Deutscher Zukunftspreis 2020

Neues Licht für das digitale Zeitalter

Smart Home, Smart Factory, lernfähige Roboter und autonome Fahrzeuge: Neue Anwendungen der Informationstechnik und Systeme mit künstlicher Intelligenz erzeugen immer mehr Daten, die gleichzeitig immer schneller verarbeitet werden müssen. Um den enormen Datenhunger zu stillen, sind Mikrochips erforderlich, deren Leistungsfähigkeit weit über das bisher Mögliche hinausreicht – und die sich mit herkömmlicher Technik nicht herstellen lassen. Diese Hürde haben die Nominierten zusammen mit ihren Kollegen überwunden: durch die Entwicklung der EUV-Lithographie – einer innovativen Technologie, die auf ultraviolettem Licht basiert.

Dr. rer. nat. Peter Kürz, Dr. rer. nat. Michael Kösters und Dr. rer. nat. Sergiy Yulin haben einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und Industrialisierung einer Technologie geleistet, mit der sich mikroelektronische Bauteile mit extrem feinen Strukturen fertigen lassen – die Voraussetzung für viele neue Anwendungen und einen kräftigen Schub bei der Leistungsfähigkeit der Informationstechnik (IT). Dazu setzten die drei Forscher zusammen mit über 2000 Entwicklungskollegen in ihren Unternehmen und in Zusammenarbeit mit ASML auf die in der Chipfertigung seit Jahrzehnten etablierte Methode der optischen Lithographie und machten diese fit für die Nutzung von Licht im extremen Ultraviolett (EUV).

Gegenüber der bisher etablierten Lithographie lassen sich mit der EUV-Lithographie wesentlich kleinere Strukturen erzeugen, in der Größenordnung von wenigen Nanometern (millionstel Millimetern) – das entspricht etwa einem Zehntausendstel der Dicke eines menschlichen Haars. Dazu musste das nominierte Team die Grenzen des technisch Machbaren drastisch verschieben – was den Forschern unter anderem durch ein neuartiges optisches System und eine Lasertechnik der Extraklasse gelang.

Das Team:

Dr. rer. nat. Peter Kürz (Sprecher)*
Dr. rer. nat. Michael Kösters**
Dr. rer. nat. Sergiy Yulin***

*Carl Zeiss SMT GmbH, Oberkochen
**TRUMPF Lasersystems for Semiconductors Manufacturing GmbH, Ditzingen 
***Fraunhofer Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena

EUV-Lithographie

Effizienz für die Mikrochirurgie

Die Menschen werden immer älter – und benötigen dadurch mehr medizinische Behandlungen. Zugleich wächst weltweit die Bevölkerung – und immer mehr Menschen können sich eine gute medizinische Versorgung leisten. Wie lässt sich dennoch gewährleisten, dass Patienten so effizient und wirkungsvoll wie möglich behandelt werden können – selbst bei komplizierten und schwierigen Operationen? Die drei Nominierten haben eine innovative Plattform entwickelt, die dafür die Grundlage schafft – und zugleich Ärzte und Pflegepersonal entlastet. Ihr Potenzial entfaltet die Technik zunächst in der Neurochirurgie.

Prof. Dr. Andreas Raabe, Dr. Michelangelo Masini und Frank Seitzinger haben ein völlig neuartiges Visualisierungssystem für mikrochirurgische Eingriffe geschaffen. Es unterstützt Chirurgen bei Eingriffen an der Wirbelsäule oder am Gehirn durch automatisierte Funktionen und einzigartige Einblicke in den Körper. Das System erlaubt kürzere und schonendere Operationen, mit denen sich zugleich ein bestmögliches Ergebnis erzielen lässt.

Dazu hat Michelangelo Masini das auf Robotertechnik basierende System mit drei zentralen Innovationen ausgestattet. Diese liefern dem Chirurgen und seinem Team alle erforderlichen Informationen, um während des Eingriffs fundierte Entscheidungen treffen zu können. Frank Seitzinger war für die Produktdefinition und Markteinführung des Systems verantwortlich. Andreas Raabe unterstützte die Entwicklung in allen Phasen des Projekts als erfahrener Partner aus der klinischen Praxis.

Das Team:

Prof. Dr. med. Andreas Raabe (Sprecher)*
Dr.-Ing. Michelangelo Masini**
Frank Seitzinger, MBA**

*Inselspital Bern, Universitätsklinik für Neurochirurgie, Bern, Schweiz
**Carl Zeiss Meditec AG, Oberkochen

Robitische Visualisierungssysteme

Nachhaltige, energieeffiziente Isolation von Gebäuden

Um die Klimaerwärmung zu begrenzen, muss der Ausstoß an Treibhausgasen deutlich reduziert werden – unter anderem durch einen geringeren Energieverbrauch. Eine wichtige Rolle spielt eine verbesserte Wärmedämmung von Wohn- und Gewerbegebäuden, die in Deutschland rund ein Fünftel zu den gesamten Treibhausgasemissionen beitragen. Dabei stehen vor allem ältere, schlecht gedämmte Gebäude im Fokus. Doch deren Modernisierung kommt bisher zu langsam voran, um die Klimaschutzziele erreichen zu können. Die Nominierten haben ein neuartiges Dämmsystem geschaffen, mit dem sich die energetische Sanierung enorm beschleunigen lässt.

Dipl.-Ing. Friedbert Scharfe, Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes und Dr. rer. nat. Klaus Hintzer haben ein neuartiges Dämmkonzept entworfen, das auf winzigen, Hohlkugeln aus Glas beruht. Das daraus entwickelte System hat eine besonders gute wärmeisolierende Wirkung, lässt sich mit vorhandener Verfahrenstechnik herstellen und leicht verarbeiten. Es ist robust, flexibel einsetzbar und nach dem Ende der Nutzungsdauer recyclebar.

Friedbert Scharfe und Thorsten Gerdes haben das System gemeinsam mit Partnern entwickelt, schrittweise optimiert und eine für die Anwendung am Bau geeignete Verarbeitungstechnik geschaffen. Klaus Hintzer hat mit den gläsernen Hohlkugeln das Fundament dafür gelegt, dass sich der neuartige Dämmstoff in hoher Qualität industriell herstellen läss

Das Team:

Dipl.-Ing (FH) Friedbert Scharfe (Sprecher)* 
Prof. Dr.-Ing. Thorsten Gerdes**
Dr. rer. nat. Klaus Hintzer***

*Franken Maxit Mauermörtel GmbH & Co., Kasendorf
**Universität Bayreuth, Keylab Glastechnologie, Bayreuth
***Dyneon GmbH, Burgkirche

Spritzbare Fassadendämmung mit Glass-Bubbles