Subvenciones SBIR: colaboración académica financiada con éxito

Este caso muestra una empresa relativamente pequeña que ha hecho hincapié en las ventas de productos desde su creación en 1985. Ha apalancado $ 40,500 de las subvenciones EPSCoR “Phase O” de Vermont para obtener $ 3,6 millones en subvenciones federales SBIR. Con el apoyo de SBIR, desarrolló una línea innovadora de sensores inalámbricos digitales en microminiatura, que está fabricando. Estos sensores pueden recopilar e informar datos de forma autónoma y automática en una variedad de aplicaciones. A diferencia de la mayoría de las empresas de investigación, MicroStrain, iniciada por un estudiante de posgrado, ha enfatizado las ventas de productos desde su inicio en 1985. Sus sensores se han utilizado para proteger la Liberty Bell durante una mudanza y para determinar la necesidad de una modernización importante de un puente que une Filadelfia y Camden. Los proyectos de desarrollo actuales incluyen sensores inalámbricos de recolección de energía para su uso a bordo de los barcos de la Marina y sensores inalámbricos de seguimiento de daños para su uso en aviones de la Marina. Aunque los ingresos anuales son relativamente pequeños ($ 3 millones en 2004), la empresa puede documentar muchos millones de dólares de ahorros logrados por los usuarios de sus redes de sensores inalámbricos. Un poco más de una cuarta parte de los ingresos de la empresa proviene de fuentes gubernamentales.

Estudio de caso de SBIR: MicroStrain, Inc.

Rosalie Ruegg

Consultoría TIA

LA COMPAÑIA

Mientras estudiaba ingeniería mecánica en la Universidad de Vermont, Steve Arms fue testigo de un incidente que lo llevó a su futuro negocio. Durante una competencia de gimnasia de salto de caballos, una amiga que se volteó el lomo de un caballo se lesionó los ligamentos cruzados anteriores en ambas rodillas cuando aterrizó. Eso hizo que Steve, un ávido deportista, se preguntara sobre la cantidad de tensión que puede soportar una rodilla humana y cómo medir esa tensión. Pronto estaba fabricando pequeños dispositivos llamados "sensores" en su dormitorio para medir la tensión biomecánica, y poco después estaba ganando dinero para la escuela de posgrado vendiendo sensores en todo el mundo, el primero un sensor diminuto diseñado para la implantación artroscópica en los ligamentos de la rodilla humana.

En 1985, Steve Arms dejó la escuela de posgrado para comenzar su empresa, MicroStrain, Inc. "En muchos sentidos", dijo, "un momento excelente para iniciar un negocio es cuando dejas la escuela por primera vez y es más fácil correr el riesgo, el costo de oportunidad es pequeño y uno está acostumbrado a vivir con un presupuesto limitado ". Al principio, operó el negocio desde su casa.

La empresa no es una spin-off universitaria, pero cuenta con varios colaboradores académicos. Entre ellos se encuentran la Universidad de Vermont, Carnegie Mellon, la Universidad de Arizona, Penn State y la Universidad de Dartmouth.

Ubicó la empresa en Vermont para estar cerca de familiares y amigos, y para continuar disfrutando de la excelente calidad de vida que ofrece ese lugar. A largo plazo, la ubicación ha demostrado ser positiva para una alta retención de empleados.

Desde su enfoque inicial en microsensores con aplicaciones biomecánicas, MicroStrain pasó a producir microsensores para una variedad de aplicaciones. Sus redes de sensores se encuentran en aplicaciones de defensa, sistemas de seguridad, pruebas de líneas de montaje, mantenimiento basado en condiciones y aplicaciones que aumentan la inteligencia de las máquinas, estructuras y materiales.

MICROSTRAIN, INC .: HECHOS DE LA COMPAÑÍA DE UN VISTAZO

  • Dirección : 310 Hurricane Lane, Suite 4, Williston, VT 05495-3211

  • Teléfono : 802-862-6629

  • Año de inicio : 1985

  • Propiedad : De propiedad privada

  • Ingresos : Aprox. $ 3.0 millones en 2004

    • Participación en los ingresos de SBIR / STTR y otras subvenciones gubernamentales: aprox. 25 por ciento

    • Participación en los ingresos por la venta de productos y la investigación de contratos: aprox. 75 por ciento

  • Número de empleados : 22

  • SIC : Primario SIC: 3823 Instrumentos industriales para medición, visualización y control de variables de proceso y productos relacionados

SIC secundarios:

3625 Relés y controles industriales

3679 Componentes electrónicos, no clasificados en otra parte

3812 Sistemas e instrumentos de búsqueda, detección, navegación, guía, aeronáutica y náutica

3823 8711 Servicios de ingeniería

  • Enfoque tecnológico: sensores inalámbricos y redes de sensores para monitorear la tensión, las cargas, la temperatura y la orientación

  • Áreas de aplicación: mantenimiento basado en condiciones; máquinas inteligentes, estructuras inteligentes y materiales inteligentes; pruebas de vibración y ruido acústico; análisis de rendimiento deportivo y medicina deportiva; sistemas de seguridad; prueba de la línea de montaje

  • Fuentes de financiación: ventas de productos, investigación de contratos y subvenciones del gobierno federal.

  • Número de subvenciones SBIR:

    • De NSF: 3 Fase I, 3 Fase II y 3 Fase IIB

    • De otras agencias: 6 Fase I, 2 Fase II, 1 Fase III

La empresa ha crecido hasta contar con aproximadamente 22 empleados, incluidos ingenieros mecánicos y eléctricos. Ocupa 4.200 pies cuadrados de espacio industrial cerca de Burlington, Vermont. Sus ingresos por ventas anuales se reportaron recientemente en $ 3.0 millones en 2004, con un crecimiento de ingresos de alrededor del 30 por ciento anual. Se espera que los ingresos alcancen los $ 4.0 millones en 2005.

LA TECNOLOGÍA Y SUS USOS

Un "sensor" es un dispositivo que detecta un cambio en un estímulo físico, como sonido, carga eléctrica, flujo magnético, velocidad de onda óptica, flujo térmico o fuerza mecánica, y lo convierte en una señal que se puede medir y registrar. A menudo, un estímulo dado puede medirse utilizando diferentes fenómenos físicos y, por lo tanto, detectado por diferentes tipos de sensores. El mejor sensor depende de la aplicación y consideración de muchas otras variables.

MicroStrain se enfoca en producir sensores más inteligentes y pequeños, capaces de operar en redes escalables. Su objetivo tecnológico es proporcionar redes de nodos de detección inalámbricos inteligentes que se puedan utilizar para realizar pruebas y evaluaciones de forma automática y autónoma en el campo y para informar los datos resultantes a los tomadores de decisiones de manera oportuna y conveniente. Los datos se pueden usar para monitorear la salud estructural y los requisitos de mantenimiento de cosas como puentes, carreteras, trenes, presas, edificios, vehículos terrestres, aviones y embarcaciones. Los informes resultantes pueden alertar a los responsables de los problemas antes de que se agraven o incluso se conviertan en desastres. Pueden eliminar el mantenimiento innecesario y mejorar la seguridad y confiabilidad del transporte y la infraestructura del sistema militar al tiempo que reducen los costos generales.

Entre las características que determinan la utilidad de los sensores para el tipo de función de monitoreo del sistema descrita anteriormente se encuentran el grado en que los sensores están integrados en las estructuras, maquinaria y entornos que deben monitorear; el grado en que los sistemas son autónomos, es decir, funcionan por sí mismos con poca necesidad de mantenimiento frecuente; y el grado en que brindan una entrega eficiente y efectiva de información detectada a los usuarios. La investigación de MicroStrain se ha centrado en mejorar su tecnología con respecto a cada una de estas características de rendimiento.

Otra forma de verlo es que MicroStrain ha abordado las barreras que impedían un uso más amplio de las redes de sensores. Por ejemplo, MicroStrain fue una de las primeras empresas de sensores en agregar capacidad inalámbrica. La tecnología inalámbrica supera la barrera impuesta por los largos haces de cables que son costosos de instalar, tienden a romperse, tienen fallas en los conectores y son costosos de mantener. Se espera que un estándar internacional aprobado recientemente para sensores inalámbricos (IEEE 802.15-4) facilite una mayor aceptación de las redes inalámbricas.

Una barrera para el uso de redes de sensores inalámbricos es el tiempo y el costo de cambiar las baterías. MicroStrain es un innovador en hacer que sus redes sean autónomas, sin necesidad de cambios de batería, siguiendo dos estrategias: Primero, ha adoptado varios sistemas de recolección de energía pasiva para suministrar energía, como mediante el uso de materiales piezoeléctricos para convertir la energía de deformación de una estructura en energía eléctrica. energía para alimentar un nodo sensor inalámbrico, o recolectando energía de maquinaria vibratoria y estructuras giratorias, o usando células solares. En segundo lugar, la empresa ha reducido la necesidad de consumo de energía mediante estrategias como el uso de modos de suspensión para las redes entre muestras de datos.

Una reciente aplicación de interés periodístico de los sensores de MicroStrain fue ayudar al Servicio de Parques Nacionales a trasladar la Campana de la Libertad a un nuevo museo. La campana tiene una pequeña fractura que se extiende desde su famosa grieta más grande, lo que hace que la campana sea bastante frágil. MicroStrain aplicó sus sensores inalámbricos desarrollados como parte de una subvención NSF SBIR para detectar movimiento en la grieta y fractura tan pequeña como 1/100 del ancho de un cabello humano. Durante una operación de elevación al final del movimiento, los sensores detectaron movimientos de cizallamiento de aproximadamente 15 micrones (aproximadamente la mitad del ancho de un cabello humano) en la grieta visible con actividad de tensión simultánea en la punta de la grieta. Los ingenieros de MicroStrain detuvieron a los aparejadores durante esta actividad y las lecturas del sensor volvieron a la línea de base. El levantamiento posterior procedió muy lentamente y no se observaron más lecturas preocupantes. El Bell estaba protegido por este sistema de detección de alerta temprana, que lo salvó literalmente partiendo los pelos.

Otra aplicación de interés periodístico de la empresa de una red de sensores fue el puente Ben Franklin que une Filadelfia y Camden, Nueva Jersey, a través del río Delaware. El puente transporta tráfico de automóviles, trenes y peatones. El problema era la posible necesidad de mejoras estructurales importantes y costosas para adaptarse a las tensiones en el puente de los trenes de pasajeros de alta velocidad que cruzan el puente. MicroStrain colocó una red inalámbrica de sensores de tensión en las vías del tren de cercanías para generar los datos necesarios para evaluar la tensión añadida al puente. “Por un costo de aproximadamente $ 20,000 para instalar la red de sensores inalámbricos, se ahorraron millones en costos de modernización innecesarios”, explicó el Sr. Arms.

En el futuro, los sistemas militares se beneficiarán de la información de ahorro de costos de las redes de sensores de MicroStrain. Los proyectos de desarrollo actuales incluyen sensores inalámbricos de recolección de energía para su uso a bordo de los barcos de la Marina y sensores inalámbricos de seguimiento de daños para su uso en aviones de la Marina. El Sr. Arms explicó que se espera que los datos recopilados en esta aplicación den como resultado el reconocimiento de que la vida útil de la aeronave se puede extender de manera segura, evitando miles de millones de dólares en costos de reemplazo.

EL PAPEL DE SBIR EN LA FINANCIACIÓN DE LA EMPRESA

Al principio, la financiación SBIR jugó un papel importante en el apoyo a la investigación de la empresa. Mientras estaba en la escuela de posgrado en la Universidad de Vermont, el Sr. Arms participó en la redacción de propuestas. También se había enterado del programa SBIR. "Si no fuera por esto", dijo, "el proceso de solicitud podría haber parecido intimidante". Aprovechó las subvenciones EPSCoR 17 Phase O de Vermont para aprovechar su capacidad de obtener subvenciones federales SBIR. Las subvenciones EPSCoR Phase O proporcionan alrededor de $ 10,000 por subvención. Según Arms, estas subvenciones de la Fase O ayudaron a la empresa a obtener datos preliminares para obtener resultados convincentes y le ayudaron a redactar propuestas competitivas. La compañía ha apalancado un total de $ 40,500 en subvenciones EPSCoR para obtener $ 3,6 millones en fondos SBIR.

Según el Sr. Arms, encontró el programa NSF SBIR con sus “temas más abiertos” particularmente útil en las primeras etapas cuando la empresa estaba desarrollando capacidad. “Los temas abiertos permitieron a la empresa buscar el desarrollo técnico que mejor se ajustara a su conocimiento”, explicó. “Ahora la empresa está en mejores condiciones de responder a las solicitudes de la Marina y las otras agencias que emiten temas muy específicos”.

La compañía considera que la recepción de una subvención SBIR es "un factor positivo fuerte que es útil para buscar otros fondos", dijo el Sr. Arms. “Se utiliza no solo para financiar el desarrollo de nuevos productos, sino como una herramienta de marketing”, continuó, señalando que la empresa emite un comunicado de prensa cada vez que recibe una subvención SBIR.

MicroStrain ha recibido un total de nueve subvenciones SBIR de la Fase I, cinco subvenciones de la Fase II, tres subvenciones suplementarias de la Fase IIB y una subvención de la Fase III. Ha recibido subvenciones SBIR de la National Science Foundation (NSF), la Armada, el Ejército y el Departamento de Salud y Servicios Humanos. La cantidad que la empresa ha recibido en subvenciones SBIR desde su fundación en 1985 asciende a unos 3,6 millones de dólares.

MicroStrain, Inc .: Subvenciones SBIR / STTR de NSF y otras agencias.

Según el Sr. Arms, se espera recibir subvenciones SBIR adicionales en el futuro como un medio para permitirle continuar innovando y mantenerse a la vanguardia de su campo. La compañía tiene como objetivo que alrededor del 25 por ciento de su financiamiento total provenga de subvenciones SBIR en los próximos años.

ESTRATEGIA COMERCIAL, COMERCIALIZACIÓN Y BENEFICIOS

La empresa opera a nivel de I + D aplicada y, a diferencia de la mayoría de las empresas de I + D, ha tenido ventas desde sus inicios. Arms, el fundador y presidente de la empresa, enfatizó su creencia en la necesidad de producir un producto "para hacerlo realidad lo antes posible". A continuación, Arms dijo: "Tener productos le permite a la gente saber que usted sabe cómo comercializar y que tiene la intención de hacerlo".

Arms considera que la principal ventaja competitiva de la empresa es su función como integrador de sensores en red. “Nuestro objetivo es producir las redes de sensores inalámbricos ideales”, explicó, “inteligentes, de tamaño pequeño, en red y escalables en número, capaces de funcionar con muy poca energía, software programable desde un sitio remoto, capaz de datos rápidos y precisos entrega a largo plazo, capaz de análisis e informes de datos automatizados, bajo costo de compra e instalación y prácticamente sin costos de mantenimiento ". Estas características son importantes porque ayudan a superar las múltiples barreras que impedían una mayor aceptación de los sensores.

Si bien la empresa vende sus sensores principalmente en los mercados nacionales, desde el principio ha enviado sensores a clientes de todo el mundo. Ahora la compañía ve potencial de mercado, particularmente en Japón y China. Según se informa, patentar es muy importante para la estrategia de comercialización de la empresa.

MicroStrain ha recibido varias subvenciones en reconocimiento al destacado desarrollo de nuevos productos en la industria de los sensores. Ha recibido siete subvenciones para nuevos productos en el concurso "Best of Sensors Expo". Los productos que han sido reconocidos por subvenciones incluyen los transceptores de registro de microdatos V-Link / G-Link / SG-Link de la empresa para el registro de datos de sensores de alta velocidad y comunicaciones inalámbricas bidireccionales; sus redes de sensores web inalámbricas WWSN para el monitoreo remoto de nodos de sensores ad hoc habilitados para Internet; su inclinómetro basado en MEMS mejorado con giroscopio FAS-G; su sensor de desplazamiento lineal microgauging MG-DVRT; su sensor de orientación basado en MEMS mejorado giroscópico 3DM-G; su etiqueta RFID de detección embebible EMBEDSENSE; Redes de sensores inalámbricos de frecuencia ágil AGILE-Link; y sensor inercial inalámbrico INERTIA-LINK.

La sociedad puede beneficiarse de diversas formas con la mejora de los sensores y las redes de sensores. Las estructuras, como los edificios, los puentes y las presas, así como los equipos industriales y de transporte, deberían tener menos fallas catastróficas porque los gerentes serán alertados sobre los problemas emergentes a tiempo para tomar medidas preventivas. La seguridad nacional debe mejorarse mediante redes más inteligentes de sistemas de alerta basados ​​en sensores. La productividad de la fabricación puede aumentar si se planifica mejor el mantenimiento necesario y se evitan los costosos tiempos de inactividad no planificados. En general, la integración de redes de sensores inteligentes en estructuras e infraestructura civiles y militares, equipos de transporte, maquinaria e incluso el cuerpo humano puede conservar recursos, mejorar el rendimiento y aumentar la seguridad.

OPINIONES SOBRE EL PROGRAMA SBIR Y SUS PROCESOS

El Sr. Arms hizo las siguientes observaciones sobre el programa SBIR y sus procesos, algunas de las cuales se centraron en el programa NSF y otras en el programa de la Marina.

Especificación del tema

El Sr. Arms contrastó los "temas abiertos" de NSF con los "temas muy específicos" de la Marina y otras agencias, y señaló que el primero es particularmente importante para una empresa cuando está "desarrollando capacidad", mientras que el segundo es importante cuando la empresa está posicionado para generar una variedad de nuevos productos.

Brecha de financiamiento

Arms señaló que "al principio de la vida de la empresa, la brecha de financiación era muy difícil, pero ahora la empresa puede cerrar la brecha utilizando sus ingresos por ventas".

Valor de mantener las subvenciones de la Fase I como requisito previo para la Fase II

“Las subvenciones de la Fase I son importantes para obtener una reacción en un área; para comprender mejor el potencial de una tecnología ”, dijo el Sr. Arms. "No me gustaría que esta fase se eliminara o se pasara por alto".

Tamaño de las subvenciones

“Es fantástico que las agencias estén empezando a aumentar el tamaño de sus subvenciones”, comentó el Sr. Arms. “Me gusta especialmente la subvención de contrapartida de la Fase IIB de la NSF; encaja bien con el énfasis comercial de mi empresa ".

Proceso de solicitud

El Sr. Arms encuentra el proceso de solicitud SBIR de la Marina particularmente agradable, y lo llama "¡el mejor!"

Valor de la asistencia para la comercialización

La compañía no ha participado en un programa de asistencia para la comercialización patrocinado por la NSF, pero ha participado en foros de oportunidades patrocinados por la Marina y en conferencias de la NSF. Ha encontrado que el trabajo en red proporcionado por estos foros y conferencias es muy valioso. De hecho, fue en una conferencia patrocinada por NSF que MicroStrain se puso en contacto con Caterpillar Company, lo que la llevó a participar en una empresa conjunta liderada por Caterpillar y patrocinada por el Programa de Tecnología Avanzada.

Observaciones sobre los sistemas de gestión de programas SBIR de NSF y Navy

“La forma en que las conferencias de la NSF facilitan las reuniones cara a cara entre los directores de programas, que tienen una amplia experiencia empresarial, con emprendedores-científicos en ciernes, es excelente”, dijo Arms. Expresó un entusiasmo especial por los gerentes de programa de la Marina, calificándolos de "extremadamente conocedores y enfocados".

Programas para estudiantes y maestros de NSF (fuera de SBIR)

Al igual que varias de las otras empresas entrevistadas, MicroStrain ha utilizado el programa para estudiantes de NSF, "pero, lamentablemente, no el programa para profesores". Al igual que las otras empresas que han utilizado estos programas, el Sr. Arms dijo que MicroStrain había encontrado valioso el programa para estudiantes de NSF. “Creo que sería genial expandir esta idea a las otras agencias”, sugirió.

RESUMEN

Este caso muestra una empresa aún pequeña que ha enfatizado las ventas de productos desde su creación en 1985. Ha apalancado $ 40,500 de las subvenciones EPSCoR de la “Fase O” de Vermont para obtener $ 3,6 millones en subvenciones federales SBIR. Con el apoyo de SBIR, desarrolló una línea innovadora de sensores inalámbricos digitales en microminiatura, que está fabricando. Estos sensores pueden recopilar e informar datos de forma autónoma y automática en una variedad de aplicaciones. A diferencia de la mayoría de las empresas de investigación, MicroStrain, iniciada por un estudiante de posgrado, ha enfatizado las ventas de productos desde su inicio en 1985. Sus sensores se han utilizado para proteger la Liberty Bell durante una mudanza y para determinar la necesidad de una modernización importante de un puente que une Filadelfia y Camden. Los proyectos de desarrollo actuales incluyen sensores inalámbricos de recolección de energía para su uso a bordo de los barcos de la Marina y sensores inalámbricos de seguimiento de daños para su uso en aviones de la Marina. Aunque los ingresos anuales son relativamente pequeños ($ 3 millones en 2004), la empresa puede documentar muchos millones de dólares de ahorros logrados por los usuarios de sus redes de sensores inalámbricos. Un poco más de una cuarta parte de los ingresos de la empresa proviene de fuentes gubernamentales.


Fuente: Comité del Consejo Nacional de Investigación (EE. UU.) Para capitalizar la ciencia, la tecnología y la innovación: una evaluación del programa de investigación sobre innovación para pequeñas empresas; Wessner CW, editor. Una evaluación del programa SBIR. Washington (DC): National Academies Press (Estados Unidos); 2008. C, Estudios de caso. Disponible en: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK23754/

Financiado en parte a través de un acuerdo de cooperación con la Administración de Pequeñas Empresas de EE. UU.