Karlsruher Forschende für den Deutschen Zukunftspreis nominiert
Künstliche Intelligenz (KI) und die Digitalisierung treiben den Bedarf an immer schnelleren und leistungsfähigeren Datenverbindungen rasant voran. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben ein 3D-Druckverfahren entwickelt, mit dem sich winzige optische Bauteile für die Datenübertragung mit Licht präzise und effektiv miteinander verbinden lassen. Dieses Verfahren ermöglicht die automatisierte Massenfertigung optischer Sender- und Empfängersysteme. Für diese Innovation wurden die Forschenden heute (16. September 2026) für den Deutschen Zukunftspreis des Bundespräsidenten nominiert.
Für den Deutschen Zukunftspreis sind die Teams um Professor Christian Koos, Dr. Philipp Dietrich und Dr. Matthias Lauermann nominiert. Am Institut für Photonik und Quantenelektronik (IPQ) und am Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des KIT haben sie neue Wege gefunden, um den wachsenden Bedarf an schnellem und effizientem Datenaustausch zu bewältigen. Über die KIT-Ausgründungen Vanguard Automation und Keystone Photonics wurden diese in die industrielle Anwendung gebracht
„Photonische Technologien sind ein zentraler Baustein zukünftiger Datennetze, Rechenzentren und KI-Anwendungen. Die entwickelten Verfahren schaffen die Voraussetzungen, um leistungsfähige optische Systeme wirtschaftlich und in großem Maßstab herzustellen“, sagt Professor Jan S. Hesthaven, Präsident des KIT. „Für den Deutschen Zukunftspreis nominiert zu werden, ist eine außerordentliche Ehre. Das zeigt, dass wir am KIT mit unserer Forschung Lösungen für zentrale gesellschaftliche Probleme entwickeln und die technologische Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands stärken. Ich gratuliere den Forschenden zu dieser Würdigung ihrer Arbeit.“
Mit Lichtbrücken Mikrochips verbinden
„Optische Bauteile zum Senden und Empfangen von Daten werden immer kleiner und zugleich in immer größerer Stückzahl auf optischen Mikrochips integriert“, sagt Christian Koos, Leiter des IPQ. „Die Chips selbst lassen sich bereits in großen Stückzahlen fertigen. Die eigentliche Herausforderung besteht darin, sie optisch miteinander zu verbinden. Wir nutzen das Licht eines speziellen Lasers, um präzise winzige Verbindungsstrukturen herzustellen, die oft nur einen Bruchteil des Durchmessers eines Haares groß sind. Mit unseren Verfahren lassen sich sowohl optische Leitungen zwischen Chips herstellen als auch Mikrolinsen extrem präzise an Glasfasern oder Chipkanten drucken.“
Bisher wurden optische Verbindungen zwischen Chips hergestellt, indem die Bauteile äußerst präzise positioniert wurden. „Schon minimale Verschiebungen im Mikrometerbereich, etwa durch das Aushärten von Klebern, können problematisch sein“, sagt Koos. „Wir lösen dieses Problem, indem wir Chips oder Glasfasern zunächst nur grob an ihrer Position befestigen. Anschließend drucken wir die optische Verbindung passgenau in den Zwischenraum.“ Unvermeidbare Ungenauigkeiten lassen sich dabei digital ausgleichen. Dadurch entsteht ein vollständig automatisierbarer Fertigungsprozess, der die Herstellung zahlreicher solcher Verbindungen auf engstem Raum mittels 3D-Druck ermöglicht.
Hinzu kommt die Fehleranfälligkeit komplexer photonischer Systeme – ein einziger defekter Chip kann das gesamte System unbrauchbar machen. Geeignete Verfahren zur effizienten Qualitätskontrolle optischer Chips standen bislang nicht zur Verfügung. Die Forschenden nutzen das entwickelte Druckverfahren, um spezielle Messsonden herzustellen, mit denen sich photonische Chips bereits während der Fertigung auf Wafer-Ebene prüfen lassen. Fehlerhafte Bauteile können die Forschenden so frühzeitig erkennen und aussortieren.
Die automatisierte Herstellung der optischen Verbindungen reduziert den Bedarf an kostenintensiven manuellen Montageschritten. Gleichzeitig ermöglicht die frühzeitige Prüfung einzelner Bauteile die wirtschaftliche Fertigung komplexer photonischer Systeme. Damit schaffen die von den Forschenden entwickelten Verfahren die Voraussetzungen für eine Produktion in großen Stückzahlen und stärken die Perspektiven für Fertigung und Wertschöpfung in Europa.
Erfolgreicher Technologietransfer durch Ausgründungen
Die industrielle Umsetzung der am KIT entwickelten Technologien erfolgt durch die beiden KIT-Ausgründungen Vanguard Automation GmbH und Keystone Photonics GmbH.
Bei Vanguard Automation entwickelte das Team um Matthias Lauermann industrietaugliche Maschinen- und Prozesslösungen, die die Grundlage für neuartige Multi-Chip-Systeme in der integrierten Optik schaffen. Keystone Photonics nutzt diese Technologie und entwickelt und produziert unter der Federführung von Philipp Dietrich die Messsonden für die Prüfung der Chips. Ihr Einsatz hat sich mittlerweile als ein zentraler Prozess innerhalb der Fertigungskette optoelektronischer Sender und Empfänger weltweit etabliert.
Die Technologien des KIT und seiner Ausgründungen ermöglichen die wirtschaftliche Herstellung optischer Systeme für Datennetze, Rechenzentren sowie Künstliche Intelligenz und leisten damit einen Beitrag zu leistungsfähigen digitalen Infrastrukturen. „Was uns als Team angetrieben hat, war der Wunsch, wissenschaftliche Innovation, Technologietransfer und industrielle Umsetzung auf internationalem Spitzenniveau miteinander zu verbinden. Wir freuen uns sehr, dass die Nominierung die Bedeutung unserer Arbeit unterstreicht“, sagt Koos.
Mit dem Deutschen Zukunftspreis ehrt der Bundespräsident technische, ingenieur- oder naturwissenschaftliche Innovationen, die zu marktreifen Produkten führen. Eine Jury nominiert die Kandidatinnen und Kandidaten, eine Bewerbung ist nicht möglich.
Kontakt für diese Presseinformation:
Christian Könemann, Pressesprecher, Tel.: +49 721 608-41190, E-Mail: christian.koenemann@kit.edu
Im Dialog mit der Gesellschaft entwickelt das KIT Lösungen für große Herausforderungen – von Klimawandel, Energiewende und nachhaltigem Umgang mit natürlichen Ressourcen bis hin zu Künstlicher Intelligenz, technologischer Souveränität und demografischem Wandel. Als Die Universität in der Helmholtz-Gemeinschaft vereint das KIT wissenschaftliche Exzellenz vom Erkenntnisgewinn bis zur Anwendungsorientierung unter einem Dach – und ist damit in einer einzigartigen Position, diese Transformation voranzutreiben. Damit bietet das KIT als Exzellenzuniversität seinen mehr als 10 000 Mitarbeitenden sowie seinen 23 000 Studierenden herausragende Möglichkeiten, eine nachhaltige und resiliente Zukunft zu gestalten. KIT – Science for Impact.
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