Klein, aber großartig

„Great in Optics – Small in Size“ ist der Slogan, mit dem der Wachstumskern „PolyPhotonics“ auf den Weltmarkt der Kommunikationstechnik vorstößt. Das Konsortium entwickelt die Wertschöpfungskette zur Herstellung einer neuen Technologieplattform.

Ein etwa 1 mal 5 Millimeter großer Chip mit optischen Wellenleitern aus Polymermaterial (leuchtend links) ist das Kernelement der neuen Technologieplattform (rechts). (Foto: PRpetuum GmbH)
Ein etwa 1 mal 5 Millimeter großer Chip mit optischen Wellenleitern aus Polymermaterial (leuchtend links) ist das Kernelement der neuen Technologieplattform (rechts).
Foto: PRpetuum GmbH
There’s a great future in plastics. – „Ein amerikanischer Kollege machte mich auf einen der meistzitierten Sätze der Filmgeschichte aufmerksam“, sagt Norbert Keil vom Berliner Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI und klärt auf: „Ben, der von Mrs. Robinson verführt wird, bekommt von deren Mann den Tipp, beruflich in die Kunststoffbranche einzusteigen.“ Als der Kultfilm „Die Reifeprüfung“ 1967 in die Kinos kam, begann die Kunststoffindustrie gerade zu boomen. In den zurückliegenden 50 Jahren wurden die Eigenschaften von Kunststoffen immer weiter verbessert. Polymere – langkettige Moleküle mit speziellen Eigenschaften und Funktionen – kommen auch im Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik HHI zum Einsatz. Wissenschaftler Keil verweist auf „PolyBoard“. Ergebnis der vom Bundesforschungsministerium geförderten WK-Potenzial-Initiative ist eine Technologieplattform; einzigartig ist die Verwendung von Polymermaterialien für das Wellenleiter-Board. Es wird zum Beispiel als Bauteil für die Steckdose der Zukunft gebraucht, wenn dort die Daten-Schnellstraße via Glasfaserkabel ankommt.
 

Aber auch für andere Einsatzgebiete sind die nur 1 mal 5 Millimeter kleinen Polymerchips darin interessant. Anfang September fand die Auftaktveranstaltung für den Wachstumskern „PolyPhotonics Berlin“ statt. Elf Partner aus der Industrie und drei aus der Forschung entwickeln in den nächsten drei Jahren marktreife Polymerchips für weitere Einsatzgebiete.

Leicht und platzsparend

Der Polymerchip ist auf Silizium aufgebracht. Aus diesem vier Zoll großen Wafer können etwa 500 Chips hergestellt werden. (Foto: PRpetuum GmbH)
Der Polymerchip ist auf Silizium aufgebracht. Aus diesem vier Zoll großen Wafer können etwa 500 Chips hergestellt werden.
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Man könne verschiedener Meinung sein, ob per Mail kommunizierende Kühlschränke notwendig sind, meint Projektkoordinator Norbert Keil. Mit Sicherheit aber sorge die Automatisierungsbestrebung Industrie 4.0 für riesige Datenströme. „Alle bisherigen Technologien können die nicht mehr bewältigen“, ergänzt sein Kollege Crispin Zawadzki. Er leitet das am HHI angesiedelte PolyPhotonics-Verbundprojekt. „Am Ende ist unser gemeinsames Forschungsziel, dass die Polymerchips sehr klein sind, sehr leistungsfähig sind und nicht viel kosten“, sagt der Wissenschaftler. Ansonsten hätten die tollsten Ideen keine Chance, beim Endkunden anzukommen – beim Betreiber von Windkraftanlagen zum Beispiel: Die Räder stellen sich bei einer bestimmten Windstärke automatisch ab. Effektiver wäre es, wenn Sensoren auf der Oberfläche der Flügel eine genaue Aussage über die tatsächliche Materialbelastung träfen. Ähnliche Informationen könnten Sensoren über die Tragflächen von Flugzeugen liefern. Bisher sei es so, erklärt Norbert Keil, dass ein Modell einer Flotte mit Sensoren ausgestattet sei. Wenn diese signalisierten, dass eine Wartung anstehe, müssten alle anderen Flugzeuge der Flotte auch gewartet werden.
 

Dass die Kunden besonders an sehr kleinen Chips interessiert sind, liegt „leicht“ auf der Hand. Gleiches gilt für Anwendungen in der Medizintechnik oder bei der Emissionsüberwachung. Auch die Betreiber von Rechenzentren seien an Chips en miniature interessiert – schon aus Platzgründen. Man könne nicht unendlich anbauen, sagt Crispin Zawadzki.
 

Wellenleiter aus Kunststoff

Das Bündnis entwickelt innovative Wellenleitermaterialien, die preisgünstig und schnell herzustellen sind. Im Labor des Fraunhofer HHI werden sie getestet und zur Anwendung gebracht. Wie ein Baukasten soll die PolyPhotonics-Technologieplattform am Ende der Wertschöpfungskette aussehen; deren Kernelement ist der Polymerchip. Die Montage der Bauelemente muss in der Großproduktion automatisch verlaufen. In den kommenden Jahren sollen dafür die entsprechenden Werkzeuge und Verfahren entwickelt werden.