Dimension der ZukunftNanotechnologie in Dresden

■ Nano – Eintauchen in neue DimensionenSchon heute sind Nanotechnologien aus unserem Alltag nicht mehr wegzu-denken. In vielen Bereichen unseres Lebens begegnen uns Produkte, Mate-rialien oder Erfindungen, die das Potenzial der winzigen Zwerge nutzen. Nanobeschichtungen für Brillen, leistungsfähige Computerchips oder Auto-reifen – die Liste der Anwendungsmöglichkeiten könnte noch unendlich fortgesetzt werden.

Dabei ist das Potenzial der unvorstellbar kleinen Teilchen und Strukturen noch längst nicht ausgeschöpft. Weltweit gelten Nanotechnologien als Zu-kunftstechnologien. Ihre herausragende Bedeutung liegt vor allem darin, Innovationen und Fortschritt über alle Wirtschaftsbranchen hinweg zu er-möglichen. Vom Anlagenbau bis hin zu Leichtbau werden viele Wirtschafts-branchen profitieren. Obwohl die Teilchen so unbeschreiblich klein sind, werden von Ihnen wahre Wunderdinge erwartet. Werkstoff- und Nanotech-nologie-Know-how sind aber ebenso unverzichtbar, um Energietechnologien effizient, leistungsstark und zukunftsfähig zu gestalten.

Die Region Dresden gilt dabei als einer der führenden Nanotechnologie-standorte Deutschlands. Vor allem in den Bereichen Nanoanalytik, Nanoelek-tronik, funktionale Nanoschichten sowie Werkstoffe weisen Dresdner Unter-nehmen und Forschungseinrichtungen europaweite Spitzenkompetenzen auf. Die Steckdose zum Mitnehmen oder diamantähnliche Schichten zur Rei-bungsminderung sind zwei Beispiele der vielfältigen Aktivitäten der Dresdner Nanoakteure. Dabei sind die Unternehmen national und international eng mit Spitzenuniversitäten und weltweit agierenden Unternehmenspartnern ver-netzt, um die Forschung rund um die winzigen Teilchen voranzubringen und für die Wirtschaft anwendbar zu machen.

Als einer der führenden Branchentreffs in Europa hat sich inzwischen der internationale Kongress Nanofair, der regelmäßig in Dresden stattfindet, etabliert. Hier treffen sich Unternehmer und Wissenschaftler, um über neu-este Trends und erfolgreiche Anwendungen zu diskutieren. Seien auch Sie dabei!

Wir laden Sie herzlich ein in den Nano-Hot-Spot Dresden!

Prof. Dr. Andreas Leson stellv. Institutsleiter Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS)Leiter des Nanotechnologie-Kompetenzzentrums »Ultradünne funktionale Schichten« (Nano-CC-UFS)

Dresden – weltweit an der Spitze

Hoch statt flach: Nanodrähte für eine neue Chip-Architektur am HZDR; Schema eines Silizium-Wafers mit neuartigen Säulen-Transistoren aus Silizium-Nanodrähten.

■ Etablierter Nano-StandortDie meisterhafte Beherrschung kleinster Strukturen hat Dresdens Wirtschaft den Weg zur Weltspitze geebnet. Nanoelektronik made im »Silicon Saxony« – der vakuumtechnische Anlagenbau für Beschichtungen oder Zukunfts-werkstoffe für Energie und Leichtbau sind als Dresdner Markenzeichen international bekannt. Etwa 100 Unternehmen und 45 Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen sind hier in der Nanotechnologie aktiv. Die international bedeu-tende Dresdner Nanoelektroniksparte mit Un-ternehmen wie Infineon Technologies, GLOBAL-FOUNDRIES oder der ZMDi AG repräsentiert derzeit den größten Wirtschaftsfaktor Dres-dens. Weitere wichtige Anwendungsfelder gibt es in der Biotechnologie, Chemie und Medizin-technik sowie in der Werkstoffentwicklung. Im Anlagenbau hat sich ein engmaschig ver-netzter Cluster in der Region etabliert, denn bei der Anwendung und Erforschung ultradünner Nanoschichten ist Dresden international füh-rend.

■ Dresdner ZukunftsfelderAber auch die Aufbruchstimmung der anstehen-den Energiewende trifft in Dresden auf frucht-barsten Boden. Mit dem Ziel, Energietechnolo-gien effizienter und sicherer zu gestalten, werden am Standort Dresden Kernkompetenzen aus Mikroelektronik, Werkstof f wissen schaften und Anlagenbau optimal verknüpft. Aktuelle Forschungsschwerpunkte und Dresdner Zu-kunftsfelder liegen in der Herstellung von wiederaufladbaren Batterien, Superkondensa-toren mit hoher Kapazität oder in der Erfor-schung von Materialien für Wasserstoffspeicher. Dabei arbeiten Wirtschaft und Wissenschaft Hand in Hand, um neue Technologien und In-novationen schnell auf den Markt zu bringen. Mit der weltweit einmaligen Allianz von For-

schungseinrichtungen im DRESDEN-concept sowie weiteren Netzwerken und Initiativen werden Kräfte gebündelt, um Spitzenleistungen zu erzielen.

■ Treffpunkt für Spitzenforscher In Dresden wird akademische Spitzenforschung betrieben. Das spiegelt sich auch in der Zahl der ansässigen Fraunhofer-Institute wider. Mit elf Einrichtungen ist Dresden sozusagen die deutsche Fraunhofer-Hauptstadt. Wissenschaft-ler aus der ganzen Welt kommen, um die Groß-geräte hier zu nutzen, die für internationale Forschungskooperationen weltweit einzigartige Experimentiermöglichkeiten bieten.

■ Geräte für Spitzenforschung (Auswahl)

■■ Freier-Elektronen-Laser (FELBE)

■■ hochintensive Positronenquelle

■■ Hochfeld-Magnetlabor

■■ Microscopy Innovation Center

■ Nanoforschung in Dresden

■■ Institute der Fraunhofer-Gesellschaft

■■ Wissenschaftsgemeinschaft

»Gottfried Wilhelm Leibniz«

■■ Helmholtz-Gemeinschaft

■■ Max-Planck-Gesellschaft

■■ Technische Universität Dresden

■■ Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

■■ Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien

Analytik – dem Allerkleinsten auf der Spur

■ Forschung

■■ Technische Universität Dresden:

■ Dresden Center for Nanoanalysis (DCN)

■■ Fraunhofer-Institute für:

■ Keramische Technologien und Systeme (IKTS)

■ Werkstoff- und Strahltechnik (IWS)

■ Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP)

■ Fertigungstechnik und Angewandte

Materialforschung (IFAM)

■ Photonische Mikrosysteme (IPMS)

■ Integrierte Schaltungen (IIS),

Institutsteil Entwurfsautomatisierung (EAS)

■ Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM),

All Silicon System Integration Dresden (ASSID)

■■ Fraunhofer-Center Nanoelektronische

Technologien (CNT)

■■ Helmholtz Zentrum Dresden-Rossendorf e. V.

(HZDR)

■■ Leibniz-Institute für:

■ Polymerforschung Dresden e. V. (IPF)

■ Festkörper- und Werkstoffforschung

Dresden e. V. (IFW)

Dresdner Akteure bündeln ihre Analytik-Kompetenzen für Industriekunden in verschiedenen Kompetenzzentren.

■ Weitere Projekte

■■ Dresdner Fraunhofer-Cluster Nanoanalytik

■■ Nanoeva

■■ Microscopy Innovation Center

■ Atome sichtbar gemacht – Nanoanalytik-Forschung für innovative ProdukteWissenschaftler und Ingenieure erforschen im Dresdner Fraunhofer-ClusterNanoanalytik DFC-NA und am Dresden Center for Nanoanalysis DCN der TU Dresden an modernsten Elektro-nen-, Ionen- und Röntgenmikroskopen neuar-tige Nanostrukturen, vor allem für die zukünftige Nanoelektronik. Mit diesen Mikroskopen kann man nicht nur Atome betrachten sondern auch kinetische Vorgänge beobachten – eine spezi-elle Zielstellung der Dresdner Forscher. Dabei gewinnt man beispielsweise Erkenntnisse zur Alterung von Materialien – wichtig für die Zu-verlässigkeit neuer Produkte wie Smartphones und Automobilelektronik. Das DCN fungiert als eine technologische Plattform, die im Rahmen der Exzellenzinitiative des Bundes und der Länder errichtet wurde, in der Wissenschaftler einerseits auf internationalem Spitzenniveau forschen und andererseits Serviceleistungen für inner- und außeruniversitäre Partner anbieten. Das DFCNA entwickelt Lösungen für die Indus-trie. Durch eine enge Kooperation werden Na-noanalytik-Lösungen für die gesamte Wert-schöpfungskette, von der Grundlagenforschung bis zum innovativen Produkt erarbeitet.

Mitarbeiter des DCN der TUD am FEI Helios Nanolab 660, einem Zweistrahlinstrument mit Rasterelektronenmikroskop und fokussiertem Ionenstrahl.

■ Nanoschichten auf dem PrüfstandDa Materialien und Produktionsprozesse Schwan-kungen unterworfen sind, müssen diese mög-lichst direkt inline kontrolliert und gesteuert werden. Die mit dem sächsischen Innovations-preis ausgezeichnete SURAGUS GmbH und Spin-off des Fraunhofer IKTS-MD, entwickelt kundenindividuelle Prüftechnik, die berüh-rungslos und zerstörungsfrei inline und offline eingesetzt werden kann. Die Technologie nutzt das Wirbelstromverfahren für die Charakteri-sierung von korrelierenden Qualitätseigen-schaften wie z. B. dem Schichtwiderstand zu charakterisieren. Die Innovation besteht in der hohen Ortsauflösung und der hohen Sensitivität der Hochfrequenzwirbelstromtechnologie. An-wendungen finden sich in der Prozesskontrollevon funktionalen Dünnschichten als Elektroden in OLED Beleuchtung, Touch Screens, in Batte-rien oder Brennstoffzellen, in der PV und Mi-kroelektronik, in Heizstrukturen und vielen anderen Anwendungen wie der Architektur-glasindustrie oder als mechanische Schutz-schichten (Blitzschutzschicht). Die innovative Prüftechnik wird auch verstärkt von der Leicht-bauindustrie nachgefragt, wo immer öfter Fa-ser- und Verbundwerkstoffe zum Einsatz kom-men.

■ Röntgenspiegel für WerkstofftestsMit Röntgenstrahlung lassen sich Werkstoffe optimal analysieren. Sie lässt sich aber nicht einfach durch eine Optik bündeln oder spie-geln; die Strahlen würden einfach durchs Ma-terial hindurchgehen. Der Trick: Wenn man sehr viele, nanometerdünne, scharfe Grenzschichten übereinanderstapelt, entstehen kleine Teilrefle-xionen an jeder Schicht. Werden diese superex-akten Wechselschichten richtig aufaddiert und gekrümmt, lässt sich auch der Strahl am Spiegel krümmen und auf einen Punkt fokus-

sieren. So kann man Strukturen mit Hilfe der in Röntgengeräten eingebauten Spiegel viel ge-nauer betrachten. Statt einer Woche Zeitbedarf für das Messen benötigt man bei komplizierten Proben nur noch einen halben Tag. Die AXO DRESDEN GmbH stellt solche Röntgenspiegel her. Darüber hinaus entwickelt das Unterneh-men Beschichtungstechnologien, mit Hilfe derer sich ultrakleine Materialmengen bis un-terhalb einer einzelnen Atomlage bestimmen lassen.

■ Unternehmen

■■ SGS INSTITUT FRESENIUS GmbH

■■ AXO DRESDEN GmbH

■■ SURAGUS GmbH

■■ ASMEC GmbH

■■ Dreebit GmbH

■■ hiperscan GmbH

■■ SAXRAY GmbH

AXO DRESDEN GmbH + Partner: Entwicklung spezieller Optiken zur effizienten und örtlich sehr präzisen Struktur- und Schichtdickenbestimmung mittels Röntgenstrahlen.

■ Energiespeicher der ZukunftDie Forschung an Batterien, Brennstoffzellen und Power-to-Gas-Verfahren ist in Dresden führend. Jetzt soll die Wertschöpfungskette erweitert, ansässige Unternehmen unterstützt und neue in die Region geholt werden. Die Dresdner Forscher decken bereits die gesamte Technologiekette für die Speichertechnologien ab. Ziel ist nun der Transfer des Know-hows in die Massenproduktion – in Dresden und nicht in Asien.

■ Zentrum für Batterieforschung Dresden expandiert 8,3 Mio. Euro Fördermittel des Bundes fließen bis 2016 nach Dresden, um die materialwis-senschaftliche und prozesstechnische For-schung und Entwicklung für mobile elektrische Energiespeicher voranzutreiben. Im Verbund-projekt BamoSa (WING-Zentrum: Batterie – mobil in Sachsen) von vier Fraunhofer- und zwei Leibniz-Instituten, der TU Dresden, dem NaMLab, der AIRBUS GROUP, SGS Fresenius sowie dem KMS Technology Center stehen die Entwicklung von Materialien und Fertigungs-konzepten für kobaltfreie Lithium-Ionen-Zellen sowie die Entwicklung von neuen Materialien und Zellkonzepten für Lithium-Schwefel-ba-sierte Zellen im Mittelpunkt.

Der Standort Dresden verknüpft mit seinen Technologie-Kernkompetenzen optimal die Herausforderungen für Elektromobilitäts konzepte der Zukunft.

Fraunhofer IKTS Dresden: Das Institut verfügt über eine erst-klassige Ausstattung zur Batterieentwicklung und für Tests.

■ Forschung

■■ Technische Universität Dresden

■■ Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

■■ Fraunhofer-Institute für:

■ Keramische Technologien und Systeme (IKTS)

■ Werkstoff- und Strahltechnik (IWS)

■ Fraunhofer-Institut für Angewandte

Materialforschung (IFAM)

■■ Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

■■ Leibniz-Institute für:

■ Polymerforschung Dresden e. V. (IPF)

■ Festkörper- und Werkstoffforschung

Dresden e. V. (IFW)

■ Forschungsschwerpunkte

■■ Lithium-Ionen-Batterien

■■ Lithium-Schwefel-Batterien

■■ stationäre Energiespeicher

■■ elektrische und thermische Zell-

charakterisierung

■■ Fehler- und Alterungsanalyse

■■ Fertigungskonzepte, Qualitätssicherheit und

Zuverlässigkeit im Prozess

■ Unternehmen

■■ Li-Tec GmbH

■■ Evonik Litarion GmbH

■■ Deutsche Accumotive GmbH

■■ ads-tec Dresden GmbH

■■ SolarWorld AG

Energie – Brennstoffzellen und Hochleistungsbatterien

� Fraunhofer IKTS � Fraunhofer IFAM � Leibniz IPF � Leibniz IFW � SGS Fresenius

� Fraunhofer IKTS � Fraunhofer IWS � Fraunhofer FEP � TU Dresden � SGS Fresenius � TKSE

� Fraunhofer IWS � Fraunhofer IKTS � Fraunhofer IFAM � TU Dresden � Leibniz IFW � TKSE

� Fraunhofer IWS � Fraunhofer IKTS � Fraunhofer IVI � TU Dresden � IAV GmbH

� Fraunhofer IKTS � Fraunhofer IVI � Leibniz IFW � TU Dresden � SGS Fresenius � TKSE

Dresdner Akteure bilden die gesamte Technologiekette zur Batterieforschung ab. Einzigartig dabei ist das Zusammenspiel der Akteure der Technischen Universität Dresden sowie der Leibniz- und Fraunhofer-Institute.

Das Fraunhofer IKTS entwickelt Batterien über die gesamte Wertschöpfungskette – von der Pulverprozessierung bis zur Zellenkonfektionierung.

Weitere 4 Mio. Euro erhält das Zentrum im Verbundprojekt BaSta (Batterie – Stationär in Sachsen) für die Entwicklung einer stationären Natrium-Schwefel-Batterie, die auch bei Raum-temperatur funktioniert. Weitere Vorteile sind das große spezifische Speichervermögen, hohe Sicherheit und Lebensdauer sowie die preis-werten Rohstoffe. Um die Dresdner Forschungs-kompetenzen für Energiespeicher interdiszip-linär zu bündeln, wurde an der TUD das Netz-werk Combined Storage Systems Integration CSSI gegründet. Es ermöglicht für Kunden die Systemintegration verschiedenster innovativer Verfahren, Komponenten und Technologien unter Einbeziehung von Material-, Engineering- und Softwareexperten.

■ Demonstrationszentren für Produktions-technikGleich zwei Dresdner Fraunhofer-Institute brin-gen ihr Know-how in produktionstechnische De -monstrationszentren zur Batteriefertigung ein.In mehreren Verbundforschungsprojekten ver-folgen Forscher des Dresdner Fraunhofer-Ins-tituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS, der Technischen Universitäten Dresden und Mün-chen gemeinsam mit sächsischen Firmen das strategische Ziel, innovative und praxistaug-liche Produktionstechnologien für Lithium-Io-nen-Batterien in Deutschland zu entwickeln, etablieren und auszubauen.Das Fraunhofer-Institut für Keramische Tech-nologien und Systeme IKTS betreibt mit dem Unternehmen ThyssenKrupp Systemenginee-ring (TKSE) ebenfalls ein Technologiezentrum. Die entwickelten Lösungsansätze für die effizi-ente und kostengünstige Fertigung von Lithium-Ionen-Batteriezellen werden dort validiert und getestet. Als führendes europäisches Keramik-Forschungsinstitut arbeitet das Fraunhofer IKTS an neuen, kostengünstigen Kathodenmateriali-en, hochleistungsfähigen Verfahren zur Pulver-aufbereitung und Schlickerpräparation sowie keramischen Füll- und Funktionsmaterialien für den Separator der Batterie. Ebenso stehen

elektronische Batteriemanagementsysteme und Batteriezellentests unter Extrembedingun-gen im Fokus.

■ Strom aus dem TankLeistung von Wind- oder Solaranlagen und Be-darf der Stromkunden weichen voneinander ab. Um diese Lücke zu schließen, benötigt man große, leistungsfähige und preiswerte Energie-speicher. Am Helmholtz-Zentrum Dresden-Ros-sendorf (HZDR) arbeiten Forscher an neuartigen Flüssigmetall-Batterien. Ein Alkalimetall und eine Legierung funktionieren hier als Anode und Ka-thode. So wird elektrische Energie direkt in chemische umgewandelt – und umgekehrt –, ohne den Umweg über mechanische Energie und den damit verbundenen Verlusten. Erforscht werden Maßnahmen, um eine unerwünschte Vermischung der beiden Flüssigmetallschichten, die zum Versagen der Batterie führt, zu unterdrü-cken. Wichtig für die Praxis: Je größer der Tank, desto mehr Energie kann gespeichert werden. Die Zelle eignet sich besonders zum Puffern und Speichern von Energiespitzen, die in Senken wiederum schnell zur Verfügung stehen. Im An-schluss an die Grundlagenuntersuchungen wird am HZDR ein Demonstrator aufgebaut.

Batteriesysteme – Dresdner Akteure entlang der technologischen Kette

Pulver- processing

Beschichtungs- prozesse Zellpackaging Systemaufbau Test

■ Hocheffiziente EnergiewandlerBrennstoffzellen wandeln die über Stoffströme stetig zugeführte chemische Energie kontinu-ierlich in Strom um. Sie können mit Wasser-stoff, Erdgas oder Biogas umweltfreundlich oder mit herkömmlichen flüssigen Energieträ-gern betrieben werden. Als hocheffiziente Energiewandler sind Brenn-stoffzellensysteme grundlastfähig und können entscheidende Beiträge zur dezentralen Ener-gieversorgung leisten.Die von der Firma Vaillant in enger Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Keramische Technologie und Systeme (IKTS) entwickelten wandhängenden Brennstoffzellenheizgeräte sind mit Zellstapeln der Dresdner Firma sunfire ausgerüstet und werden aktuell im Rahmen des CALLUX-Programms der Bundesregierung im Feld getestet. Die Technologie steht für Haus energiesysteme kurz vor ihrem Markt-durchbruch. Die Skalierung auf höhere Leis-tungsbereiche für Gewerbe und Industrie ist bereits angelaufen.In Dresden hat sich ein Industriecluster von europäischem Rang rund um die Hochtem-peratur-Brennstoffzellen-Technologie (SOFC) gebildet. Impulsgeber war und ist das Fraun-hofer IKTS. Die Technologen profitierten vom Werkstoffwissen der Dresdener Experten. Be-sonders gefordert ist Know-how für Keramik sowie Polymer-Komponenten – beides Dresdner Spezialitäten.

SOFC-Brennstoffzelle

Das Fraunhofer IFAM Dresden arbeitet an der Feststoff-speicherung von Wasserstoff. Ziel ist die Entwicklung reversibler Speichersysteme für portable, mobile sowie kleinstationäre Anwendungen.

■ Forschung

■■ Fraunhofer-Institut für Keramische Techno-

logie und Systeme (IKTS):

■ Entwicklung von Brennstoffzellen,

Brennstoffzellenkomponenten und

-systemen entlang der gesamten Wert-

schöpfungskette für Hochtemperatur-

Brennstoffzellen in den Leistungsbereichen

von 1 W bis über 100 kW.

■■ Leibniz-Institut für Polymerforschung

Dresden e. V. (IPF):

■ Entwicklung temperaturstabiler, funktiona-

lisierter Polymere als Membranen für Brenn-

stoffzellen mit gesicherter Leitfähigkeit über

einen breiten Temperaturbereich und bei

Betriebstemperaturen über 100 °C.

■■ Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und

Angewandte Materialforschung (IFAM):

■ Entwicklung neuer Hydridmaterialien zur

sicheren, kompakten und schnellen Speiche-

rung von Wasserstoff.

■ Wärmemanagement sowie Systemintegration

von Hydridspeichertanks mit Brennstoffzellen.

■ Steckdose zum MitnehmenDas innovative start-up eZelleron entwickelt die »Steckdose zum Mitnehmen«. Kleine, leichte, kompakte und robuste Gasbatterien liefern in portablen und mobilen Geräten pau-senlos Energie – ohne Ladezeit. Das Herzstück sind nur 3 mm dünne, 4,5 cm lange Keramik-röhrchen, sogenannte mikrotubulare SOFC. Die Stromproduktion in den Zellen wurde durch den Einsatz keramischer Nanopulver ermöglicht und damit gleichzeitig die Energiedichte erhöht. Jede dieser kleinen Brennstoffzellen produziert mit herkömmlichem Camping- oder Feuerzeug-gas dauerhaft 1 Watt mit einem elektrischen Wirkungsgrad von über 60 Prozent. Allein die Gasmenge eines Gaskochers sichert acht komplette Laptop-Ladungen. Mit einer han-delsüblichen 250er Campinggas-Kartusche surft man mit einem Tablet-PC bis zu zehn volle Tage im Web. Danach wechselt man ein-fach die Kartusche. Wichtige Einsatzgebiete der Gasbatterien sind z. B. industrielle Anwendun-gen, Elektrofahrräder, Abenteuerurlaub oder der Katastrophenschutz.

Die »Steckdose zum Mitnehmen« der eZelleron GmbH

Das Fraunhofer IKTS Dresden war und ist wichtiger Impulsgeber für den Dresdner Brennstoffzellencluster.

■ Unternehmen

■■ sunfire GmbH

■■ eZelleron GmbH

■■ EBZ GmbH

■■ FuelCell Energy Solutions GmbH

■■ Riesaer Brennstoffzellentechnik GmbH

■ Überregionale Industrie-Partner im Cluster

■■ H. C. Starck

■■ Vaillant Group

■■ Plansee SE

■ Netzwerk

■■ Energy Saxony e. V.

■■ www.energy-saxony.net

Durch eine enge Verzahnung von Grundlagenforschung, Materialentwicklung und Anwendung bietet das ECEMP der Technischen Universität Dresden eine werkstoffübergrei-fende Entwicklung »vom Atom zum komplexen Bauteil«.

Nanowerkstoffe – neue Dimensionen erreichen

■ Forschung zu Carbon Nanotubes

■■ Technische Universität Dresden

■■ Fraunhofer-Institute für:

■ Keramische Technologien und Systeme (IKTS)

■ Werkstoff- und Strahltechnik (IWS)

■ Fertigungstechnik und Angewandte

Materialforschung (IFAM)

■ Photonische Mikrosysteme (IPMS)

■■ COMEDD (Center for Organic Materials and

Electronic Devices Dresden)

■■ Leibniz-Institute für:

■ Polymerforschung Dresden e. V. (IPF)

■ Festkörper- und Werkstoffforschung

Dresden e. V. (IFW)

■■ Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e. V.

(HZDR)

■ Winzige Röhrchen auf dem VormarschCarbon Nanotubes (CNT) spielen in der Ent-wicklung neuer Materialien eine immer wich-tigere Rolle. Speziell für Anwendungen in der Energietechnik sind skalierbare Herstellungs-verfahren und die Immobilisierung auf leitfähi-gen Metallsubstraten von hoher wirtschaftlicher Bedeutung. Dresdner Forscher haben dazu langjährige Erfahrungen gesammelt.

■ Kompetenzen Carbon Nanotubes in Dresden

Produktion ■ maßgeschneiderte Herstellung von CNT sowie chemisch-physikalische Charakterisierung; Spektrum:

■ Synthese ein- und mehrwandiger CNT ■ metall-ummantelte oder mit verschie-denen Elementen dotierte CNT

■ mit anorganischen und/oder biolo-gisch wirksamen Substanzen gefüllte Röhren

Batteriematerialien ■ Herstellung vertikal ausgerichteter CNT auf unterschiedlichen Metallsubs-traten, wie z. B. Kupferfolien

■ Entwicklung leistungsfähigerer Elek-troden für Lithium-Ionenbatterien und Superkondensatoren, Doppelschicht-kondensatoren sowie für Produktion von Lithium-Schwefel-Batterien im Rolle-zu-Rolle-Verfahren

Organische Elektronik / Photovoltaik ■ transparente leitfähige Schichten für die Photovoltaik und Displaytechnik

■ flexible Elektroden sowie CNT-basierte Polymeraktoren

Schematische Darstellung eines einwandigen Carbon Nanotubes

■ »Nanorasen« für BrennstoffzellenDie Wissenschaftler im ECEMP-Teilprojekt »Enertrode – Nanostrukturierte Elektrodenober-flächen für die Energietechnik« entwickeln u. a. Kohlenstoffelektroden für Brennstoffzellen. Neu sind Elektroden, auf die Kohlenstoffnanoröhr-chen (CNT) vertikal orientiert als »Rasen« aufwachsen. Als Ergebnisse erreicht man einen sehr geringen elektrischen Widerstand, eine hohe Leitfähigkeit der Elektroden sowie eine sehr große, leicht zugängliche Oberfläche. Zusätzlich werden die als Katalysator dienen-den Edelmetallpartikel an den Spitzen der CNTs abgeschieden. So kann die Reaktion der Pro-tonen mit den Sauerstoffionen auf kürzestem Weg direkt nach dem Durchtritt durch die protonenleitende Membran ablaufen.

Das Fraunhofer IWS ist in der Lage bis zu 1 kg einwandige CNTs herzustellen – auch international ein beachtliches Ergebnis. Die CNT können z. B. transparente Beschichtungen leitfähig machen.

Biomedizin

Leichtbau ■ Entwicklung neuer CNT-basierter Kon-struktions- und Funktionsmaterialien

■ Implementierung der außergewöhnlichen thermischen, elektrischen und mechani-schen Eigenschaften von CNT in Ver-bundwerkstoffe mit polymerer, metalli-scher und keramischer Matrix mittels angepasstem Materialdesign und werk-stoffgerechten Fertigungsverfahren Beteiligung an zahlreichen Verbund-forschungsprojekten (EU, BMBF), u. a.

■ Carbon Path – Center for Advancing Electronics Dresden cfAED

■ CARTOON – nanophotonische Geräte ■ NanoCaTe – hochleistungsfähige thermo-elektrische Geräte bzw. Ladegeräte

■ InnoMedTec – ultraeffizienten Sensoren für Biomoleküle

■ ECEMP

Das Fraunhofer FEP entwickelt und nutzt effektive Vakuumbeschichtungsverfahren sowie Elektronenstrahl-technologie zur Bearbeitung von Materialien.

Anlagenbau – starke Geräte für dünne Schichten

■ Unternehmen (Auswahl)

■■ Creaphys GmbH

■■ CREAVAC GmbH

■■ DTF Technology GmbH

■■ FHR Anlagenbau GmbH

■■ VON ARDENNE GmbH

■■ VTD Vakuumtechnik GmbH

■ Forschung

■■ Fraunhofer-Institute für:

■ Werkstoff- und Strahltechnik (IWS)

■ Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP)

■ Nano-Schichten für starke AnwendungenDresden verfügt über eine lange Industrie- und Forschungstradition zu plasmagestützten Be-schichtungsprozessen und zur Oberflächenmo-difikation. Mit rund 2000 Beschäftigten und einem engmaschigen Zulieferernetzwerk hat sich hier mittlerweile der größte Cluster in Europa entwickelt. Der Bau der vakuumtechni-schen Anlagen für Mikroelektronik, Photovol-taik oder Glasbeschichtung nimmt dabei eine Schlüsselstellung ein. International herausra-gende Spezialitäten sind ressourcen- und energieeffiziente Produktion und Prozesse sowie die Beschichtung flexibler Substrate im Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Seit 1998 arbeitet in Dresden ein Nanotechnologie-Kompetenzzen-trum speziell auf dem Gebiet ultradünner funktionaler Schichten. In den Wissenstransfer bringt sich auch die »Europäische Forschungs-gesellschaft für Dünne Schichten e. V.« (EFDS) ein, die europaweit das Know-how von Unter-nehmen und Forschungseinrichtungen bündelt.

■ VON ARDENNEDurch seine hohe Innovationskraft aber auch dank seiner engen Vernetzung im regionalen Cluster erstklassiger Forschungspartner und Zulieferer gehört VON ARDENNE seit vielen Jahren zu den führenden und global erfolgrei-chen Anbietern von Ausrüstungen für industri-elle Vakuumprozesse der Plasma- und Elektro-nenstrahltechnik.Die Kernkompetenzen des Unternehmens lie-gen in den industriellen Dünnschichttechnolo-gien für Architekturglas, Solarthermie, Photo-voltaik, Touch Screens, OLEDs oder flexible Substrate. Das Unternehmen beschäftigt rund 650 Mitarbeiter und beliefert Kunden in mehr als 50 Ländern.

Technische Universität Dresden, Forschungseinrichtungen sowie Unternehmen sind aktive Kooperationspartner und eng vernetzt.

■ Hart wie DiamantGlatte Oberflächen, hart wie ein Diamant – das wünschen sich viele Werkzeughersteller. Um das Verfahren wirtschaftlich zu gestalten, müssen sie hinreichend glatt, mit genügender Rate und vor allem bei nicht zu hohen Tempe-raturen abgeschieden werden können. Die VTD Vakuumtechnik GmbH hat eine Anlage zur Ab-scheidung solcher Schichten entwickelt. Sie ist Ergebnis einer gelungenen Forschungs-Koope-ration mit dem Fraunhofer-Institut für Werk-stoff- und Strahltechnik (IWS). Das Institut brachte als Basis ein Verfahren für extrem harte, amorphe, wasserstofffreie Kohlenstoff-Schichten (DIAMOR®) in das Projekt ein. Die Anlage arbeitet mit dem Laser-Arc-Verfahren, bei dem gepulste Vakuumbogenentladungen durch einen Laserstrahl gesteuert werden. Dabei erfolgt die Abscheidung bei Temperatu-ren unter 150 Grad Celsius, weshalb sogar Kunststoffe behandelt werden können. Die Kohlenstoffplasmaquellen wurden in Form von Modulen (LAM) zur technischen Reife entwi-ckelt und können so in kommerziell verfügbare Beschichtungsanlagen integriert werden.

■ Nanogold als HitzeschutzCreavac, ein traditionsreiches, mittelständi-sches Dresdner Unternehmen ist weltweit ge-fragter Spezialist für dekorative und funktiona-le Beschichtungstechniken, Lohnbeschichtun-gen sowie Anlagenbau. Häufig bewegen sich die Schichtdicken im Nanometerbereich. Auf dem Gebiet Infrarot-Reflexionsschichten ist das Unternehmen Weltmarktführer. Dabei werden auf Goldbasis optisch teildurchlässige dünne Metallschichten erzeugt, die Infrarotstrahlung bis zu 98 Prozent reflektieren und trotzdem im sichtbaren Licht eine hinreichende Durchläs-sigkeit bieten. Diese Eigenschaften werden z. B. für Hitzeschutzvisiere aus Polycarbonat, Glas oder anderen Stoffen genutzt.Eine weitere Spezialität stellen Spezialbe-schichtungen für Gehäuse dar, mit denen diese elektromagnetisch abgeschirmt werden. Zum Einsatz kommen die Teile bei Unternehmen wie Siemens, BMW, Audi oder Porsche, um elektro-nische Teile z. B. in Automobilen zu schützen.

Nanobeschichtungen leisten einen wesentlichen Beitrag zur Energieeffizienz von Bauteilen und Anlagen und damit zum Klimaschutz.

In Anlagentechnik steckt viel Innovationskraft, so verfügt zum Beispiel VON ARDENNE über mehr als 700 erteilte und im Prüfungsverfahren befindliche Patente im In- und Ausland

Netzwerke und Ausbildung – gemeinsam an die Spitze

■■ Netzwerke und Kompetenzzentren

■■ Nanotechnologie-Kompetenzzentrum

»Ultradünne funktionale Schichten«

■■ Fraunhofer-Innovationscluster »nano for

production«

■■ European Centre for Emerging Materials and

Processes Dresden (ECEMP)

■■ Materialforschungsverbund Dresden e. V.

■■ EFDS – Europäische Forschungsgesellschaft

Dünne Schichten e. V.

■■ Silicon Saxony e. V.

■■ biosaxony e. V.

■■ TechnologieZentrumDresden

■■ NanoelektronikZentrumDresden

■■ BioInnovationsZentrumDresden

■ Dresdner Fraunhofer-Cluster Nanoanalytik Gebündelte Kompetenz von neun Dresdner Fraunhofer-Instituten, dem Fraunhofer ENAS (Chemnitz), drei Fakultäten der Technischen Universität Dresden sowie dem Helmholtz-Zentrum Berlin. Das Kompetenzzentrum deckt mit einem hochmodernen Gerätepark für u. a. Elektronen- und Ionenmikroskopie, Rasterson-denmikroskopie, Röntgenanalytik sowie für optische und spektroskopische Verfahren das gesamte Spektrum der Nanoanalytik ab. Be-sondere Expertise ist auf den Gebieten Mikro-, Nano- und Optoelektronik, Energietechnik so-wie bei Leichtbau- und Funktionswerkstoffen vorhanden.www.nanoanalytik.fraunhofer.de

■ ECEMP – European Centre for EmergingMaterials and Processes DresdenInterdisziplinärer, sächsischer Exzellenzcluster von 40 Professuren der TU Dresden, der TU Freiberg, der HTW Dresden und der Wissen-

schaftsorganisationen Helmholtz, Fraunhofer, Max-Planck und Leibniz. Schwerpunkte sind die Entwicklung maßgeschneiderter Mehr-komponentenwerkstoffe und ressourcenscho-nender Prozesse. In 14 Teilprojekten werden innovative Werkstoffe und Technologien für die drei Zukunftsfelder Energietechnik, Umwelt-technik und Leichtbau entwickelt. Durch eine enge Verzahnung von Grundlagenforschung, Materialentwicklung und Anwendung, bietet das ECEMP dabei eine werkstoffübergreifende Entwicklung »vom Atom zum komplexen Bau-teil«. Das ECEMP wird gefördert aus Mitteln der Europäischen Union (EFRE) und des Freistaates Sachsen. www.ecemp.tu-dresden.de

■ Ausbildung nach Maß

Technische Universität Dresden

■ nanotechnologische Schwerpunkte im Rahmen des Hauptstudiums:

■ Elektrotechnik/Mikroelektronik/ Informationstechnik

■ Maschinenbau/Produktionstechnik (Schwerpunkte Laser- und Plasma-technik)

■ Verfahrenstechnik ■ Werkstoffwissenschaft/Materialwis-senschaft/Nanotechnik

■ Physik, Chemie, Biotechnologie

■ Masterstudiengänge in englischer Sprache:

■ Nanoelectronic Systems ■ Molecular Bioengineering ■ Nanobiophysics ■ Regenerative Biology and Medicine

Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden

■ Studiengänge: ■ Chemieingenieurwesen ■ Elektrotechnik

Die Technishe Universität Dresden erhält bei aktuellen Hochschulvergleichen beste Bewertungen

Die Landeshauptstadt Dresden stellt im Dresdner Norden ein neues Technologie- und Gründerzentrum für Unter-nehmen der Mikro- und Nanoelektronik zur Verfügung.

■ Kräfte bündeln Das Amt für Wirtschaftsförderung begleitet und unterstützt die Entwicklung von Unternehmen und Forschungseinrichtungen. Zu den wesentlichen Aufgaben gehören die aktive Begleitung im Genehmigungsprozess, die Beratung zu Gewerbestandorten für Neu-ansiedlungen oder Erweiterungsvorhaben, die Information zu aktuellen Nanotechnologie-Projekten und die aktive Vernetzung. So erhal-ten Firmen, die hier investieren, schnell und unbürokratisch Gewerbeflächen für eine erfolg-reiche Ansiedlung, aber auch für Erweiterungs- oder Verlagerungsabsichten. Darüber hinaus bietet der Wirtschaftsservice Fördermittel-, Finanzierungs- und Existenzgründungsberatun-gen. Die Dresdener Wirtschaftsförderung arbei-tet mit der Wirtschaftsförderung Sachsen sowie den Branchennetzwerken an der Vorbereitung von Messebeteiligungen, Ausstellungen und Veranstaltungen zusammen und informiert über aktuelle Projekte.

Als Ansprechpartnerin für den Fachbereich Nanotechnologie beantwortet Kompetenzfeld-managerin Sabine Lettau-Tischel fachspezifi-sche Fragen und unterstützt Unternehmen bei der Realisierung ihrer Projekte.

■ EntwicklungsräumeStrategisches Ziel der Landeshauptstadt Dres-den ist es, die vorhandenen Kompetenzen des Hochtechnologiestandortes weiter auszubauen. Dabei unterstützt die Stadt die räumliche und thematische Konzentration von Forschern, Unternehmen, Existenzgründern und spezifi-schen Dienstleistern durch Technologiezentren, Gewerbehöfe und die Bereitstellung von Ge-werbeflächen. Die entstehenden Synergien sollen beitragen, Kompetenzen noch schneller auf- und auszubauen oder die Ergebnisse aus Forschung schneller in die industrielle Anwen-dung zu bringen.

So wächst der Fraunhofer-Standort Dresden wei ter. Drei Dresdner Institute bauen derzeit in der  Nähe des Institutszentrums Winterberg-straße gemeinsam ein Forschungszentrum für »RESsourcenschonende Energie-Technologien« (Fraun hofer RESET) auf. Die Stadt hat dazu in Rekordzeit ein Grundstück beräumt sowie das Planungsverfahren im Zusammenspiel der beteiligten Ämter und Institutionen koordiniert und betreut.

Amt für WirtschaftsförderungSabine Lettau-TischelKompetenzfeldmanagerinWorld Trade CenterAmmonstraße 74 · 01067 DresdenTelefon: (03 51) 4 88 87 36Fax: (03 51) 4 88 87 33SLettau-Tischel@dresden.de

Wirtschaftsförderung – Kompetenzen unterstützen und Ideen fördern

neues Foto kommt noch

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Kontakt

Landeshauptstadt DresdenAmt für WirtschaftsförderungWorld Trade CenterAmmonstraße 74 · 01067 DresdenTelefon: (03 51) 4 88 87 00Telefax: (03 51) 4 88 87 03wirtschaftsfoerderung@dresden.de

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Juni 2014

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