"Licht ist der Schlüssel zur Zukunft"


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"Licht ist der Schlüssel zur Zukunft"

 
28.01.03 09:28

Standpunkt: VDI-Präsident Prof. Hubertus Christ zu Chancen und Potenzial der Optischen Technologien und zur Informationsoffensive

VDI nachrichten, 24.1.2003
„Wer einen Blick in die Welt von morgen wagt, sieht, warum Experten das 21. Jahrhundert als Jahrhundert des Photons bezeichnen.“ VDI-Präsident Professor Dr.-Ing. Hubertus Christ über das Potenzial der Optischen Technologien.

VDI nachrichten: Herr Professor Christ, in der Politik, Industrie und den Verbänden sind die Optischen Technologien seit kurzem ein wichtiges Thema, obwohl die Optikbranche in Deutschland schon seit 100 Jahren tief verwurzelt ist. Wieso wird den Optischen Technologien gerade jetzt die entscheidende Innovationskraft attestiert?
Christ: Schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts waren die Vorteile des Photons bekannt. Der Durchbruch kam aber erst vor gut zehn Jahren durch die Entwicklung von Lasern, die auf der Basis von Halbleitern funktionieren. Beispielsweise werden heute rund 90 % aller Ferngespräche mit Hilfe von Licht über Glasfaserkabel geführt. Auch in der Medizintechnik setzen sich die Optischen Technologien immer stärker durch. So können etwa Optische Systeme Haut- und Augenkrankheiten diagnostizieren und behandeln. Die Photonik ist heute der Innovationstreiber Nummer Eins.
VDI nachrichten: Es heißt, das Photon verdrängt das Elektron aus vielen Bereichen. Man spricht auch vom Jahrhundert des Photons.
Christ: Licht besitzt einzigartige Eigenschaften, mit denen das Elektron nicht mithalten kann. Photonen sind schneller als Elektronen. Sie erzielen eine höhere Leistung von mehreren Millionen Gigawatt. Da Licht masselos und ohne Volumen ist, lässt es sich auch nicht von Störfeldern beeinflussen. Photonen stören sich auch nicht gegenseitig. Auf Grund dieser Vorteile gehen wir davon aus, dass in den nächsten Jahren etwa 30 % der Elektronik durch Optische Technologien ersetzt werden.
VDI nachrichten: In welchen Bereichen wird das der Fall sein?
Christ: Die Palette der Anwendungsbereiche der Optischen Technologien reicht von der industriellen Fertigung, Mikro- und Messtechnik über die Medizin, Biologie und Gentechnik bis hin zur Telekommunikation, Informationstechnik und Sensorik. Der VDI hat dies frühzeitig erkannt und deswegen das Kompetenzfeld „Optische Technologien“ eingerichtet. Unter Beteiligung des VDI-Technologiezentrums entstand bereits im Mai 2000 die deutsche Agenda „Optische Technologien für das 21. Jahrhundert“, die die Einrichtungen und Innovationspotenziale dieser Zukunftstechnologie aufzeigt. Als Schnittstelle von Technik, Wirtschaft, Gesellschaft und Politik koordinieren wir neueste Entwicklungen und bauen das Kompetenzfeld systematisch zum Netzwerk führender Experten aus. Damit tragen wir dazu bei, dass Deutschland weiterhin führend auf vielen Gebieten der Optischen Technologien bleibt.
VDI nachrichten: Wie beurteilen Sie das wirtschaftliche Potenzial der Optischen Technologien?
Christ: Das weltweite Marktvolumen der Optischen Technologien umfasst derzeit etwa 80. Mrd. $ jährlich. Bei teilweise zweistelligen Wachstumsraten erwarten wir einen Anstieg auf etwa 500 Mrd. $ in den nächsten zehn Jahren. Etwa 16 % der Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe werden durch Optische Technologien beeinflusst. Momentan fehlen den Unternehmen der Branche 10 000 Fachkräfte.
VDI nachrichten: Wie lässt sich der Fachkräftemangel beheben?
Christ: Die Optischen Technologien sollen ein fester Bestandteil der Studiengänge in den Naturwissenschaften und bei der Facharbeiterausbildung werden. Um dem Mangel entgegenzuwirken, unterstützt das Förderprogramm „Optische Technologien – Made in Germany“ des BMBF die Aus- und Weiterbildung. Mit 280 Mio. ¬ Förderung will Bundesforschungsministerin Edelgard Bulmahn bis 2006 den Mangel an Fachkräften eindämmen. Der VDI koordiniert das Projekt.
VDI nachrichten: Auf Grund der ausgeprägten Historie in der Lasertechnologie liegen die Deutschen im internationalen Wettbewerb im Bereich Photonik mit an der Spitze. Aber die Wettbewerber USA und Japan holen kräftig auf. Wie lässt sich die gute Position Deutschlands aufrechterhalten bzw. ausbauen?
Christ: Um weiterhin führend zu sein, bedarf es gemeinsamer Anstrengungen von Industrie, Politik und Wissenschaft. Das Förderprogramm ist der richtige Weg. Um die Zusammenarbeit weiter zu stärken, präsentieren zwei Bundesministerien gemeinsam mit dem VDI und anderen Verbänden im Februar in Berlin unter dem Motto „Optische Technologien – Zukunft für die deutsche Wirtschaft“ Chancen und Möglichkeiten der neuen Jahrhunderttechnologie.
VDI nachrichten: Was sind die Ziele des Kongresses?
Christ: Der gemeinsame Kongress von Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) und Bundesministerium für Forschung und Technologie (BMBF) sowie den Verbänden Spectaris, VDMA und VDI, ist der Startschuss einer Informationsoffensive zur Förderung der Optischen Technologien. Er bringt die Politik mit der Wirtschaft, der Wissenschaft und den Verbänden zusammen, um Wege zur Nutzung der Potenziale und Chancen dieser Technologie aufzuzeigen. Die vorgesehene Technologiepräsentation soll einen öffentlichen Einblick in den erreichten Stand und die zukünftigen Möglichkeiten bei der wirtschaftlichen Anwendung des Lichtes ermöglichen. Gleichzeitig ist der Kongress ein Beitrag zur Werbung des dringend benötigten Fachkräftenachwuchses. 

 

 

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Optische Technologien

 
28.01.03 11:58
1. Information und Kommunikation

Licht läßt Menschen miteinander kommunizieren, bietet Unterhaltung, macht Informationen frei zugänglich. Hierzu wurden bereits unterschiedliche Optische Technologien entwickelt, der Forschungsbedarf ist jedoch nach wie vor riesig.

2. Gesundheitswesen und Biowissenschaften

Die Anwendung von Photonen im Gesundheitswesen und in den Biowissenschaften eröffnen als einziges Verfahren sowohl die relevanten Strukturen, auch in drei Dimensionen und gleichzeitig die biologischen Funktionen an lebenden Zellen oder Zellverbänden darzustellen, ohne diese negativ zu verändern oder zu beeinflussen. Dadurch hat die Anwendung des Photons das Potential zukünftige Fragestellungen im Gesundheitswesen als auch in den Biowissenschaften beantworten zu können und damit neue personenspezifische und wirksamere medizinische Diagnose und Therapiemöglichkeiten zu eröffnen.

3. Beleuchtung und Umwelt

Licht hat entscheidenden Einfluß auf die unterschiedlichsten Lebensbereiche. Sowohl im Bereich der Architekturbeleuchtung als auch im Straßenverkehr wird dies unmittelbar deutlich. Architekturbeleuchtung ermöglicht komfortabel zu leben, zu arbeiten und sich wohl zu fühlen. Der Straßenverkehr wird durch Licht geregelt und gesichert. Ressourcenschonung als gesellschaftliche Aufgabe wird nicht nur durch die effiziente Erzeugung von Licht gewährleistet. Licht bietet darüber hinaus technologische Lösungsansätze für neue Produkte, die ihrerseits helfen, die Umwelt zu entlasten.

4. Industrielle Fertigung

Ob Karosserien oder Computerchips – bei ihrer Herstellung ist Licht im Spiel. Licht zum Schneiden und Schweißen, zum Bohren feinster Löcher oder zum Belichten in der Lithografie zur Chipherstellung – Licht ist ein unentbehrliches Werkzeug. Das Faszinierende an Licht als Werkzeug: Es wirkt auf Distanz, es ist gut dosierbar, es nutzt sich nicht ab. Schon jetzt spielen in der Materialbearbei-tung bei den klassischen Fertigungstechniken die Optischen Technologien eine große Rolle. Licht hilft, Produkte zu verbessern und Rohstoffe zu sparen. Licht ermöglicht zukünftig auch die Mikromaterialbearbeitung mit höchster Präzision im Nanometer-Bereich. Optische Technologien liefern so den Schlüssel zu den Produkten von morgen – intelligent, aktiv, miniaturisiert oder schonend.

5. Komponenten und Systeme

Optische Komponenten dienen der Nutzbarmachung von Licht für verschiedenste Anwendungsgebiete. Die gesamte Einsatzbandbreite umfaßt neben klassischen Feldern wie z.B. der Fotografie, auch die moderne Kommunikation, Medizin oder Produktion. Die dabei verwendeten Komponenten sind sehr unterschiedlich geartet. Verwendet werden Bauteile von wenigen µm großen Mikrolinsen bis hin zu vielen cm großen Systemen für ultrapräzise Anwendungen in der Mikrolithografie. Allgemein gilt, daß die Anforderungen der jeweiligen Anwendung maßgeblich die zu verwendende Qualität beeinflussen. Die Anforderungen an die Präzision der Komponenten verbunden mit der Forderung nach preisgünstigen Systemen, stellt eine große Herausforderung an die Fertigungstechnologie dar. Gefragt sind flexible Verfahren, die einen hohen Stückzahlausstoß bei gleichbleibend hoher Qualität garantieren.

6. Optik-Forschung

Der erste Höhepunkt der Forschung im Bereich der Optischen Technologien war die Erfindung des Fernrohres 1608 in Holland. Seitdem sind gigantische Fortschritte in der Nutzbarmachung von Licht gemacht worden. Ein Grund für die intensiven Bemühungen liegt in den extremen Eigenschaften des Lichtes: Nichts bewegt sich so schnell wie Licht und Licht hat kein Gewicht. Trotzdem ist es z.B. möglich, mit Licht wahlweise größte Mengen Energie zu transportieren oder aber auf schnellstem Wege Informationen zu übertragen. Diese Eigenschaften werden dafür sorgen, dass das Photon, die kleinste Einheit des Lichtes, das Elektron, die kleinste Einheit des Stromes, als Technologietreiber ablösen wird. Experten gehen sogar so weit, dieses Jahrhundert als das Jahrhundert des Photons zu bezeichnen. Die Nutzbarmachung von Licht ist auch heute noch Gegenstand von Spitzenforschung.

7. Meßtechnik und Sensorik

Licht wird bereits heute als Präzisionsmessinstrument verwendet. Berührungslos, schnell und flexibel lassen sich Formen abtasten, Fehlstellen in Materialien sichtbar machen, Temperaturen in Flammen messen und geringste Schadstoffmengen aufspüren. Möglicherweise werden in Zukunft Messgeräte im Handyformat das heimische Wohnzimmer ausmessen oder die Kleidergröße feststellen. Vielleicht werden Handwerker keinen Zollstock mehr benötigen. Mülltrennung könnte überflüssig werden, da optische Sensoren Abfallmaterialien genau identifizieren und eine sortenreine Trennung ermöglichen – eine neue Art der Rohstoffrückgewinnung. In der landschaftlichen Produktion werden optische Sensoren erkennen, wie groß der Bedarf an Dünger und Schädlingsbekämpfungsmitteln für einzelne Pflanzen ist. So wird ein sparsamer und gezielter Einsatz dieser Substanzen möglich.

8. Aus- und Weiterbildung

Die Faszination Licht mit Lasern, Farben, Einblicken in die Mikro- und Nanowelt ist eine große Chance für das neue Jahrhundert. Aus- und Weiterbildung muss als Zukunftsinvestition angesehen werden und wieder stärker in den Mittelpunkt des gesellschaftlichen Interesses rücken. Die individuelle Technologiekompetenz von Schülern soll durch ein „Begreifen“ der Faszination Licht gefördert werden. Optische Technologien sollen ein fester Bestandteil der Studiengänge in den Naturwissenschaften und bei der Facharbeiterausbildung werden.

 www.optischeTechnologien.de  

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