Elektroniikan erityisosaaminen on Suomen valtti

Suomella on useita ylpeydenaiheita. Puhtaan luonnon, laadukkaan koulutuksen, terveydenhuollon ja muiden usein mainittujen oheen kannattaa nostaa maailmanluokan tutkimus. VTT:n, yliopistojen, Tekesin, Akatemian ja yritysten muodostama ekosysteemi tuottaa innovaatioita eri toimialoille.

Suomessa on huippuluokan erikoisosaamista, mm. anturi- ja mittaustekniikkaan, mikroelektroniikkaan ja sen integrointiin, painettavaan elektroniikkaan ja terveysteknologiaan liittyen. Tarttumalla elektroniikan uusiin mahdollisuuksiin voimme kehittää IoT-tuotteita, digitalisoida perinteiset toimialat sekä luoda uutta liiketoimintaa ja työpaikkoja Suomeen.

Esineiden internet räjäyttää tarpeen antureille ja elektroniikan tutkimukselle

Viime vuosina teollisuudessa Suomessa ja maailmalla on ollut menossa teollisen internetin nousu. Esineiden internet (engl. ”Internet of Things”, IoT) tuo entistä monimuotoisempia laitteita internetin pariin ja nostaa automaation uudelle tasolle. Tällä hetkellä esitellään ensimmäisiä julkistuksia esimerkiksi itsestään liikkuvista autoista ja laivoista sekä hoivaroboteista. Suuri osa visioista edellyttää toteutuakseen huomattavaa määrää antureita ja laitteisiin integroitua elektroniikkaa.

Elektroniikkaperustaisen tutkimuksen ja innovoinnin tarve korostuu, ja siinä me suomalaiset olemme erinomaisia. Suomi ei kilpaile puolijohde-elektroniikan massavalmistuksessa tai kulutuselektroniikassa. Nousemme maailman kärkeen, kun puhe siirtyy erikoisosaamista vaativiin antureihin, niiden materiaaleihin, valmistusprosesseihin ja soveltamiseen.

Ruoka-aineiden analysointia sata kertaa aiempaa edullisemmin

VTT on vahvasti mukana elektroniikka-alan soveltavassa tutkimuksessa. Olemme kehittäneet mm. Fabry-Perot-interferometriaa, jolla voidaan mitata ainutlaatuisella tavalla esimerkiksi ilman saasteita, ruoka-aineita tai vaikkapa ilmakehän tilaa avaruudesta. Spectral Engines Oy on sittemmin kaupallistanut Fabry-Perot-interferometriin perustuvan mikrospektrometriteknologian, jolla analytiikkaan soveltuva spektrometri voidaan toteuttaa 10–100 kertaa aiempaa halvemmalla.

Spectral Engines voitti äskettäin pääpalkinnon 800 000 euroa EU:n järjestämässä Food Scanner -kilpailussa. Palkitussa konseptissa yhdistyvät infrapunaspektrin tunnistusmoduuli, kehittyneet algoritmit, pilvipalvelu sekä materiaalikirjasto, joiden avulla käyttäjä voi mitata esimerkiksi ruoka-aineiden pääkomponentit ja kokonaisenergian.

Painettava elektroniikka on nousussa

VTT aloitti 2000-luvun alkupuolella painettavan elektroniikan tutkimuksen ja investoi merkittävästi myös pilottilinjoihin. Riskinotto kannatti ja olemme nyt maailman kärjessä, kun on aika soveltaa painettavaa elektroniikka ja rakentaa tutkimuksen perustalle uusia tuotteita sekä liiketoimintaa. Elektroniikka sulautuu tuotteiden pintoihin ja noudattaa niiden kolmiulotteisia muotoja. Orgaaniset aurinkokennot tai sisätilojen valaistus voivat olla osa arkkitehtuuria rakennuksissa tai vaikkapa auton sisätilojen muotoilussa.

Esittelimme hiljattain Pilkingtonin kanssa linja-auton tuulilasiin laminoidun näyttöelementin. Painettava elektroniikka integroituu syvälle perinteisiin tuotteisiin tuoden niihin lisäarvoa. Tätä mahdollisuutta ja etumatkaa meidän ei kannata jättää ulkomaiden hyödynnettäväksi!

Pikadiagnooseja paikan päällä

VTT:llä on kyky yhdistää lääketieteen, kemian, painotekniikan ja mittaustekniikan osaaminen uusiksi ja kilpailukykyisiksi tuotteiksi. Eräs kiinnostava painetun elektroniikan sovellusalue löytyy terveydenhoidon alueelta. Niin kutsuttu ”point-of-care”-diagnostiikka tarkoittaa diagnoosien tekemistä paikan päällä eikä perinteisellä tavalla laboratorio-olosuhteissa. Painettua elektroniikkaa hyödyntävät kertakäyttöiset pikadiagnoosit säästävät sekä aikaa että rahaa.

Tuotteet ovat halpoja ja näyttävät yksinkertaisilta, mutta kun alkaa miettiä, miten milligramman tuhannesosan näytemäärää hallitaan ja siitä ilmaistaan luotettavasti haluttu sairaus tai vaikkapa veren alkoholipitoisuus, havaitsemme selkeän roolin tutkimukselle ja osaamiselle. Esimerkkinä: Promilless on muutaman euron hintainen kuluttajatuote, jonka avulla epätietoinen voi itse testata ajokuntonsa sylkitestillä. Testi on käyttäjälle yksinkertainen, mutta sen takana on vuosien tutkimustyö.

Tarvetta elektroniikan tutkimusohjelmalle

Suomessa on huomattava joukko elektroniikan, fotoniikan ja painettavan elektroniikan teknologioita hyödyntäviä kasvuhakuisia start-up-yrityksiä, esimerkiksi Printocent-yritysklusterin vauhdittamana. Niistä syntyy vientituotteita, kannattavaa liiketoimintaa ja työpaikkoja, joita Suomi tarvitsee.

Vaikka elektroniikan ja mittaustekniikan innovointi on hyvässä vauhdissa, olisi tilausta uudelle koko Suomen voimat yhdistävälle kasvuhakuiselle tutkimusohjelmalle. Elektroniikkatutkimuksen julkinen rahoitus on vähentynyt huomattavasti, ja viimeisin Tekesin ohjelma tällä alueella oli vuonna 2005 loppunut ELMO.

Alan toimijoiden yhteistyönä toteutettavan ohjelman tavoitteena pitäisi olla uusia tuotteita ja tuotantoa Suomeen. Tuotantokyvykkyys liittyy oleellisesti esimerkiksi painettavan elektroniikan teollistamiseen. Digitalisoidaan Suomi ja perinteiset toimialat elektroniikalla!

Jussi Paakkari VTT

Jussi Paakkari
Vice President, Sensing and integration

Special competence in electronics is Finland’s ace in the hole

Finland has several things to be proud of. In addition to the clean nature, high-quality education, health care and many other oft-mentioned things, we should bring up our world-class research. The ecosystem formed by VTT Technical Research Centre of Finland Ltd, universities, Tekes – the Finnish Funding Agency for Innovation, the Academy of Finland and companies produces innovations for different industries.

Finland possesses top-grade special competencies, for example in the fields of sensor and measurement technology, microelectronics and their integration, printed electronics and health technology. By grasping the new opportunities of electronics, we can develop IoT products, digitalise traditional industries and create new business and jobs in Finland.

The Internet of Things will explode the demand for sensors and electronics research

Over the last couple of years, the industrial Internet has been on the rise in Finnish and global industry. The Internet of Things (IoT) will connect increasingly varied devices to the Internet and bring automation to a whole new level. The first autonomous cars and ships, as well as care robots, are currently being introduced. In order to become a reality, a majority of the visions requires a significant number of sensors, and electronics integrated into the devices.

The need for electronics-based research and innovation is emphasised, and that is something we Finns excel at. Finland does not compete in the mass production of semiconductor electronics, or in consumer electronics, but once we start talking about sensors requiring special know-how, and their materials, manufacturing processes and applications, we are a world leader.

Analysis of foodstuffs at one hundredth of the price

VTT is strongly involved in applied research in the electronics industry. We have developed, for example, a Fabry-Perot interferometer that can be used to measure, e.g. air pollutants, foodstuffs or, let us say, the condition of the atmosphere from the space in a wholly unique way. Since then, Spectral Engines Oy has commercialised microspectrometer technology based on the Fabry-Perot interferometer that allows the implementation of a spectrometer suitable for analytics at one tenth to one hundredth of the price.

Spectral Engines recently won the main prize, EUR 800,000, in the Food Scanner competition arranged by the EU. The awarded concept combines an infrared spectrum identification module, advanced algorithms, a cloud service and a materials library that allow the user to measure, for example, the main components and total energy of foodstuffs.

Printed electronics are on the rise

In the early 2000s, VTT began research in printed electronics and also made a significant investment in pilot production lines. The risk paid off and today, when it is time to apply printed electronics and build new products and business on the foundation laid down by the research, we are a global frontrunner. The electronics meld into the surfaces of the products and follow their three-dimensional shapes. Organic solar cells or interior lighting can be a part of building architecture or the interior design of cars.

We recently introduced a display element laminated into the windscreen of a bus with Pilkington. Printed electronics are deeply integrated into traditional products, giving them added value. We must not squander this opportunity and headway and allow other countries to reap the benefits!

Rapid diagnoses on the spot

VTT possesses the ability to combine know-how in medical science, chemistry, printing technology and measurement technology into new and competitive products. One interesting application area for printed electronics can be found in the health care sector. The so-called ‘point-of-care diagnostics’ means making diagnoses on the spot instead of in laboratory conditions as in the traditional method. Disposable rapid diagnoses utilising printed electronics save both time and money.

The products are cheap and look simple, but when you start to consider how a sample of one thousandth of a milligram is managed, and how a specific illness or, for example, the blood alcohol content is reliably indicated, a clear role for research and competence becomes evident. For example: Promilless is a consumer product that costs a couple of euros and allows an uncertain driver to test their driving condition with a saliva test. The test is simple for the user, but it is based on years of research.

Need for an electronics research programme

There is a significant number of growth-oriented start-ups utilising electronics, photonics and printed electronics technologies in Finland, boosted by the Printocent company cluster, for example. They create export products, profitable business and jobs – which Finland needs.

Although innovating in electronics and measurement technology continues apace, there exists a need for a growth-oriented research programme that would bring together the resources of entire Finland. Public funding of electronics research has decreased radically, and the latest Tekes programme in this sector was ELMO that ended in 2005.

The goal of the programme jointly implemented by the actors in the sector should be the creation of new products and production in Finland. Manufacturing capability is fundamentally connected to the industrialisation of printed electronics, for example. Let us digitalise Finland and the traditional industries with electronics!

Jussi Paakkari VTT

Jussi Paakkari
Vice President, Sensing and integration