plaat is. Maar het blijft hier niet bij. “In Gooik verbouwen we de oude jongensschool, op zo’n 500 m van ons lab, om er tegen 2024 een STEAM Academy met een fablab, biolab en duurzame hightech groeituin 5.0 in onder te brengen. Doelpubliek zijn onderwijzers en leerlingen lagere en middelbare school. Onze onderzoeksgroep zal ook mensen afvaardigen. Alles met de middelen die we zelf genereren.”
Kader: Ingenieurs leven van problemen
De impact van Covid is niet te ontkennen. Minder mensen in de labs. Er zijn vertragingen bij de toegang tot toestellen. Er zijn ook opportuniteiten. Buitenlandse studenten kunnen een digitale master aangeboden worden “maar wij willen ook hands-on kunnen verschaffen”, zegt Hugo Thienpont. Een en ander zou via augmented en virtuele realiteit kunnen “maar die technologieën zijn zeer duur en terwijl je die faciliteiten opzet, doe je geen onderzoek. Veel collega’s missen het echte contact met de studenten. Hybride vormen van lesgeven zijn mogelijk maar voor ingenieurs blijft het fingerspitzengefühl nog steeds belangrijk. Team spirit ook, waarbij je van elkaar leert en elkaar vertrouwt in de samenwerking. Onderzoek is een excuus om met mensen intensief samen te werken. Ingenieurs leven van problemen. Ze zijn gemaakt om ze op te lossen.”
