News aus dem Cluster NMWP.NRW und dem Verein NMWP E.V.
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Heft 01.2021
Magazin für Nanotechnologie, Mikrosystemtechnik, Neue Werkstoffe, Photonik und Quantentechnologien
NRW
Start-up Business Accelerator by NMWP
Innovative Start-ups
aus Nordrhein-Westfalen
mit hardwarebasierten
Geschäftsmodellen.
News aus dem Cluster NMWP.NRW und dem Verein NMWP E.V.
Die 9. NRW Nano-Konferenz – NMWP im Gespräch
spannende Zukunftsthemen mit Dr. Johannes Velling, Gruppenleiter
aus NRW mit internationaler „Gründungen, digitale Impulse, Finanzie-
Reichweite. rung“ im NRW Wirtschaftsministerium.
Seite 36 Seite 6
Wir ermöglichen Innovation. Überall.
Technologien sind in einem hochindustrialisierten Land Da alle vier Schlüsseltechnologien auch Querschnitts-
wie Deutschland nicht nur Grundlage für Wohlstand, technologien sind, unterstützt und vernetzt der Cluster
sie verändern die Gesellschaft. Sie bringen in wichtigen NMWP.NRW Akteure entlang der kompletten Wert-
Bereichen unseres Lebens Innovationen hervor, aus schöpfungskette aus sämtlichen Leitmärkten. Die
denen sich neue Lösungsansätze für die großen Heraus- Vernetzung entsteht zum Beispiel über die gemeinsame
forderungen unserer Zeit, wie zum Beispiel den Klima- Teilnahme an Messen und die Durchführung verschie-
schutz und die Energieversorgung, ergeben. dener Veranstaltungen.
Der Landescluster NanoMikroWerkstoffePhotonik. Ergänzt wird der Cluster in seiner Arbeit vom Verein
NRW (NMWP.NRW) steht für die Leitmarkt- und Cluster- NanoMikroWerkstoffePhotonik (NMWP e.V.). Im April
strategie am Wirtschafts- und Innovationsstandort 2012 gegründet, unterstützt er seitdem seine Mitglieder
Nordrhein-Westfalen. Er ist ein anerkannter Partner der aktiv in der Entwicklung neuer Ideen, Projekte und Partner-
Wirtschaft, Wissenschaft und öffentlichen Hand für schaften in den Bereichen Nanotechnologie, Mikro-
innovationsfördernde Dienstleistungen im Bereich der systemtechnik, Neue Werkstoffe und Materialien und
Schlüsseltechnologien, primär Nanotechnologie, Photonik. Zu den Mitgliedern zählen Universitäten,
Neue Werkstoffe, Mikrosystemtechnik und Photonik. Großunternehmen sowie auch Vertreter von KMU.
NRW ist im Hinblick auf diese vier Schlüsseltechnologien NMWP.NRW und NMWP e.V. agieren als Innovations-
sehr stark aufgestellt. Sein bundesweiter Spitzenplatz treiber und leisten einen elementaren Beitrag zur Wett-
stützt sich unter anderem auf eine sehr hohe Dichte an bewerbsfähigkeit der Unternehmen und Forschungs-
Unternehmen und Instituten, einen erfolgreichen einrichtungen aus NRW im internationalen Umfeld und
Mix aus Mittelstand, Großunternehmen und Forschung präsentieren Nordrhein-Westfalen als attraktiven,
und – eine hohe Innovationsgeschwindigkeit, die durch nachhaltigen und effizienten Wirtschaftsstandort.
eine gute Vernetzung begünstigt wird.
Impressum
Herausgeber Redaktion
Cluster NMWP.NRW Dr.-Ing. Harald Cremer Alle Ausgaben des NMWP-Magzins können
c/o NMWP Management GmbH Hendrik Köster (v.i.S.d.P.) auch als PDF-Datei auf der Internetseite
Merowingerplatz 1 www.nmwp.nrw.de gelesen und herunter-
40225 Düsseldorf geladen werden.
Umsetzung
Telefon: 0211 385459-0 Namentlich gekennzeichnete Beiträge
Telefax: 0211 385459-19 geben nicht unbedingt die Meinung des
Internet: www.nmwp.nrw.de Unentgeltliches Abonnement des Magazins Herausgebers wieder. Der Nach- bzw. teil-
www.portal.nmwp.de oder Informationen zu Adressänderungen: weise Abdruck ist nur mit Erlaubnis des
www.verein.nmwp.de hendrik.koester@nmwp.de Herausgebers gestattet.
Editorial Liebe Leserinnen und Leser, Nordrhein-Westfalen leistet als wichtigste Material- und High-Tech-Region Deutschlands einen wichtigen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit der gesamten Europäischen Union in sämtlichen wichtigen Märkten. Dies gelingt jedoch nur, wenn Wirtschaft und Wissenschaft in Nordrhein-Westfalen kontinuierlich und Hand in Hand neue, innovative Technologien, Produkte und Services entwickeln, die nicht nur unsere Zukunft sichern und verbessern, sondern auch einen wertvollen Beitrag zur Begegnung der großen globalen Heraus- forderungen, wie zum Beispiel dem Klimawandel oder auch dem gesell- schaftlichen Wandel leisten. Dafür braucht es aber langen Atem, da High-Tech- Innovationen oft mit hohem Risiko, hohem Aufwand und hohem Kapitaleinsatz verbunden sind. Wenn ich etwas absolut Neues entwickle, besteht dafür oftmals der Markt noch nicht – weil es noch nichts Vergleich- bares gibt. Dementsprechend sind es oft die Start-ups, die den Grundstein für solche Innovationen legen wo deren Gründerinnen und Gründer mit Idealismus und Kreativität dafür brennen, ihre Idee zum Erfolg zu führen. Für sie steht die (Weiter-)entwicklung der Innovation im absoluten Mittelpunkt. Der Landescluster NanoMikroWerkstoffePhotonik.NRW hat den wertvollen Beitrag, den Gründerinnen und Gründer für Wettbewerbsfähigkeit und Wachstum der nordrhein-westfälischen Wirtschaft bieten, früh erkannt und sich von Anfang an speziell für Start-ups im Bereich High-Tech eingesetzt. Im Mittelpunkt stehen hierbei nicht primär die finanzielle Unterstützung oder das Bereitstellen von technischer Infrastruktur, denn dies erfahren Jungunter- nehmerinnen und Jungunternehmer durch spezielle Förderprogramme wie z.B. Exist, Gründerstipendien oder START-UP TRANSFER.NRW, beziehungsweise den Zugang zu technischer Infrastruktur durch Universitäten. Was diesen kreativen Köpfen jedoch oft fehlt, ist der Zugang zu den Märkten und Erfahrung im Aufbau von marktfähigen Produktions-prozessen. Offener Austausch mit Mentoren, gestandenen Unternehmerinnen und Unternehmern im High-Tech Bereich, der Zugang zu Pilotkunden und der Kontakt zu möglichen Investoren eröffnen gänzlich neue Perspektiven – und eine neue Welt, in der man sich erstmal zurechtfinden muss. Diese ersten Schritte in die Wirtschaft sind oftmals die wichtigsten – sie sind maßgeblich verantwortlich für Erfolg oder Misserfolg des jungen Unternehmens. Aus genau diesem Grund hat sich der Cluster NMWP.NRW auf die Unterstützung in dieser Phase der Gründungen spezialisiert. Auch wenn das Thema für uns also nichts Neues ist, war es die PilotAction des Interreg Europe-Projekts „STEPHANIE“, die mit dem Accelerator „HIGH-TECH.NRW“ diese Aktivitäten auf ein neues Level gehoben hat – mit vollem Erfolg. Das Feedback von Wirtschaft, Wissenschaft und Politik ebenso wie das der involvierten Start-ups war äusserst positiv, sodass wir uns entschlossen haben, Ihnen mit dem aktuellen NMWP-Magazin einen Einblick in den Accelerator zu geben – und Ihnen vor allem die hoch-innovativen, jungen Unternehmen vorzustellen. Ich wünsche Ihnen viel Spaß bei der Lektüre – lassen Sie sich inspirieren und bleiben Sie hungrig nach Innovation und Zukunft! Dr.-Ing. Harald Cremer, Clustermanager NMWP.NRW Heft 01.2021 3
NMWP-Magazin | Heft 01.2021
10
Highlight-Thema:
Erfolgreich gründen
und wachsen in NRW
6
NMWP.NRW im Gespräch
mit Dr. Johannes Velling
14
Supraleiter sind der
Schlüssel zu Raumfahrt-
Hochleistungsmissionen
18
Neuartige Messtechnik
zur Regelung von
Plasmaprozessen
22
Wertvolles Licht
28
FreeD Printing –
multidirektionaler 3D-Druck
32
AeroSpace.NRW – das
NRW-Netzwerk der
Luft- und Raumfahrtindustrie
ist gestartet!
36
Die 9. NRW Nano-Konferenz –
spannende Zukunftsthemen
aus NRW mit internationaler
Reichweite.
Inhalt
NMWP im Gespräch
NRW hat ein unglaubliches Potential für erfolgreiche Insekten auf die Couch – Aber digital! 26
hardwarebasierte Start-ups
NMWP.NRW im Gespräch mit Dr. Johannes Velling, FreeD Printing – multidirektionaler 3D-Druck 28
Gruppenleiter „Gründungen, digitale Impulse, Finanzie-
rung“ im NRW Wirtschaftsministerium über High-Tech- LIDROTEC setzt neue Maßstäbe bei
Gründungen in NRW, deren Unterstützung und das der Präzisions-Laserbearbeitung 30
wirtschaftliche Potential der jungen, kreativen Köpfe. 6
Highlight-Thema Neues aus Cluster, Verein und Branche
Erfolgreich gründen und wachsen in NRW AeroSpace.NRW – das NRW-Netzwerk der Luft-
NRW ist eine der stärksten Wirtschafts- und Wissen- und Raumfahrtindustrie ist gestartet!
schaftsregionen Europas und nimmt in Deutschland Erster Start-up Business Accelerator in NRW für
eine Führungsposition im Bereich der Schlüsseltech- hardwarebasierte High-Tech Themen. 32
nologien ein. 10
HIGH-TECH.NRW unterstützt hardware-orientierte
Start-ups im Bereich der Schlüsseltechnologien in
erfolgreichem erstem Programm
HIGH-TECH.NRW HIGH-TECH.NRW unterstützt hardware-orientierte
Start-ups im Bereich der Schlüsseltechnologien in
Supraleiter sind der Schlüssel zu erfolgreichem erstem Programm 34
Raumfahrt-Hochleistungsmissionen 14
Die 9. NRW Nano-Konferenz – spannende Zukunfts-
Nanopartikel verfügbar mit themen aus NRW mit internationaler Reichweite.
Lichtgeschwindigkeit 16 Internationale Top-Speaker, hochinnovative Unternehmen
und Institute sowie interessante Poster wissenschaftli-
Neuartige Messtechnik zur Regelung cher Arbeiten – nur einen Mausklick entfernt! 36
von Plasmaprozessen 18
NMWP e.V.
Kabelloses Laden mit Neue Vereinsmitglieder stellen sich vor. 40
smarter Batterieüberwachung 20
Zu guter Letzt42
Wertvolles Licht 22
Termine 43
Strahlformung für die
Lasermaterialbearbeitung 24
NMWP im Gespräch
NRWs unglaubliches
Potential für erfolgreiche
hardwarebasierte Start-ups
Der Cluster NMWP.NRW im Gespräch mit Dr. Johannes Velling,
Gruppenleiter „Gründungen, digitale Impulse, Finanzierung“ im
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie
des Landes Nordrhein-Westfalen über hardwarebasierte High-Tech-
Gründungen in Nordrhein-Westfalen, deren Unterstützung und das
wirtschaftliche Potential der jungen, kreativen Köpfe.
Herr Dr. Velling, Sie befassen sich schon lange mit dem Was sind aus Ihrer Sicht die größten Herausforderungen
Thema Gründungen. Wie schätzen Sie die Bedeutung für hardwarebasierte High-Tech Start-ups im Bereich
der High-Tech bzw. hardwarebasierten Start-ups in der Schlüsseltechnologien?
Nordrhein-Westfalen ein?
Hardwarebasierte High-Tech Start-ups haben in der
Mit seinen insgesamt 70 Hochschulen, von denen sehr Regel einen großen Kapitalbedarf, es sind Anschaffungen
viele technisch ausgerichtet sind, plus den hier zu tätigen, es sind Ausstattungen/Ausrüstungen not-
angesiedelten Forschungseinrichtungen, hat NRW ein wendig, et cetera. Im Unterschied zu einem Software
unglaubliches Potential für hardwarebasierte Start- Start-up, wo praktisch nur ein Computer benötigt wird,
ups. Die erfolgreich durchgeführten Exzellenzwettbe- habe ich im Hardwarebereich immer die Notwendigkeit,
werbe, zwei Exzellenzuniversitäten und 14 Exzellenz- dass ich teure Maschinen und größere Ausrüstungsgegen-
cluster zeugen für die hohe Forschungsstärke in NRW. stände anschaffen muss. Damit ist die Kapitalintensität
Dank dieser hervorragenden Infrastruktur hätten wir die das eine Thema, das zweite Thema ist die Forschungs-
Möglichkeit, noch mehr hardwarebasierte Start-ups zu intensität. Es braucht in der Regel lange Forschungs-
mobilisieren als wir es derzeit tun. Insofern gibt es hier vorläufe, d.h. ich benötige einen längeren Atem. Es dau-
beste Voraussetzungen in diesem Bereich, erfolgreiche ert länger bis ich ein Produkt soweit entwickelt habe,
Geschäftsideen zu entwickeln. Wir haben es gewisser- dass ich auch den Markttest vornehmen kann. Vom
maßen mit einem rohen Diamanten zu tun, der geschlif- proof-of-concept zum proof-of-technology bis hin zum
fen werden will, damit wir noch mehr dieser Start-ups proof-of-market sind es einfach längere Zeiten, die
auch auf den Weg bekommen. überbrückt werden müssen. Zum Teil geschieht das mit
6NMWP-Magazin
NMWP im Gespräch
Kapital aus öffentlicher Forschungsförderung von Bund alles Themen, die ich als Forscher nicht gelernt habe.
und Land aber natürlich auch mit dem Kapital finanz- Diese unternehmerischen Fähigkeiten muss ich mir ent-
kräftiger Investoren. Das sind alles Faktoren, welche ein weder aneignen oder mir die entsprechenden Manage-
hardwarebasiertes Start-up einen sehr viel schwierige- ment-Kapazitäten ins Team holen, damit eine Gründung
ren Prozess an mancher Stelle durchschreiten lassen als auch wirklich erfolgreich sein kann und ich die PS auch
andere. auf die Straße bringen kann. Was ich auch oft sehe ist,
dass das Feedback aus dem Markt manchmal noch in-
Viele Start-ups starten mit großen Rosinen im Kopf und tensiver sein könnte. Viele hardwarebasierte Start-ups
verlieren im Laufe ihrer Skalierung deutlich an Fahrt oder finden zu spät zum Markt, sprechen zu spät mit der
scheitern sogar. Gibt es in diesem Zusammenhang Industrie, sind häufig zu technologie- und forschungs-
typische „Kardinalfehler“, die ein Hemmnis für eine verliebt. Es ist aus meiner Sicht eine große Herausforde-
erfolgreiche Gründung darstellen? rung, sich früh für Anregungen aus dem Markt heraus zu
öffnen und nicht am Markt vorbei ein Produkt entwickeln.
»Im Endeffekt kommt es darauf an, dass hardwarebasierte High-
Tech Start-ups einerseits frühzeitig mit ihren Kunden in Kontakt
kommen und andererseits auch mit Mentoren aus der Industrie in
Kontakt kommen, mit Leuten die einfach den Markt repräsentieren.«
Dr. Johannes Velling, Gruppenleiter „Gründungen, digitale Impulse, Finanzierung“,
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
In der Tat ist es oft so, dass gerade im Bereich hardware- Nicht zuletzt durch die Etablierung zahlreicher DigiHubs
basierter Start-ups der Gründer von seiner technologi- haben Gründer im Bereich der digitalen Geschäftsmodelle
schen Erfindung so überzeugt ist, dass er meint, das in den letzten Jahren viel Unterstützung erfahren. Was
muss einfach jeder kaufen, das muss einfach jeder ha- wären aus Ihrer Sicht die geeigneten Instrumente, um
ben wollen. Die Sicht des Kunden ist dann oftmals doch hardwarebasierte High-Tech Gründungen nachhaltig
noch eine andere. Um erfolgreich zu sein, muss ich stan- zu unterstützen?
dardisieren, ich muss auch wirklich auf die Kundenbe-
dürfnisse eingehen, ich muss eine gewisse Handhab- Im Endeffekt kommt es darauf an, dass hardwarebasierte
barkeit und Kundenfreundlichkeit herstellen. Das sind High-Tech Start-ups frühzeitig mit ihren Kunden einerseits
Heft 01.2021 7
und andererseits auch mit Mentoren aus der Industrie gewinnen zu können. Es wurde mir auch mehrfach von
in Kontakt kommen, mit Leuten die einfach den Markt Gründern bestätigt, wie wertvoll der Beitrag der Mentoren
repräsentieren. Die DigiHubs haben ja auch den Anspruch, und auch der beteiligten Industriepartner im Programm
dass sie Start-ups mit Mittelständlern in Kontakt bringen, gewesen ist. Also insofern wurde hier mit begrenzten
dass man kooperiert, aber auch Geschäfte miteinander Mitteln extrem viel erreicht. Das Kosten-Nutzen-Ver-
macht, von anderen lernt und die verschiedenen Sicht- hältnis von HIGH-TECH.NRW ist sehr beeindruckend
weisen kennenlernt. Das ist im Hardwarebereich min- gewesen aus meiner Sicht.
destens genauso wichtig. Dazu braucht man durchaus
vergleichbare Hub-Strukturen, die dann aber noch Welche Rolle könnten Cluster und Netzwerke wie zum
intensiver die spezifischen Bedürfnisse wie die Kapital- Beispiel der Cluster NanoMikroWerkstoffePhotonik.NRW
intensität, aber auch die langen Innovationszyklen und bei der Unterstützung von hardwarebasierten Start-ups
Entwicklungszeiten im Bereich der hardwarebasierten leisten?
Start-ups adressieren.
»Ganz ohne Zweifel ist es HIGH-TECH.NRW tatsächlich gelungen –
und da war ich auch sehr beeindruckt – viele tolle Mentoren und
Industriepartner in das Programm zu bekommen. […] Es wurde mir
auch mehrfach von Gründern bestätigt, wie wertvoll der Beitrag der
Mentoren und auch der beteiligten Industriepartner im Programm
gewesen ist.« Dr. Johannes Velling, Gruppenleiter „Gründungen, digitale Impulse, Finanzierung“,
Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Herr Dr. Velling, Sie haben von Beginn an die Entste- Ich denke, dass Cluster und Netzwerke sicherlich ihre
hung von HIGH-TECH.NRW begleitet. Wo sehen Sie die Stärke darin haben, die Szene zu kennen, viele Akteure
Mehrwerte dieses Accelerators? persönlich zu kennen und gut vernetzt zu sein, um
passende Ansprechpartner bereitstellen zu können,
Ganz ohne Zweifel ist es HIGH-TECH.NRW tatsächlich wenn es darauf ankommt. Ich glaube gerade diese
gelungen – und da war ich auch sehr beeindruckt – tolle Stärke, Akteure zusammenzubringen, Veranstaltungen
Mentoren und Industriepartner in das Programm zu in- durchzuführen, aber eben auch nachhaltig zu vernetzen,
volvieren. Das ist ja kein Selbstläufer. Die Mentoren ha- ist ein wertvoller Beitrag. Damit können Partner – seien es
ben sich ja aus freien Stücken ehrenamtlich engagiert. Start-ups oder Vertreter aus der Industrie – zusammen-
Ich muss zugeben, dass ich zu Beginn hier ein bisschen finden, Mentorenschaften etabliert werden, aber auch
Zweifel hatte, ob es überhaupt gelingt, im nennenswerten einfach nur ein unkomplizierter Austausch stattfinden.
Umfang Mentoren, die einen echten Mehrwert liefern, Ich glaube dafür sind Cluster sehr wertvoll.
8NMWP-Magazin
Aktives Netzwerk
für eine sichere Zukunft im internationalen Wettbewerb durch
Bündelung der Interessen der Luft- und Raumfahrtindustrie in
Nordrhein-Westfalen
Verlässlicher Partner
für eine langfristige und nachhaltige Ausrichtung durch
individuelle und passgenaue Stärkung von Innovationskraft
und Wettbewerbsfähigkeit
360° Wegbereiter
für zukunftsweisende Industrieprojekte durch strategische
Unterstützung und Vermittlung von Kooperationspartnern
Zentraler Botschafter
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Raumfahrt-Expertise in Wirtschaft und Wissenschaft
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für zuverlässige Informationen rund um Luft- und
Raumfahrttechnolgie am Standort Nordrhein-Westfalen
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Highlight-Thema
NRW
Start-up Business Accelerator by NMWP
Erfolgreich gründen
und wachsen in NRW
10NMWP-MagazinHighlight-Thema
Nordrhein-Westfalen ist eine der stärksten Wirtschafts- und Wissen-
schaftsregionen Europas und nimmt in Deutschland eine Führungs-
position im Bereich der Forschung, Entwicklung, Fertigung und
Nutzung von Schlüsseltechnologien ein. Die starke Industriepräsenz
mit zahlreichen Großkonzernen, kleinen und mittelständischen
Unternehmen, darunter zahlreiche Hidden Champions sowie die
einzigartige Forschungs- und Hochschullandschaft, die im bundes-
weiten Vergleich ihresgleichen sucht, bieten ein gewaltiges Potential
für die Entstehung und Entwicklung von innovativen Start-ups.
Schlüsseltechnologien wie die Mikro- und Nanotechno- Digital-Bereich, sind nur teilweise oder gar nicht auf die
logie, die Photonik, die Werkstofftechnologien und die besonderen Bedarfe der Higg-Tech-Sart-ups ausge-
Quantentechnologien sind wichtige Innovationstreiber richtet. Neben der hohen Komplexität der zu Grunde
und bilden die Grundlage für neue zukunftsfähige Produkte, liegenden Technologien und deren Anwendungsfelder,
Verfahren und Dienstleistungen in nahezu allen industri- welche ein tiefgehendes technisches Verständnis und
ellen Anwendungsbereichen. Ohne diese Technologien Marktwissen erfordern, sind es vor allem der hohe Kapi-
wären signifikante Fortschritte, insbesondere im Kontext talbedarf, die langen Entwicklungszeiten und das hohe
der Bewältigung der globalen Herausforderungen, unternehmerische Risiko, die es als Hürden zu überwin-
kaum vorstellbar. Schlüsseltechnologien tragen daher den gilt. Ein Vergleich: Eine Café Lounge zu eröffnen ist
entscheidend zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit sehr genau planbar und sobald das Ladenlokal besteht,
der NRW-Wirtschaft auf internationaler Ebene bei. kann Geld eingenommen werden. Selbst ein drohender
Misserfolg ist schnell erkennbar. Wissenschaftliche Er-
In den Medien wird aktuell viel über die neue Gründer- kenntnisse dagegen, zum Beispiel aus einer Doktorar-
zeit in Deutschland berichtet, und auch einige neue Unter- beit, in ein innovatives, marktgängiges Produkt zu über-
haltungsformate auf verschiedenen Fernsehsendern führen, kann mitunter viele Jahre dauern, in denen auch
zeigen, dass der Gedanke, mit einer kreativen und inno- der Erfolg schwer abschätzbar ist.
vativen Idee ein Unternehmen zu gründen, in der Gesell-
schaft angekommen ist. Auch sind Schlagzeilen über Auch im Vergleich zu digitalen Start-ups ist die Gündung
erfolgversprechende neue Geschäftsideen und hohe eines hardwarebasierte Start-ups mit einem höheren
Investments in junge Start-ups an der Tagesordnung. Aufwand verbunden. Um eine App zu programmieren,
Grundsätzlich ist dieser Trend absolut begrüßenswert. benötigt der Programmierer ein kleines Büro, einen
Doch ist er auch repräsentativ für High-Tech Start-ups Laptop und gegebenenfalls noch eine Kaffeemaschine.
im Bereich der Schlüsseltechnologien, die Impulse Dahingegen beläuft sich die Investition in benötigte Geräte
für den Produktions- und Innovationsstandort NRW für den Bau eines Prototypen oder die Serienfertigung
liefern? im Bereich der Schlüsseltechnologien schnell auf einen
siebenstelligen Betrag. Darüber hinaus bieten Cowor-
High-Tech-Gründer haben High-Tech-Anforderungen king Spaces, die gerne zu Beginn von digitalen Start-
Fakt ist, dass die speziellen Herausforderungen im ups verwendet werden, standardmäßig auch keine Labo-
High-Tech-Bereich oftmals ein Hemmnis für Gründer re oder Reinräume an. Die speziellen Anforderungen an
darstellen. Die Zahl der innovativen technologiebasier- Labor- und Arbeitsräume im High-Tech-Bereich liegen
ten Gründungsvorhaben, also auch der Gründungen in also weit über dem, was als „normal“erachtet wird.
den Schlüsseltechnologien, ist in NRW als einem kom-
pakten wie exzellenten Areal entsprechend hoch. Der HIGH-TECH.NRW Business Accelerator hilft,
diese Hindernisse zu überwinden
Gerade Gründer und Start-ups aus den High-Tech-Be- Von Anbeginn seiner Tätigkeit an hat der Cluster
reichen und den Schlüsseltechnologien stehen vor be- NMWP.NRW aktiv Gründungsvorhaben aus dem Be-
sonderen Herausforderungen. Die zahlreichen beste- reich der Schlüsseltechnologien unterstützt. Dazu wurde
henden Strukturen und Angebote, zum Beispiel für den die Vernetzung der Gründer mit Industriepartnern und
Heft 01.2021 11Highlight-Thema
»Der Business Accelerator HIGH-TECH.NRW hat sich auf die Un-
terstützung technologieorientierter Start-ups spezialisiert und
schließt damit eine wichtige Lücke in der Akzeleratorenlandschaft
in Nordrhein-Westfalen. Er zeichnet sich durch eine intensive Zu-
sammenarbeit mit den führenden Gründerhochschulen in NRW
aus – allen voran den Excellence Start-up Centern. Ich bin beein-
druckt, welche tollen Teams sich auf dem Demo Day präsentiert
haben. Dies unterstreicht die Stärke des Start-up-Ökosystems in
Nordrhein-Westfalen.«
Prof. Dr. Andreas Pinkwart, Minister für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
Investoren nachhaltig vorangetrieben und zahlreiche und Vernetzung, wozu insbesondere strategische
passgenaue Matchings und Kontakte herstellt. Nach- Partner wie EVONIK, KIRCHHOFF Automotive, die RAG
haltige Supportmaßnahmen für Gründer bedeuten Stiftung und ein gutes Dutzend weiterer Unternehmen
nicht nur kurzfristige Förderung oder Beteiligungen zu zur hohen Qualität des Programms beitragen.
generieren, sondern auch die Möglichkeit bereits früh-
zeitig Kunden sowie Kooperations- und Entwicklungs- HIGH-TECH.NRW wurde letztes Jahr erstmalig veran-
partner von den angebotenen bzw. geplanten Leistungen staltet und im Rahmen des Interreg Europe Projekts
und Produkten zu überzeugen. Dieses frühe Feedback NMP-REG (http://www.interregeurope.eu/NMP-REG)
vom Markt und aus der Branche ist für den langfristigen pilotiert. Mit der virtuellen Abschlussveranstaltung, dem
Erfolg eines Start-ups nicht zu unterschätzen. Gerade Demo Day, endete am 13. November das erste Pro-
hierbei kann der Cluster NMWP aufgrund seiner Netz- gramm von HIGH-TECH.NRW. Neben der Präsentation
werkstrukturen, fachlichen Expertise, Technologie- und der 12 teilnehmenden Start-ups airCode, AutoProNano,
Branchenfokussierung sowie der daraus resultierenden FreeD Printing, gapcharge, House of Plasma, Lidrotec,
Schnittstellenkompetenz den Gründungsprozess stark Midel Photonics, Neutron Star Systems, Pixel Photonics,
unterstützen und beschleunigen. qubeto, GEP Engineering und VICUT vor einem Fach-
publikum aus Wirtschaft und Wissenschaft wurden in
Basierend auf seinen Erfahrungen hat der Cluster einer Diskussionsrunde die Herausforderungen für
NMWP.NRW die Notwendigkeit erkannt, ein eigenes Gründerinnen und Gründer im High-Tech-Bereich mit
Business Accelerator-Programm zu initiieren. Gemeinsam Dr. Johannes Velling (Leiter der Gruppe „Gründungen,
mit starken Partnern aus Politik, Wirtschaft und den digitale Impulse, Finanzierung“ des Wirtschafts- und Di-
Universitäten Ruhr-Universität Bochum, Technische gitalministeriums), NMWP.NRW Clustermanager Dr.-Ing.
Universität Dortmund, Universität Duisburg-Essen, Harald Cremer und den drei Gründern Dr. David Dung
Westfälische Wilhelms-Universität Münster, Universität (Midel Photonics), Christoph Seidenstücker (Pixel Pho-
zu Köln und RWTH Aachen hat der Landescluster daher tonics UG) und Professor Dr. Niels Benson (airCode
den Business Accelerator HIGH-TECH.NRW ins Leben UG) diskutiert. Schwerpunkt lag hierbei auf der Einbindung
gerufen. Dieser ist inhaltlich wie strategisch auf die von Gründern in Gründerökosysteme, der Bedeutung
speziellen Bedarfe von Gründungswilligen, Start-ups von strategischem Intellectual Property-Management
und Jungunternehmern aus den Bereichen der sowie dem Zugang zu Beteiligungskapital.
Schlüsseltechnologien – insbesondere auf die mit hard-
wareorientierten Geschäftskonzepten – abgestimmt. Auf der anschließenden Preisverleihung wurden die drei
HIGH-TECH.NRW bietet einerseits den Gründern und Gewinner prämiert. Der erste Platz ging an das Gründer-
Jungunternehmern exklusive Zugänge zu relevanten team von LIDROTEC aus Bochum für die Entwicklung
Stakeholdern aus Wirtschaft, Wissenschaft, Finanz- einer Laseranlage für das hochpräzise Schneiden von
sektor, Förder- und Transfereinrichtungen, denselben High-Tech-Werkstoffen, wie z.B. Handydisplays und Mikro-
aber auch andersherum den Zugang zu Gründern. chips. Die Laseranlage kombiniert die Ultrakurzpuls-
Laserbearbeitung mit dem kontrollierten Einsatz von
Der programmatische Schwerunkt liegt auf Mentoring Flüssigkeiten, wodurch sie schneller und präziser als
12NMWP-MagazinHighlight-Thema herkömmliche Techniken schneidet. Den zweiten Platz belegte FreeD Printing, ebenfalls aus Bochum. Das Unternehmen revolutioniert die Umsetzung additiver Fertigungsverfahren mit einem roboterbasierten multidirektionalen Modellierungsprozess, welcher Bauteile aus mehreren Richtungen mit frei geformten Schichten aufbaut – Stützkonstruktionen werden damit überflüssig. Platz Drei ging an Midel Photonics aus Bonn, für die Ent- wicklung hochqualitativer laserstrahlformender Elemente, die durch eine einzigartige Technologie besonders preiswert und stets auf die Anwendung abgestimmt sind. Damit lassen sich wertvolle Ressourcen bei Ferti- gungsprozessen in Schlüsselbereichen wie Automotive, Displays, Halbleiter und Clean Energy einsparen. Bereits in der ersten Durchführung des Programms erhielt HIGH-TECH.NRW ein durch die Bank positives Feedback von Seiten der Start-ups, der Mentoren, der Industriepartner und der High-Tech-Community des Clusters NMWP.NRW. Nicht zuletzt Wirtschafts- und Digitalminister Prof. Dr. Andreas Pinkwart zeigte sich beeindruckt von HIGH- TECH.NRW: „Der Business Accelerator HIGH-TECH. NRW hat sich auf die Unterstützung technologieorien- tierter Start-ups spezialisiert und schließt damit eine wichtige Lücke in der Akzeleratorenlandschaft in Nord- rhein-Westfalen. Er zeichnet sich durch eine intensive Zusammenarbeit mit den führenden Gründerhoch- schulen in Nordrhein-Westfalen aus – allen voran den Excellence Start-up Centern. Ich bin beeindruckt, wel- che tollen Teams sich auf dem Demo Day präsentiert haben. Dies unterstreicht die Stärke des Start-up-Öko- systems in Nordrhein-Westfalen.“ Heft 01.2021 13
HIGH-TECH.NRW
©Universität Stuttgart – IRS
Supraleiter sind der
Schlüssel zu Raumfahrt-
Hochleistungsmissionen
Neutron Star Systems (NSS) setzt den Startschuss für die
Supraleitertechnologie in der Raumfahrtbranche.
In Partnerschaft mit dem Institut für Raumfahrtsysteme peraturen (HIGH-TECH.NRW
Abbildung links: Triebwerksfahne des SX3 Steady-State AF-MPD-
Triebwerksprototypen am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität
Stuttgart. © Georg Herdrich and Adam Boxberger, Institut für Raum-
fahrtsysteme, Universität Stuttgart
Abbildung rechts: Weltraumanwendungen von Supraleitern. © Denis J.
Connolly, Robert R. Romanofsky, Paul Aron and Mark Stan, OPPORTU-
NITIES FOR SUPERCONDUCTIVITY IN FUTURE SPACE EXPLORATION
PROGRAMS: (A HYDROGEN ECONOMY FOR THE 21ST CENTURY)
NASA, Lewis Research Center Cleveland, Ohio 44135)
internationaler Forschung haben letztere Systeme nur
wenige Flugmissionen erlebt, da sie noch zu schwer,
stromfressend und kurzlebig sind.
SUPREME (SUPerconductor-based Readiness Enhan- die Einführung von Hochleistungs-Weltraummissionen
ced Magnetoplasmadynamic Electric- Propulsion) wird mit sich bringen. HTSL sind mittlerweile eine bewährte
derzeit von NSS und dem IRS Stuttgart entwickelt. Ba- Technologie mit industriellem Reifegrad, die dazu be-
sis ist das SX3-Triebwerk, ein AF-MPD-Prototyp der reit ist, in Raumfahrtanwendungen eingesetzt zu wer-
100kW-Klasse, der am IRS betrieben wird. Das Trieb- den, was wiederum durch eine starke Erfolgsbilanz bei
werk hat über 150 Betriebsstunden und Schubwir- terrestrischen Anwendungen unterstützt wird. Jetzt ist
kungsgrade von 62% erreicht - vergleichbar mit derzeit es an der Zeit, dass die Raumfahrtindustrie die Techno-
fliegenden EP-Systemen; dazu ist er ähnlich funktiona- logie anerkennt und ihre positiven Eigenschaften ent-
bel wie Hohlkathoden und optimierte Treibstoffein- sprechend nutzt, um die nächste Generation von Hoch-
spritzmechanismen im Hochspannungsbetrieb. leistungs-Raumfahrtmissionen zu ermöglichen.
Atmosphärische Eintritts-Abschirmung
Um den beim atmosphärischen Eintritt auftretenden Ansprechpartner:
hohen Wärmestrom zu begegnen, werden Wärme-
schutzsysteme eingesetzt. Diese sind teuer und auf- Manuel Adolfo
wendig herzustellen, anfällig für Beschädigungen wäh- La Rosa Betancourt
rend des Starts und bieten keine Lösung für den Neutron Star Systems
Funkausfall während des Eintritts. Hier kommen wieder UG
HTSL ins Spiel.
Durch die Erzeugung starker elektromagnetischer Fel-
der werden die Wärmeflüsse auf die Außenhaut erheb-
lich reduziert und es entsteht ein "magnetisches Fens-
ter", durch das die Funkverbindung ungestört bleibt.
Erforderlich sind mehrere Tesla an magnetischer Feld-
stärke. Kürzlich hat die EU die Finanzierung des Können Sie den QR-Code nicht lesen?
MEESST-Konsortiums (Magnetohydrodynamic Enhan- Treten Sie mit mir unter www.portal.nmwp.de in Kontakt.
ced Entry System for Space Transportation) bewilligt,
woran NSS und das IRS arbeiten. Das Projekt wird eine
HTSL-Magnetspule für den Einsatz in Eintritts-Abschir-
mungsanwendungen entwerfen, bauen und testen. Neutron Star Systems UG
Fortgeschrittene Missionskonzepte Technologie
Frachttransfers von mehreren Dutzend Tonnen Ladung • Plasma - Elektroantrieb
zwischen der Erde und dem Mond/Mars werden einen • Hochtemperatur Supraleiter
wichtigen Teil der Weltrauminfrastruktur bilden und • AF-MPD
Hochleistungs-EPs sind die einzige wirtschaftliche und
technisch umsetzbare Lösung für deren Durchführung. Innovation / USP
Sehen wir uns beispielsweise den Einsatz von HTSL in • GünstigereTreibstoffe(Argon,Wasserstoff,Ammoniak)
einer 1MW-Mission an, welche eine 100 Tonnen schwe- • Skalierbarkeit (1 kW – 1000 kW)
re Nutzlast vom erdnahen Orbit zum Mond befördert, • Leicht, effizient, kompakt Elektroantrieb
so würde man signifikante Verbesserungen zeichnen. • Drosselbarkeit
Mitunter 7% mehr Nutzlastmasse, 50 Tonnen weniger
Startmasse und eine Einsparung von bis zu 320 Mio. Zielmärkte
Euro. • Raumfahrt
Handlungsaufruf
www.neutronstar.systems
Die gemeinsame Nutzung von HTSL und AF-MPD-
Triebwerken bieten die Antwort auf jene Probleme, die
Heft 01.2021 15HIGH-TECH.NRW
Nanopartikel
verfügbar mit
Lichtgeschwindigkeit
Kolloidale Nanopartikel schnell, einfach und verlässlich mit dem ei-
genen Laborautomaten herstellen. Das machen zwei Forscher aus
Essen unter Einsatz innovativer Lasertechnik möglich. Mit Ihrem
Automaten wollen sie weltweit die Nano-FuE beschleunigen.
Kolloidale Nanopartikel verfügen über einzigartige Eigen- Es existieren unzählige weitere Anwendungen für Nano-
schaften, welche man von keiner anderen Materialklasse partikel verschiedenster Materialien. Viele davon stecken
kennt. In den letzten Jahrzehnten konnte man in der noch in den Kinderschuhen und andere wurden noch
Forschung deshalb einen wahrhaften Hype um die kleinen nicht einmal entdeckt. Tatsächlich ist die Forschung
Partikel beobachten, welcher unzählige neue Anwendun- und Entwicklung auf Basis kolloidaler Nanopartikel
gen und Produkte in diversen Einsatzfeldern hervor- langwierig. Bei den gängigen Herstellungsmethoden
brachte. So stecken die Partikel in wichtigen Technologien kann die Verfahrensentwicklung für die Synthese eines
der Energiewende, werden in der Krebsdiagnostik erprobt neuen Kolloids Monate dauern. Zudem benötigt man
und schaffen neue Funktionsmaterialien, beispielsweise Fachpersonal und Spezialequipment, welches in manchen
für die additive Fertigung. Anwendungsfeldern nicht zur Standardausrüstung
gehört. Die alternative Versorgung über den Versand-
Ein am Markt bereits bekanntes Produkt, welches ohne handel ist zwar einfacher, aber logistisch nicht optimal.
kolloidale Goldnanopartikel nicht existieren würde, ist Kolloide sind metastabil und somit eher ungeeignet für
der Schwangerschaftstest. Der Test nutzt die gute Bio- eine Versorgung mit hohem Logistikaufwand. Die Partikel-
funktionalisierbarkeit der Goldpartikel aus, aber auch eigenschaften ändern sich mit der Zeit und Qualitäts-
ihre charakteristische rote bis violette Farbe (Abb. 2). schwankungen sind die Regel.
Als Nanopartikel erscheint das eigentlich gelbe Metall
aufgrund einer besonderen Interaktion mit Licht, welche Die Herstellung der Kolloide am Ort und zur Zeit der
man Oberflächenplasmonenresonanz nennt, in unge- Weiterverarbeitung bietet die bessere Versorgung. Man
wohnten Farben. Die tatsächliche Farbe hängt dabei von muss die Synthese aber vereinfachen, um sie für jeden
der Größe der Partikel ab. Goldnanopartikel sind deshalb Forscher und Entwickler zugänglich zu machen. Hier
optimale Biosensoren. Silbernanopartikel wechselwirken kommt das Team von AutoProNano (Abb. 3) ins Spiel.
auf die gleiche Art mit Licht, erscheinen jedoch gelb. Ihr Bessel und Waag, zwei Forscher der Universität Duis-
Einsatzgebiet ist jedoch nicht die Detektion biologischer burg-Essen vereinen alle Syntheseschritte in einem
Substanzen, sondern die Bekämpfungen von Mikroben. Vollautomaten (Abb. 1). Dadurch reduzieren sie die
Hierfür bettet man die Partikel in Lacke oder auch Tex- Komplexität der Kolloidherstellung für den Anwender
tilien ein, um diesen antimikrobielle Eigenschaften zu auf wenige Eingaben am Touchdisplay. Der hohe Grad
verleihen. Die optisch weniger besonderen Platinnano- an Automatisierung macht die Bedienung sogar selbst-
partikel sind hervorragende Katalysatoren und finden erklärend und ermöglicht eine hochreproduzierbare
beispielsweise in Brennstoffzellen Einsatz. Kolloidqualität, welche völlig unabhängig vom Bediener ist.
16NMWP-MagazinHIGH-TECH.NRW
Abbildung 1 (linke Seite): Aktueller Prototyp des kompakten Vollauto- Abbildung 3 (oben): Das Gründerteam im Laser-
maten (Maße: L 53 cm, B 41 cm, H 50 cm) zur Produktion kolloidaler labor mit typischer Laserschutzbrille, Tobias Bessel
Nanopartikel. Designt bei Projekter Industrial Design. (links) und Dr. Friedrich Waag (rechts).
© Projekter Industrial Design GbR (Duisburg) © Yaya Li, Universität Duisburg-Essen
Abbildung 2 (oben): Mit dem Automaten produzierte, kolloidale Nano-
partikel der drei Edelmetalle Silber (links), Platin (mitte) und Gold
(rechts) in Wasser. © Friedrich Waag, Universität Duisburg-Essen Ansprechpartner:
Der kompakte Laborautomat produziert Nanopartikel Dr.
mit Lichtgeschwindigkeit. Das ist nicht ganz korrekt, Friedrich Waag
aber die Energiequelle der Synthese ist tatsächlich ein AutoProNano,
Lasersystem. Laserpulse weniger Nanosekunden Länge Technische Chemie I
und von hoher Intensität zerkleinern im Automaten und Center for Nano-
Feststoffe zu Nanopartikeln. Die Partikel werden dabei integration Duisburg-
direkt von einer Flüssigkeit eingefangen und liegen Essen (CENIDE),
dann als Kolloid vor. Prinzipiell kann so jedes Material Universität Duisburg-
zu Nanopartikeln verarbeitet werden und auch die Essen
Flüssigkeit lässt in einem gewissen Rahmen variieren.
Der Materialwechsel funktioniert dabei über den Aus-
tausch einer praktischen Kapsel, ähnlich wie bei einem
Drucker. Aufgebrauchte Kapseln werden die beiden
Gründer mit Ihrer zukünftigen Unternehmung recyceln.
Aktuell entwickeln Bessel und Waag ihren Prototyp in
einem START-UP transfer.NRW-Projekt mit Mitteln des Können Sie den QR-Code nicht lesen?
Europäischen Fonds für regionale Entwicklung zur Markt- Treten Sie mit mir unter www.portal.nmwp.de in Kontakt.
reife. Die Entwicklung des Laborautomaten soll Ende
2021 abgeschlossen sein. Dann wollen sich die Forscher
auch offiziell aus der Universität ausgründen. Anfang
2022 soll der Laborautomat dann am Markt verfügbar AutoProNano
sein. Bis dahin wird der Prototyp bereits im Rahmen
von Forschungskooperationen mit verschiedenen öffent- Technologie
lichen Einrichtungen und Unternehmen eingesetzt. Die • Nanopartikel
zukünftigen Gründer sind über ihre Universität bereits • Kurzpulslaser
gut vernetzt und haben im HIGH-TECH.NRW-Accelerator
viele neue Kontakte hinzugewonnen. Trotzdem sind sie Innovation / USP
immer auf der Suche nach neuen Kooperationspartnern • Kompakter Vollautomat zur
und freuen sich über jede Kontaktaufnahme. Synthese kolloidaler Nanopartikel
Bereits jetzt denken Bessel und Waag einen Schritt weiter. Zielmärkte
Ihre Automaten sollen nicht nur die Versorgung von • Chemie
FuE mit kolloidalen Nanopartikeln verbessern, sondern • Biomedizin
auch die von industriellen Produzenten. Die gute Skalier- • Energie
barkeit der kontinuierlichen Synthesetechnik macht die
konsequente Entwicklung von Industrieautomaten
www.autopronano.eu
möglich. Auf der weiteren Entwicklungsagenda steht die
Skalierung an erster Stelle.
Heft 01.2021 17HIGH-TECH.NRW
Neuartige Messtechnik
zur Regelung von
Plasmaprozessen
House of Plasma bietet innovative Messtechnik für industrielle Plasma-
anwendungen. Nach erfolgreicher Teilnahme am High-Tech.NRW
Accelerator steht nun die Ausgründung aus der Ruhr-Universität
Bochum an.
Auf Basis aktiver Plasmaresonanzspektroskopie misst gefunden – zunächst über einen Professor, dann bei
die Multipolresonanzsonde die Elektronendichte in Nieder- den Studierenden, die in ihren Abschlussarbeiten das
druckplasmen, die beispielsweise für Ätz- und Beschich- angehende Start-up als Fallbeispiel untersuchten. Ma-
tungsprozesse genutzt werden. Klare Sache, oder? ria Schnober war eine von ihnen. „Plasmatechnik war
„Anfangs musste ich auch häufiger nachfragen“, erinnert etwas ganz Neues für mich. Die ersten Erklärungen wa-
sich Maria Schnober lachend. Die 27-jährige ist eine von ren noch Böhmische Dörfer, aber mir wurde schnell
drei Gründern des angehenden Start-ups House of Plas- klar, wie viele alltägliche Produkte eigentlich mit Plasma
ma. Kompliziert klingende Begriffe kennt sie aus ihrem gefertigt werden.“
Management-Studium an der Ruhr-Universität Bochum.
„Ich habe schon als Studentin mit dem Gedanken gespielt, Ohne Plasmatechnik wäre unser tägliches Leben nämlich
Teil einer (Unternehms)Gründung zu sein. Dass es am deutlich anders – insbesondere unkomfortabler.
Ende so technisch wird, hätte ich natürlich nicht gedacht. Moderne Elektronik, Glas- und Brillenbeschichtung
Meine Schwerpunkte waren Marketing und Vertrieb.“ sowie besonders robuste Werkzeuge: All das wäre
Lange musste Maria Schnober aber nicht überlegen: ohne Plasma nicht möglich. Die Prozesse werden für
„Das Team und die Idee von House of Plasma haben Weltraum- und Photovoltaiktechnik benötigt, zum
mich sofort begeistert.“ Produktschutz in Verpackungen, um funktionale Ober-
flächen zu schaffen (z.B. wasserabweisend), Schmuck
Aber wie kommt man im Fachbereich Management ei- zu verfeinern, Mikro- und Nanotechnologien zu ermög-
gentlich mit so einem Vorhaben in Kontakt? Die Ge- lichen… Zusammengefasst: Plasmatechnik bestimmt
schichte der Messtechnik beginnt – wie so häufig an der unseren Alltag mit, ein echter Hidden Champion.
Universität – in der Forschung der RUB mit einer theo-
retischen Idee. Angetrieben von Prof. Brinkmann vom Doch warum genau jetzt diese Messtechnik? Ein Plasma
Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik wird diese ist der sogenannte vierte Aggregatzustand nach fest,
Idee in die Praxis umgesetzt. Die Mitarbeitenden der flüssig und gasförmig. In der Natur kennt man es auch
Universität entwickelten in Kooperationen mit diversen als Sonne, Blitze oder Nordlichter. Ein Plasma entsteht,
Forschungs- und Industriepartnern ein nachgefragtes wenn Elektronen aus den Gasteilchen gelöst werden. Da
Messequipment. Über 30 Fachartikel und viele Ab- sie negativ geladen sind, kann man sie in elektrischen
schlussarbeiten sind inzwischen die Bilanz. Darunter und magnetischen Feldern gezielt bewegen. Und nur
die Promotion von Dr.-Ing. Moritz Oberberg. diese Tatsache führt dazu, dass die technischen An-
wendungsprozesse möglich sind, die meist in großen
„Moritz hat die Idee erstmals wirklich verfolgt, aus der Vakuumkammern laufen. Dadurch gibt es keinen einfa-
erprobten Technik ein kommerzielles Produkt zu machen chen Zugang zu diesen Prozessen. Zur Überwachung
– und hat sich dafür Unterstützung gesucht“, erklärt und Regelung können daher nur äußere Größen aufge-
Maria Schnober. Elektroingenieur Geoffrey Mellar ist eben- nommen werden: Strom, Spannung, Leistung, Gasflüsse,
falls Gründer und als Technologieexperte zu House of Druck… In einigen Anlagen auch Strahlung (ein Plasma
Plasma gestoßen. Die beiden suchten für das Gründer- gibt Licht ab) oder Größen, die ein Schichtwachstum
team noch betriebswirtschaftliche Verstärkung. Dies abbilden. Doch eigentlich ist es das Plasma, das am
haben sie in der Fakultät für Wirtschaftswissenschaft Ende das Produkt bestimmt. Es ist das Werkzeug zur
18NMWP-MagazinHIGH-TECH.NRW
Abbildung 2: Die Sonde kann in einer Positioniermechanik integriert
Abbildung 1: Die Multipolresonanzsonde misst im Plasma echtzeitfähig werden, um so ortsaufgelöste Messungen im Vakuum zu ermöglichen.
die wichtigsten Plasmaparameter: Elektronendichte, -stoßfrequenz und (©Geoffrey Mellar)
-temperatur. So sind Überwachungen und Regelungen zur Prozess-
optimierung möglich. (©Geoffrey Mellar)
Herstellung funktioneller Oberflächen und sollte den Insbesondere die industrielle Nähe des Programms und
Anwendern eigentlich am besten bekannt sein – ein ho- die technische Expertise für den Markt haben dabei ge-
her Anspruch an ein äußerst komplexes physikalisches holfen. Noch in diesem Jahr soll die Ausgründung für
und chemisches Gebilde. das Team folgen.
„Stellen Sie sich vor, Sie kochen ein Ei zum Frühstück“,
erklärt Maria Schnober. „Das Ei soll das ‚perfekte‘ Ei- Ansprechpartnerin:
gelb haben, noch weich, aber auch nicht flüssig zum
Beispiel. Doch alles, was Sie machen können, ist die Maria Schnober, M.Sc.
Temperatur des Wassers zum Kochen oder vielleicht House of Plasma
an der Eierschale zu messen.“ Mit Erfahrung kann das
Ergebnis in etwa stimmen. Aber an High-Tech- Produkte
mit einer enormen Performance werden natürlich andere
Anforderungen gestellt. Die Messtechnik von House of
Plasma setzt genau da an: Sie misst die entscheidenden
Prozessparameter – und das auch noch in Echtzeit.
Hier kommen wieder die Elektronen ins Spiel. Die inno-
vative Messtechnik – basierend auf der Multipolreso-
nanzsonde – kann die Anzahl der Elektronen und einige
ihrer Eigenschaften aufnehmen und funktioniert eigent- Können Sie den QR-Code nicht lesen?
lich wie eine Antenne. Prozesse können so überwacht Treten Sie mit mir unter www.portal.nmwp.de in Kontakt.
und geregelt, die Reproduzierbarkeit erhöht, Langzeit-
drifts erkannt, sowie Produktions- und Reinigungszeiten
optimiert werden. Das spart Zeit, Ressourcen und Geld.
House of Plasma
Und ist Maria Schnober jetzt in der Technik angekom-
men? „Auf jeden Fall. Die technische Tiefe der anderen Technologie
beiden erreiche ich nicht, aber mittlerweile bewege ich • Plasmatechnik
mich sicher durch das Thema und die Märkte“, sagt sie. • Messtechnik
„Das spannende ist ja: House of Plasma bietet eine sehr
spezielle Lösung, von der aber sehr viele Branchen Innovation / USP
profitieren: Glas- und Optikbeschichtung, Werkstoffe, • Innovative echtzeitfähige Mess- &
Photonik, Mikrosystemtechnik, Halbleitertechnik, u.v.m.“ Regelungstechnik für Plasmaprozesse
Aktuell befindet sich das Vorhaben in einem Förderprojekt Zielmärkte
des Landes NRW mit EU-Mitteln. Zur Weiterentwicklung • Glasbeschichtung
hat House of Plasma erfolgreich am High-Tech.NRW • Photonik
Accelerator teilgenommen, der vom Landescluster • Mikrosystemtechnik
NMWP.NRW organisiert wurde. Über zehn Wochen wurde
das Team strategisch begleitet. Auch technische Kom-
www.house-of-plasma.com
ponenten, das IP-Management und der Vertrieb wurden
mit Hilfe von Mentorinnen und Mentoren angegangen.
Heft 01.2021 19HIGH-TECH.NRW
Kabelloses
Laden mit
smarter
Batterieüberwachung
Durch den Einsatz kabelloser Ladesysteme bietet sich am Logistik-
standort NRW vielen Unternehmen eine Chance, das volle Potential
der Elektromobilität zu nutzen. Vor allem die Intralogistik oder Mikro-
mobilität wird kostengünstiger und komfortabler.
Denn oftmals führt falsches Nutzerverhalten zu Batterie- eine hohe Prozesseffizienz der dortigen Abläufe werden
schäden und Ausfallzeiten, die eigentlich vermeidbar sind. Elektroroller für den Personentransport in den Lager-
Häufiges An- und Abstecken des Ladegeräts unterbricht hallen eingesetzt. Das Nutzungsprofil ist oftmals ab-
laufende Ladezyklen und schadet damit der Batterie. Ins- hängig von der aktuellen Auslastung des Lagers und
besondere bei den noch oft verwendeten bleibasierten der Umschlagshäufigkeit der gelagerten Produkte. So
Energiespeichern kann man je nach Fahrzeug Lebenszyklen kann die Ladezeit in Hochzeiten sehr begrenzt sein.
von unter einem Jahr beobachten. Aber auch Lithium- Während in weniger ausgelasteten Phasen weit mehr
Ionen-Batterien werden im Logistikbetrieb vielfach falsch Zeit als benötigt zum Laden zur Verfügung steht.
betrieben, weil die bevorzugten Ladestände zwischen Durch die Sammlung und Vorgabe dieser Daten kann
40 und 80% selten eingehalten werden. Es ergeben ein intelligentes, kabelloses Ladesystem selbständig
sich wirtschaftliche und ökologische Schäden. entscheiden, ob eine Ladung hinsichtlich der Standzeit
und der Auslastung sinnvoll ist. Bei dem kooperierenden
Die Lösung sind intelligente und kabellose Ladesysteme Kontraktlogistiker konnten so Batteriekosteneinspa-
mit integriertem Flottenmanagement, das die Batterie- rungen durch eine Verlängerung der Batterielebenszeit
betriebsdaten beobachtet und in Abhängigkeit von der um bis zu 60% beobachtet werden. Weitere Kosten-
Speichertechnologie die Ladevorgänge startet. Durch effekte ergeben sich aus kürzeren Ausfallzeiten durch
den Einsatz solcher Ladesysteme kann die Ladeinfra- planbare Batteriewechsel und geringeren Verschleiß
struktur den Fahrzeug- und Batterietyp identifizieren durch wegfallende Steckkontakte. In ersten Tests zeigt
und so das für das jeweilige Fahrzeug optimale Lade- sich zusätzlich ein deutlicher Komfortvorteil, wenn Lo-
verhalten bestimmen. Auf Grundlage von gesammelten gistikmitarbeiter das Elektrofahrzeug über der Lade-
Fahrbetriebs- und Ladedaten kann die notwendige station parken, ohne mühsam die Kabel einzustecken.
Ladezeit ermittelt werden. Durch Lerneffekte werden
auch typische Fahrzeugauslastungsprofile berücksichtigt. Die eingesetzte Basistechnologie der induktiven Energie-
Das Ladesystem berechnet daher stets, ob der aktuelle übertragung ist dabei nicht neu. Schon vor über 100
Batteriestand ausreichend ist oder ob die Batterie unter Jahren ließ Nikola Tesla bereits eine Glühlampe per
der Nebenbedingung einer möglichen Lebenszeitver- elektromagnetischer Induktion leuchten. Seitdem wird
längerung zwischengeladen werden muss. auf der ganzen Welt zu Wireless Power Transfer (WPT)-
Systemen für verschiedene Anwendungen geforscht,
Dieses intelligente Laden in Kombination mit der induk- z.B. für Elektrofahrzeuge, Verbrauchergeräte, Handys,
tiven Ladetechnik kann Anwendungsfälle in der Mikro- Laptops, Haushaltsgeräte, medizinische Geräte und
mobilität und Intralogistik bequemer, umweltfreundlicher elektrische Maschinen. Der Grundaufbau zur Energie-
und kostengünstiger machen. Deutlich wird dies an einem übertragung besteht aus einer Primär- und einer Se-
Realbeispiel bei einem großen Kontraktlogistiker: Für kundärspule. Die Primärspule liegt in der Ladestation
20NMWP-MagazinHIGH-TECH.NRW
Abbildung 1 (links):
Kabellose Ladestati-
on von gapcharge (©
gapcharge GmbH)
Abbildung 2 (rechts):
Batterieübersicht
& Ladeverhalten (©
gapcharge GmbH)
Ansprechpartner:
Dr. Florian Knobbe
und erzeugt ein Magnetfeld. Dieses kann eine elektri- Co-Founder
sche Spannung in einer fahrzeugseitigen Sekundärspule gapcharge GmbH
induzieren, ohne diese zu berühren – es fließt ein Strom,
der die Batterie lädt.
Für die Standardisierung dieser Technologie haben sich
mehrere Konsortien gebildet, wie bspw. das Qi-Konsor-
tium und die Air Fuel-Allianz. Während diese Konsortien
mit dazu beitragen, dass sich das kabellose Laden in
kleineren mobilen Elektrogeräten wie in Mobiltelefonen,
Laptops und elektrischen Zahnbürsten bereits flächen- Können Sie den QR-Code nicht lesen?
deckend durchsetzt, geht der Einsatz in Elektrofahrzeugen Treten Sie mit mir unter www.portal.nmwp.de in Kontakt.
wie Gabelstaplern oder PKW oftmals nicht über den Proto-
typenstatus hinaus. Ein Grund hierfür ist die fehlende
globale Standardisierung und Normierung in höheren
Leistungsklassen. Dabei ermöglicht die kabellose Lade- gapcharge GmbH
technologie selbst bei Schmutz und Staub ein unge-
störtes Laden und bietet großes Potential für die unter- Technologie
schiedlichsten Anwendungsfälle – denn auch unter • Induktive Ladesysteme
Wasser ist ein Laden problemlos möglich. • Intelligente Batterieüberwachung
Die Entwicklung und der Verkauf solcher intelligenten, Innovation / USP
kabellosen Ladesysteme ist das Ziel der gapcharge • Intelligente, induktive Ladesysteme
GmbH. Als Ausgründung und Spin-Off des Lehrstuhls zu kostengünstigen Preisen
für Internationales Automobilmanagement der Univer-
sität Duisburg-Essen stellt es für verschiedene Anwen- Zielmärkte
dungsfälle intelligente, kabellose Ladesysteme her. • Elektromobilität
Durch die Kombination von Positionierung und einer • Intralogistik
modularen Auslegung der Ladesysteme können die in-
telligenten Ladesysteme zu einem besonders kosten-
www.gapcharge.com
günstigen Marktpreis angeboten werden.
Heft 01.2021 21HIGH-TECH.NRW
Wertvolles Licht
Ob VW, Wallstreet oder Pharma: Wir stehen am Beginn einer Quanten-
revolution. Neue Quantendetektoren stellen das Herzstück vieler
Technologien dar, haben aber auch das Potential klassische Bereiche
zu revolutionieren in denen Licht wichtige Information überträgt.
Licht spielt in vielen Technologien eine zentrale Rolle, vieler Anwendungen und aufstrebender Technologien,
da es uns ermöglicht Informationen durch Zeit und wie z.B. der Quantenkommunikation, super-auflösender
Raum zu tragen. Information wird dabei selbst durch Bildgebung oder Mikroskopie, darstellt.
die kleinste mögliche Lichtmenge – einem Lichtquant
(Photon) – übertragen. Neuartige Quantendetektoren, Sowohl Halbleiter- als auch herkömmliche SNSPD-Tech-
machen es möglich, diese kostbare Information auszu- nologien kommen hier an ihre Grenzen, entweder durch
lesen und stellen so einen wichtigen technologischen die Anforderungen an Leistung und Effizienz oder an die
Schritt in der Entwicklung optischer Messsysteme dar. Skalierbarkeit. Die neuartige Waveguide-Matrix Detector
(WMD)-Technologie, entwickelt und patentiert von For-
Bisher kommen hierbei vor allem Halbleiter-Detektoren schungsgruppen am Center for Nanotechnology der Uni-
zum Einsatz, zum Beispiel als Photodioden, CCD- oder versität Münster, kann diese Grenzen überwinden: Die
CMOS-Sensoren. Halbleiterdetektoren basieren auf dem WMD-Technologie liefert die hervorragenden Leistungs-
Prinzip, dass die Energie des absorbierten Lichts Ladungs- daten von SNSPDs, ermöglichen aber auch Einzelphotonen-
träger über die Bandlücke des Detektormaterials hebt Sensoren mit hoher Pixelzahl und Dichte und stellen somit
und somit ein elektrisches Signal erzeugt wird. Die ideale Lichtdetektoren für anspruchsvolle Aufgaben dar.
Bandlücke des Materials begrenzt hierbei direkt den
spektralen Bereich, in dem ein solcher Detektor eingesetzt Technologische Vorteile
werden kann, wobei insbesondere bei höheren Wellen- Als zentrale Elemente vereint die WMD-Technologie supra-
längen (kleinere Energie), die Performanz schlechter wird. leitende Detektortechnologie mit integrierter Optik. Dies
Dies führt insbesondere dazu, dass Avalanche-Photo- resultiert in Einzelphotonen-Detektoren mit einzigartigen
dioden (APDs) zur Detektion von einzelnen Photonen in Vorteilen, wie zum Beispiel eine hohe Geschwindigkeit (und
diesem Bereich höheres Rauschverhalten zeigen. Eine folglich höhere mögliche Datenraten). Auch ermöglicht
große Stärke dieser Technologie ist die gute Skalierbar- dies die Integration mit anderen optischen Elementen
keit, die es ermöglicht großflächige multi-Pixel-Senso- (wie Filtern, Spektrometern etc.) direkt auf dem Chip, was
ren herzustellen, wie sie in Kameras heute überall zum komplett neue Anwendungen wie On-Chip Spektroskopie
Einsatz kommen. ermöglicht. Gleichzeitig kann - wenn gewünscht - ein großer
spektraler Bereich von 400 – 2000 nm detektiert werden.
Superconducting Nanowire Single Photon Detectors
(SNSPDs) dagegen verwenden ein alternatives Detekti- Skalierbarkeit durch Design
onsprinzip. Hierbei führt die Absorption eines einzelnen Aufgrund des geringen Platzbedarfs eines einzelnen
Photons in einem dünnen supraleitenden Draht zum Detektors sowie der Trennung von optischer Kopplung und
Zusammenbruch der Supraleitung, was als elektrisches dem Detektor selbst, ist die WMD-Technologie leichter
Signal ausgelesen werden kann. Dieser Bruch kann skalierbar als herkömmliche vergleichbare Detektoren.
durch kleinste Energien auf dem Niveau von einzelnen Dies ermöglicht es, potenziell Tausende von Detektoren
Lichtquanten ausgelöst werden, so dass SNSPDs über auf einem einzigen Chip und in einem einzigen kryogenen
einen breiten spektralen Bereich vom UV bis NIR genutzt Gehäuse zu platzieren, was nicht nur erhebliche Kosten-
werden können. Mikroskopisch erfolgt der Zusammenbruch einsparungen für den Kunden ermöglicht, sondern
der Supraleitung auf extrem kurzen Zeitskalen, sodass auch neue Anwendungen, bei denen eine große Anzahl
SNSPDs hohe Zeitauflösungen von wenigen Pikosekunden von Einzelphotonen-Detektoren und zusätzlich räumli-
erreichen können. Gleichzeitig zeigen sie sehr geringe che Auflösung benötigt werden.
Dunkelzählraten im Hz-Bereich und stellen somit nahezu
ideale Lichtdetektoren dar. Konventionelle SNSPDs haben WMD-Sensoren zur Marktreife entwickeln
bislang aufgrund ihrer Größe limitierte Skalierbarkeit ge- Unsere Forschungsgruppen an der Universität Münster
zeigt, so dass meist Einzelpixel SNSPDs verwendet werden. (WWU) planen, diese Technologie in naher Zukunft zur
Marktreife zu entwickeln. Zu diesem Zweck wurde Ende
In jüngerer Zeit rückt die Detektion von einzelnen Pho- 2020 das durch EXIST geförderte StartUp Pixel Photonics
tonen immer mehr in den Fokus, da sie das Herzstück gegründet. In enger Zusammenarbeit mit Partnern aus
22NMWP-MagazinSie können auch lesen
