Forschung
Erster Einblick

Exzellenzclusters PhoenixD im Gespräch

PhoenixD: Simulation, Fabrikation und Anwendung optischer Systeme

"UNSER ZIEL: HOCHLEISTUNGSOPTIK FÜR EINE MASSENFERTIGUNG"

© Sonja Smalian/PhoenixD
Die Professoren Morgner (links) und Overmeyer im Produktionstechnischen Zentrum Hannover.

PhoenixD: 52 Millionen Euro Fördergeld von Bund und Land erhält der Exzellenzcluster PhoenixD (Photonics Optics Engineering - Innovation Across Disciplines). Wofür die rund 110 Forschenden das Geld nutzen, berichten die Vorstände Professor Dr. Uwe Morgner und Professor Dr.-Ing. Ludger Overmeyer.

PhoenixD erforscht Optische Technologien. Was verbirgt sich hinter dem Begriff?

Morgner: Damit sind vor allem Technologien gemeint, die wir tagtäglich nutzen, wie zum Beispiel Kameras, Displays oder optische Sensoren ...

Overmeyer: ... oder das Internet. Ohne optische Fasern, also Glasfasern, gäbe es keine globale Kommunikation in Echtzeit, kein Netflix.

Morgner: Zu erwähnen sind auch die vielen medizinischen Anwendungen wie die Endoskopie oder die Mikroskopie und natürlich die Solartechnik.

Was bremst die Entwicklung?

Morgner: Der Preis. Optik ist noch sehr teuer und aufwendig in der Herstellung. Wenn aber ein Lasersystem nicht mehr 10.000 Euro, sondern nur noch 500 Euro kostet, dann eröffnen sich viele neue Einsatzgebiete, zum Beispiel beim autonomen Fahren, in der Landwirtschaft oder in der Medizintechnik.

Overmeyer: Deswegen ist es ein großes Ziel von PhoenixD, Hochleistungsoptik für eine Massenfertigung zu entwickeln, vergleichbar mit der Mikroelektronik.

Mikrochips wurden in den 1980er Jahren zum Konsumgut. Wie wollen Sie das in der Optik erreichen?

Morgner: Bislang ist Präzisionsoptik vor allem Glasoptik. Eine fokussierende Wirkung lässt sich aber auch durch die geschickte Anordnung von Nanopartikeln auf einer Oberfläche erzielen. Künftig könnten optische Komponenten auch aus dem 3-D-Drucker kommen.

Overmeyer: Dabei ist die Integration der optischen Funktion in die Elektronik ein ganz zentraler Punkt. Wir wollen Systeme entwickeln, die zu einem Schichtsystem zusammengefügt werden - so wie in der Elektronik.

Sechs Fachdisziplinen sind im Cluster vertreten. Warum ist diese fachübergreifende Zusammenarbeit so wichtig?

Morgner: PhoenixD erforscht neue optische Systeme, die zunächst simuliert und designt, später dann produziert werden müssen. Wir brauchen dafür Experten von der Grundlagenforschung bis zur praktischen Umsetzung. Diese Zusammenarbeit ist eine Riesenchance, denn bislang haben Physiker eher selten mit Chemikern oder Ingenieuren so eng kooperiert. PhoenixD baut hier eine Brücke und ermutigt die Forschenden über ihre Disziplinen hinaus zu denken. Das ist etwas ganz Großartiges und in der Form weltweit einzigartig.

Anfang 2019 hat der Cluster seine Arbeit aufgenommen. Gibt es schon erste Ergebnisse?

Overmeyer: Ja, in der Produktionstechnik sind wir gerade dabei, die Prozesskette für die Herstellung von solchen Optiken zu definieren und auch maschinell auf der Nanometer- bis zur Millimeter-Skala umzusetzen.

Und was möchten Sie bis zum Ende der Projektlaufzeit 2025 erreichen?

Overmeyer: Wir möchten mit einem Prototypen zeigen, dass wir intelligente Optiken in dieser Form herstellen können. Dafür planen wir den Aufbau eines Manufacturing Grid, also eines Fertigungsrasters. So etwas existiert bislang noch nicht und wäre ein Alleinstellungsmerkmal für den Standort Hannover.

Bund und Land finanzieren die Exzellenzcluster. Warum sollte es öffentlich finanzierte Forschung zu Optischen Technologien geben?

Morgner: Jeder in diesen Bereich investierte Euro wird sich mit Rendite für die Gesellschaft auszahlen. Die von uns ausgebildeten Personen werden alle gebraucht und Firmenausgründungen werden weitere Arbeitsplätze schaffen.

Wie können Unternehmen von den Forschungsergebnissen profitieren?

Overmeyer: Das Entscheidende ist der Wissenstransfer über Köpfe, also der Wechsel unserer Wissenschaftler in die Wirtschaft.

Morgner: Wir sind aber auch offen für Kooperationsprojekte mit der Industrie.

Ihr Ansprechpartner

© PhoenixD
Prof. Dr. Uwe Morgner
Adresse
Welfengarten 1
30167 Hannover
Gebäude
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OPTIKFORSCHUNG ALS EIGENSTÄNDIGE DISZIPLIN DENKEN

Dr. Reinhard Caspary ist der Technologiekoordinator des Exzellenzclusters PhoenixD an der Leibniz Universität Hannover. Der studierte Physiker und promovierte Elektrotechniker wünscht sich, dass die Cluster-Mitglieder eine gemeinsame Identität als „Optikforscher“ entwickeln.

Dr. Reinhard Caspary ist viel unterwegs: Zwischen Schneverdingen und San Francisco besucht er Konferenzen, Messen und Arbeitstreffen, um den Forschungsstand im weiten Feld der Optischen Technologien zu kennen. Auch die Fachjournale der sechs verschiedenen Fachbereiche des Clusters - Physik, Maschinenbau, Chemie, Elektrotechnik, Informatik und Mathematik - wertet der Technologiekoordinator des Exzellenzclusters PhoenixD regelmäßig aus und arbeitet dem Vorstand zu. "Art und Bedeutung der wissenschaftlichen Publikationen sind je nach Fachdisziplin ganz verschieden", hat Caspary beobachtet. Doch das ist nicht der einzige Unterschied. "In der Physik, dem Maschinenbau, der Chemie und der Informatik herrschen jeweils ganz unterschiedliche Kulturen", sagt Caspary. "Das fängt bei der Arbeitsweise an und hört bei der Kleiderordnung noch nicht auf."

© Sonja Smalian/PhoenixD
Dr. Reinhard Caspary auf der weltweit größten Photonikkonferenz in San Francisco, der PhotonicsWest 2020.

Er befördert Zusammenarbeit

Es gehört zu Casparys Aufgabe, diese unterschiedlichen Gruppen innerhalb des Clusters weiter zu vernetzen. "Ich erinnere alle dran, wie entscheidend Netzwerke und Kooperationen für den Erfolg von PhoenixD sind, neuartige optische Technologien zu entwickeln", sagt er. "Wenig Zusammenarbeit ist einer der größten Fehler, den wir machen können." Gerade erst hat er eine Arbeitsgruppe zu Künstlicher Intelligenz ins Leben gerufen, in der unter anderem Maschinenbauer und Informatiker zusammenarbeiten. "Ich hoffe, dass die Mitglieder sich künftig weniger über ihre originären Fachdisziplinen definieren, sondern eine gemeinsame Identität als Optikforscher entwickeln."

Caspary ist Elektrotechniker und Physiker

Fachübergreifendes Arbeiten lebt Caspary im eigenen Forschungsalltag. Der Wissenschaftler schloss zunächst ein Physikstudium an der Universität Heidelberg ab. Doch seine Doktorarbeit schrieb er im Fach Elektrotechnik an der Technischen Universität Braunschweig. Der heutige PhoenixD-Vorstand Professor Dr. Wolfgang Kowalsky war einst sein Doktorvater. Caspary interessiert sich besonders für optische Kommunikationstechnik, also die Datenübertragung per Glasfaser. Vor PhoenixD leitete er die Gruppe Fluoridglastechnologie und Faserlaser am Institut für Hochfrequenztechnik der TU Braunschweig und arbeitete dort an der Entwicklung neuartiger optischer Fasern und Faserlasern. Auch in der Lehre engagiert sich der Technologiekoordinator: Seine erste Vorlesung an der Leibniz Universität Hannover widmete sich angewandter Wellenoptik. "Ich unterrichte gerne, weil ich selbst viel dabei lerne", sagt der 51-Jährige. "Lehre zwingt zur Reflexion und Reflexion ist immer hilfreich."

Dr.-Ing. Reinhard Caspary
Adresse
Welfengarten 1A
30167 Hannover
Gebäude
Raum
108
Dr.-Ing. Reinhard Caspary
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