Wie Photonik Innovationen antreibt

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Prof. Dr. Thomas Graf gab einen Überblick über die Einsatzmöglichkeiten des Lasers. Screenshot: rs
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Ostwürttemberg ist die Region des Lichts. Wie die Photonik und ihre optischen Technologien Wirtschaft und Wissenschaft verändern wollen.

Aalen

Sie fristet in der breiteren Öffentlichkeit noch immer ein Schattendasein, doch die Photonik sowie die optischen Technologien spielen eine Schlüsselrolle bei den großen Megatrends in Wirtschaft und Wissenschaft: "Die Photonik ist für etwa für Laser-, Medizin- oder die Batterientechnik von entscheidender Bedeutung", erklärt der Landtagsabgeordnete Winfried Mack, der in seiner Funktion als Ehrensenator der Hochschule Aalen in einer virtuellen Konferenz Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft die Faszination des Lichts erklären ließ – und die Zukunftschancen der Optik- und Photonikbranche.

Das Cluster selbst ist dabei im Vergleich zu anderen noch relativ klein. "Inzwischen arbeiten jedoch in den Firmen, die im Netzwerk Photonik BW zusammengeschlossen sind, mehr als 30 000 Menschen", erklärt Netzwerk-Geschäftsführer Dr. Andreas Ehrhardt, der auch das Innovationszentrum in Aalen leitet. Zuletzt war die Branche um acht Prozent pro Jahr gewachsen, die Exportquote liegt bei rund 70 Prozent, durchschnittlich neun Prozent des Umsatzes investieren die Firmen, zu denen neben Zeiss auch Sick aus Waldkirch oder Trumpf aus Ditzingen sowie viele kleinere innovative Firmen gehören, pro Jahr in Forschung und Entwicklung. "Baden-Württemberg nimmt in dieser Branche eine europaweit führende Rolle ein", so Ehrhardt.

Das liegt nicht nur an der wirtschaftlichen, sondern auch an der wissenschaftlichen Stärke. So forschen zahlreiche Hochschulen und Universitäten an optischen Technologien, die nicht nur dafür sorgen, dass die Chips immer kleiner (Zeiss) oder das Internet immer schneller (Glasfaser) werden. Die entstehende Sensorik ist unerlässlich für Industrie 4.0, ohne entsprechende Optik ist autonomes Fahren schlicht unmöglich. In der Landwirtschaft sorgen Kamerasysteme für "Smart Farming", andere optische Systeme sind im Bereich der Erneuerbaren Energien unverzichtbar.

Thomas Graf forscht an der Universität Stuttgart zu einem weiterem klassischen Einsatzbereich der Photonik: dem Laser. Laut des Professors ist dieser (so wie die gesamte Photonik) in Baden-Württemberg eine Erfolgsgeschichte. "Wir sollten uns aber trotz der bisher guten Entwicklung nicht zu sicher fühlen, wir dürfen keine Trends verpassen", fordert der Professor. Bereits jetzt sei der Laser "das universellste Werkzeug". So wird er in rund einem Viertel aller weltweit verkaufen Werkzeugmaschinen verbaut, aber – und hier setzt Graf an – in unterschiedlichen Techniken. "Inzwischen können wir Laser konstruieren, die extrem flexibel einsetzbar sind." Ein Laser für (fast) Alles also – als "echtes" Universalwerkzeug, das in zahlreichen Anwendungen viele bekannte Verfahren ersetzt könnte. "Man muss diesen Laser nur noch bauen", sagt Graf. "Das ist eine Riesenchance für Wirtschaft und Wissenschaft im Land."

Wir dürfen keine Trends verpassen!

Thomas Graf Professor Universität Stuttgart

Die Photonik macht sich also auf, ihr Nischendasein zu verlassen. "Photonik ermöglicht nicht nur Netzwerke, sie braucht Netzwerke, um sich weiterentwickeln", erläutert Zeiss-Forscher Dr. Michael Totzeck. Das Komplexitätslevel der Anwendungen sei inzwischen so weit gestiegen, dass Kooperationen mit anderen Bereichen notwendig seien. Lange habe man geglaubt, dass optische Technologien durch technische wie physische Grenzen begrenzt seien, bis man diese, etwa mit der EUV-Technologie, verschoben habe. Die Karlsruher Nanoscribe, an der Zeiss beteiligt ist, ist etwa in der Lage, optische Systeme herzustellen, die so groß sind wie ein menschliches Haar. "Diese Objekte sind nur unter der Lupe erkennbar." Nun gelte es, die Photonik mit anderen Zukunftstechnologien zu verbinden, etwa der Künstlichen Intelligenz, was wiederum neue Technologien ermögliche. "Wir leben von dieser Interaktion", so Totzeck.

Lange galt die Quantentechnologie in einigen Bereichen als Photonik-Nachfolger. Und lange forschten laut des Zeiss-Experten an den Forschungseinrichtungen Optiker auf der einen und Quantenphysiker auf der anderen Seite nebeneinander her. "Heute wissen wir: Vieles hängt zusammen. Daraus ergeben sich gigantische Potenziale für Wissenschaft – und natürlich die Wirtschaft. Diese Zusammenarbeit steckt zwar noch in den Kinderschuhen, aber wir sollten uns jetzt – ähnlich wie es in den USA häufig erfolgreich vorgemacht wird – darüber Gedanken machen, wie wir damit Geld verdienen und ein Unternehmen aufbauen können."

Wirtschaft und Wissenschaft bestmöglich unterstützen – dies sehen viele auch als Aufgabe der Politik. Marion Gentges, Parteikollegin von Winfried Mack und wissenschaftspolitische Sprecherin der CDU, fordert deshalb für die Zukunft eine "High-tech-Agenda", mit der Firmen und Forscher besser vernetzt, Hochschulen wie jene in Aalen besser unterstützt werden und die Innovationskraft weiter gestärkt werden.

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