Ieder jaar beginnen er in de lage landen tientallen techstart-ups, die grootse dromen hebben, maar technische hobbels moeten overwinnen om die waar te maken. In dit artikel bespreken we waar start-up Tapp.online zoal tegenaan loopt bij het ontwikkelen van zijn 'slimme papier'.
Het aantal iot-apparaten groeit als kool. Steeds meer producten die voorheen offline waren hebben chips en sensoren gekregen, waardoor ze verbinding kunnen maken met het internet of things. Papier bleef daar tot nu toe buiten. Toen Niels Postma in een drukkerij werkte en de hele dag met papier bezig was, vroeg hij zich af waarom er nog geen slim papier bestond. Het leek simpel: je stopt wat technologie in papier en kan het zo gebruiken voor een hoop iot-toepassingen. Bijvoorbeeld door papier in te zetten als datalogger of met een nfc-chip te laten verbinden met telefoons. Bovendien is papier volledig recyclebaar en dus milieubewuster dan plastic en metalen iot-producten. Toch bleek het nog een fikse uitdaging om papier voor dit doel geschikt te maken.
- Bedrijf: Tapp.online
- Opgericht: 2020, Leeuwarden
- Initiatiefnemers: Niels Postma en Fabian Hijlkema
- Product: Papier waar chips en sensoren in geplaatst worden voor iot-toepassingen
- Productiefase: Papieren dataloggers worden al in gebruik genomen; andere toepassingen zijn nog in ontwikkeling
- Prijs: Verschilt per toepassing en klant; één papieren datalogger kost de klant ongeveer 10 tot 25 euro
:strip_exif()/i/2005293524.jpeg?f=imagenormal)
Postma werkte naast zijn reguliere werkzaamheden in de drukkerij zelfstandig aan het concept. Hij begon met nfc-chips in papier te stoppen. Door die chip met een mobiel te lezen kon er een weblink geopend worden. De drukkerij vond het een goed idee en besloot zulk papier aan te bieden. Pootaardappelexporteur HZPC kwam vervolgens met de vraag of het ook mogelijk is om een temperatuursensor in dat papier te verwerken. Een datalogger maken van papier, dus. De markt van dataloggers voor zendingen is een miljardenindustrie, omdat tal van producten temperatuurgevoelig zijn. Vervoerders en groothandelaars willen bewijs dat hun producten niet onder of boven bepaalde grenswaarden zijn geweest, en daarvoor dienen dataloggers. Huidige dataloggers zijn van plastic en daardoor niet milieuvriendelijk, dus HZPC zag er wel wat in om er een papieren versie van te laten maken. De drukkerij ging mee in het voorstel en gaf Postma de taak om dat voor elkaar te krijgen.
:strip_exif()/i/2005286324.jpeg?f=imagenormal)
Omdat Postma niet over de vereiste technische kennis beschikte, bracht hij Fabian Hijlkema erbij, zijn oude schoolvriend. Hijlkema had ondertussen een eigen bedrijf waarvoor hij als grafisch ontwerper veel met coderen bezig was, maar ook van knutselen met hardware had hij verstand. De uitdaging om sensoren in papier te verwerken werd daarom in zijn schoot geworpen.
Klein en recyclebaar
Chips in papier stoppen wordt al vaker gedaan, dus dat was zo moeilijk niet. De rfid-tags zijn bijvoorbeeld niet uniek, waardoor zaken als zelfupdatende vliegtickets en voedseletiketten al een aantal jaar in papier gestopt worden. Voor de dataloggers die het aardappelbedrijf wilde, waren echter ook sensoren en batterijen nodig. Die in papier verwerken, was andere koek. Een van de grootste uitdagingen was dan ook sensoren vinden die klein genoeg waren om in papier gestopt te worden, vertelt Hijlkema. "We zijn begonnen met grote developmentboards, vergelijkbaar met Arduino, die natuurlijk nooit in papier verwerkt zouden kunnen worden en van plastic zijn, en zo zijn we beetje bij beetje gaan downscalen." Hierbij was het vooral een kwestie van kijken naar de verschillende sensoren die al op de markt waren. Tot dusver verwerkt de start-up drie sensoren in papier: een losse temperatuursensor, een luchtvochtigheid-en-temperatuursensor en een schokken-en-tiltsensor. Het papier is door de sensoren wel enigszins dik. Volgens de oprichters voelt het aan als een dunne, kartonnen doos.
:strip_exif()/i/2005286308.jpeg?f=imagegallery)
Het product moest ook volledig recyclebaar zijn, vonden Postma en Hijlkema. Dat is een van de grootste sellingpoints van papieren dataloggers ten opzichte van de plastic doosjes met pcb-boards die normaliter gebruikt worden. De batterij bestaat dan ook uit niet veel meer dan geprinte inkt. Dat is niet bedacht door Tapp.online, maar is ontworpen naar Zwitsers voorbeeld.
Grofweg werkt dit door gebruik te maken van een mengsel van zink, grafiet en met zout geïmpregneerd papier. Door de cellulose in het papier aan wat water bloot te stellen, vormt dat het elektrolyt, waardoor stroom opgewekt kan worden. Zo ontstaat er een soort wegwerpbatterij. Omdat de papieren datalogger single use is, werkt deze manier voor deze usecase prima. Bij het recyclen wordt het inkt er gewoon uitgefilterd bij het de-inkingproces, een normaal proces bij de verwerking van papier. "De resterende elektronica wordt er op eenzelfde soort manier uitgefilterd als een nietje uit drukwerk", vult Hijlkema aan.
Postma en Hijlkema zagen veel potentie in het idee en besloten om buiten de drukkerij zelfstandig verder te werken aan het dataloggerproduct. Hijlkema tovert de uiteindelijke hardware tevoorschijn die gebruikt wordt voor de papieren datalogger. "De 'H' is een geprinte batterij. Verder zit er een sensor bij en een nfc-chip die de informatie van de sensor opslaat en communiceert via zijn protocol." De hardware is niet door Tapp.online gemaakt; hiervoor is een extern bedrijf ingeschakeld.
Het is de bedoeling dat er uiteindelijk steeds meer in-house gemaakt wordt, laat Hijlkema weten. "Dan hebben we meer vrijheid in het ontwerp en kunnen we in de toekomst meer eigen chips maken." Meetsensoren die momenteel nog niet bruikbaar zijn, kunnen zo gemodificeerd worden. Hijlkema geeft als voorbeeld CO2-sensoren. Die zijn niet bedoeld voor het loggen van een zending, maar zouden bijvoorbeeld in de vorm van een interactieve poster in een vergaderruimte geplaatst kunnen worden om te kijken naar de CO2-gehaltes van de ruimte. Een andere optie is om sensoren die nog niet bestaan from scratch te ontwikkelen, maar dat is een meerjarig proces waar Tapp.online nu nog niet mee bezig is. Volgens Hijlkema heeft de start-up voorlopig zijn handen vol aan de reeds bestaande sensoren.
:strip_exif()/i/2005286306.jpeg?f=imagegallery)
Clouddatabase
Om de data die wordt gemeten uit de sensoren te krijgen en in een database, heeft Hijlkema een datacloudplatform ontwikkeld: Cnnct.cloud. "Dat hebben we snel op poten gezet toen HZPC ons vroeg de temperatuursensor te maken." Het cloudplatform moest zo toegankelijk mogelijk gemaakt worden, omdat het de bedoeling was dat iedereen met een smartphone de data uit kan lezen. Wanneer je de nfc-chip leest, wordt er een webapplicatie geopend op de smartphone waarop alle gemeten datapunten zichtbaar zijn. "Hiervoor is speciale firmware geschreven voor op de nfc-chip, zodat de data op die chip telkens aangepast wordt op basis van de data die de sensor verzamelt”, aldus Hijlkema. “Het is dus eigenlijk een variabele nfc-chip."
De database draait op Fauna, een soort samensmelting tussen een relational- en noSQL-database. "De code hebben we zelf geschreven in node.js en JavaScript, maar het onderhoud van de servers wordt aangeboden door een extern bedrijf." Hijlkema zegt dat ze met het platform nu langzaam van prototype naar een meer uitgebreid en verfijnd product aan het toewerken zijn. Zo begon het platform met enkel de api voor de temperatuursensor, maar zijn er momenteel drie sensoren en dus drie api’s. Naar verwachting blijft dat aantal de komende jaren gestaag stijgen.
/i/2005286332.png?f=imagenormal)
Weg van papier
Hoewel de start-up nog maar zo’n twee jaar bestaat, hebben Postma en Hijlkema al de aandacht weten te trekken van een aantal grote bedrijven. Na de afgelopen CES is het balletje gaan rollen. Zo heeft Microsoft sindsdien al interesse getoond in de technologie van Tapp.online, al is de start-up nog zoekende naar een toepassing die een toegevoegde waarde heeft voor de techgigant. Hijlkema: "We kunnen wel temperatuursensoren in het Microsoft-gebouw ophangen, maar ze kunnen ook gewoon op de thermostaat kijken en dan weten ze ook hoe warm het is." Daarom werkt Tapp.online momenteel vooral nog samen met bedrijven die zendingen regelen, want daarbij is de waarde volgens de co-founder evident. Onder meer Nestlé werkt voor dit doel sinds kort samen met de start-up.
Om ervoor te zorgen dat ze meer bedrijven kunnen bedienen, en niet alleen bedrijven die werken met zendingen, zijn er naast de datalogger nog een hoop toepassingen waar Tapp.online in de zijlijn mee bezig is. De CO2-sensor van eerder is daar een voorbeeld van. Een ander idee dat Hijlkema noemt, is om stikstofsensoren in stallen te plaatsen en op zo’n manier de waardes te meten. Er wordt ook gedacht aan toepassingen buiten papier. Want als het mogelijk is om temperatuursensoren te plaatsen in papier, kan dat ook in andere producten, is de gedachte. Een voorbeeld zijn bus- en treinstoelen, waar in het stof sensoren geïntegreerd kunnen worden. "Zo kun je op basis van de temperatuur kijken of daar iemand zit." Je zou dan bijvoorbeeld via de NS-app precies kunnen zien hoe druk een bepaalde trein is.
/i/2005292808.png?f=imagenormal)
Energie uit straling
Dat is echter niet de enige verbetering waar de start-up aan denkt. Zo zijn ze ook aan het testen met een versie die geen inktbatterij vereist. Dat wordt klaargespeeld met sensoren die hun energie uit straling halen en informatie terugsturen naar een bridge of gateway. Dit is niet bedoeld voor de dataloggertoepassing, omdat de sensoren daarbij steeds van hot naar her gaan. Deze technologie kan enkel gebruikt worden wanneer de sensoren op één plek blijven, bijvoorbeeld in een warenhuis.
De ontwikkeling hiervan staat nog in de kinderschoenen. Er is momenteel slechts één bedrijf mee bezig en daar is Tapp.online een samenwerking mee aangegaan. Er zijn nog een hoop hiccups om op te lossen, vertelt Hijlkema. "Als je energie wilt halen uit straling, is het nu nogal gevoelig voor wanneer iets net verkeerd staat of geblokkeerd wordt, bijvoorbeeld wanneer er een apparaat tussenstaat dat die straling afvangt. Dan krijgen de sensoren niet genoeg energie en kan het best een tijd duren voordat deze de data kunnen terugsturen naar de bridge."
Wanneer het werkt, kunnen deze batterijloze sensoren ook werken als een soort gps-tracker. Als er in een ruimte meerdere bridges opgehangen worden, kan daaruit opgemaakt worden waar de sensor zich ongeveer bevindt. Er moet dan gekeken worden naar de specifieke bridge waarmee de sensor op dat moment verbinding maakt. Bij het festival Into The Great Wide Open gaat Tapp.online dit voor het eerst grootschalig testen door een sensor in de keychain van een groep bezoekers te plaatsen. Dit gebeurt in samenwerking met Innofest, een organisatie die start-ups helpt innovaties te testen in de praktijk. Tapp.online hoopt te kunnen meten waar bezoekers precies staan op het festivalterrein en wat de omgevingstemperatuur is.
Datapuntdomper
Tapp.online werkt aan verschillende toepassingen, maar naast de datalogger is geen enkele toepassing vergevorderd. Hijlkema gelooft dat hun slimme papier op termijn meer dan de helft van de dataloggers volledig zou kunnen vervangen. Het is dan ook de toepassing met de meeste potentie. "Ons product is alleen ontoereikend bij gevallen waar zeer precieze sensoren nodig zijn met veel geheugen. Dan moet er een dedicated, actieve datalogger aan te pas komen." Bij de temperatuursensoren van de papieren datalogger is de precisie bijvoorbeeld 0,2 graden, dus wanneer bedrijven meer cijfers achter de komma nodig hebben, kan Tapp.online ze niet verder helpen.
Verder is de chip van de papieren datalogger passief, omdat de data pas uitleesbaar is wanneer er een telefoon tegenaan gehouden wordt. Het is daardoor niet mogelijk om in real time te communiceren met de datalogger. Wanneer klanten gedurende de reis continu de data beschikbaar willen hebben, is dat dus ook niet mogelijk met papier. Het gaat bij beide voorbeelden echter maar om een klein percentage gevallen, meent Hijlkema.
:strip_exif()/i/2005286228.jpeg?f=imagenormal)
Hoewel een papieren datalogger volgens Hijlkema de potentie heeft om de meeste dataloggers te vervangen, vindt de co-oprichter dat het huidige papieren product van Tapp.online nog niet zover is. Dat ligt voornamelijk aan de maximale hoeveelheid datapunten die verwerkt kunnen worden. Momenteel zijn dat er bij Tapp.online voor de temperatuursensor ongeveer 160, terwijl de datalogger in principe de potentie heeft om meer dan 10.000 datapunten te verwerken.
Dat grote verschil ligt voornamelijk aan het feit dat Tapp.online de data op de telefoon opent via een webadres. Dat is toegankelijk, maar het zorgt door het geheugenlimiet van mobiele internetbrowsers voor een flinke afname van de datadichtheid ten opzichte van een dedicated app of een speciaal uitleesapparaatje. Dat terwijl de gebruikte sensoren dus een veel hoger limiet hebben. Veel bedrijven hebben al gezegd dat ze de hoeveelheid datapunten tot op heden te karig vinden om met Tapp.online in zee te gaan, laat Hijlkema weten. Vandaar dat de ontwikkeling van een mobiele app een grote prioriteit is voor de start-up.
Volgens Hijlkema is het doel van de start-up om binnen twee jaar op hetzelfde niveau te zitten als andere dataloggers. De bedoeling is dat er rond die tijd ook andere toepassingen beschikbaar zijn, zodat Tapp.online op meer dan één vlak kan laten zien dat ‘slim papier’ een waardevolle toevoeging kan zijn aan het iot. "Wij hebben nu wat toepassingen bedacht, maar misschien zijn er nog wel veel geschiktere te bedenken", voegt Hijlkema toe. "Wie weet wat je er allemaal mee kan? In dat opzicht zijn wij misschien wel de nieuwe QR-code. Dat was eerst ook vooral een gimmick, maar je kunt er nu niet meer omheen."
Techuitdagingen van start-ups
In de serie Techuitdagingen van start-ups lichten we de technische problemen waar jonge start-ups mee worstelen uit. Ken je kleine techstart-ups met een interessant verhaal? Laat het ons weten. Let op: het gaat niet om commerciële uitingen en de redactie bepaalt onafhankelijk of een onderwerp interessant genoeg is.
Eerder in deze reeks verschenen:
/i/2005502398.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005446296.jpeg?f=fpa)
/i/2005404740.png?f=fpa)
/i/2005336324.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2005191018.jpeg?f=fpa)
/i/2005108500.png?f=fpa)
/i/2005018320.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2004900864.jpeg?f=fpa)
/i/2004847438.png?f=fpa)
:strip_exif()/i/2004714976.jpeg?f=fpa)
:strip_icc():strip_exif()/u/129891/crop643c37678244d_cropped.jpg?f=community){kind=small}
:strip_exif()/u/2172/crop57acf4ac04e70.gif?f=community){kind=small}
/u/176086/crop5f0823fa5e8d6_cropped.png?f=community){kind=small}
/u/99142/crop62758e978b3e3_cropped.png?f=community){kind=small}
:strip_icc():strip_exif()/u/335350/crop61a63ee1f224f.jpg?f=community){kind=small}