Übersichtsartikel aus dem MPI für Kohlenforschung wirft einen Blick auf die Speicherung und den Transport von Wasserstoff
Wasserstoff speichert pro Kilogramm mehr Energie als jeder andere Energieträger. Er kann klimafreundlich ohne CO2-Emissionen in einem geschlossenen Kreislauf genutzt werden und wird künftig eine wichtige Rolle in der Energieversorgung spielen. Doch welche Herausforderungen müssen noch gelöst werden und wo hat die Forschung Probleme schon bewältigt? Wie kann Wasserstoff effizient und sicher transportiert, sicher gespeichert und genutzt werden? In einem wegweisenden Übersichtsartikel haben Claudia Weidenthaler und Michael Felderhoff vom Max-Planck-Institut für Kohlenforschung gemeinsam mit Experten der Task 40 der Internationalen Energieagentur (IEA) aktuelle und zukünftige Forschungsaktivitäten zu diesen Themen zusammengefasst.
Der Artikel „Hydrogen-based materials for energy storage and conversion“ wurde jetzt in der Fachzeitschrift Nature Reviews Clean Energy veröffentlicht und bietet einen aktuellen und maßgeblichen Überblick. Er beleuchtet den Stand der Forschung von Festkörperspeichermaterialien bis hin zu fortschrittlichen Katalysatoren für die Ammoniakzersetzung, hebt Durchbrüche hervor und untersucht die offenen Fragen, die die Zukunft der Wasserstofftechnologie prägen werden.
Den Artikel finden Sie zusammen mit weiteren Übersichtsartikeln sowie Perspektiven von Experten der Material- und Ingenieurswissenschaften und der Soziologie zum Thema Wasserstoff hier: Nature Reviews Clean Technology Band 2, Seiten 512–533 (2026)
Die IEA-Arbeitsgruppe 40 ist Teil des Hydrogen Technology Collaboration Programme (TCP) der Internationalen Energieagentur (IEA). Das globale Netzwerk wissenschaftlicher Experten hat sich zur Aufgabe gesetzt, durch internationale Zusammenarbeit die Spitzenforschung im Bereich der Energietechnologie voranzutreiben.
Ein defekter Greifer und eine Fabrik voller Unwägbarkeiten: Beim RoboCup 2026 zeigte das Team Carologistics der RWTH Aachen und der FH Aachen, worauf es in der Robotik ankommt – nicht nur auf perfekte Technik, sondern auf Anpassungsfähigkeit.
Bunte, steckbare Bauklötze liegen in den Regalen bereit, um von den mobilen Robotern eingesammelt und mit Hilfe einer Anleitung zusammengesetzt zu werden. Dieser Herausforderung stellte sich das Team Carologistics, bestehend aus Studierenden und Forschenden der RWTH und der FH Aachen, beim RoboCup 2026 im südkoreanischen Incheon. Trotz technischer Schwierigkeiten erreichte das Team den zweiten Platz in einem Teilbereich des Wettbewerbs. In der Gesamtwertung belegte Carologistics Platz fünf.
Der RoboCup gilt als weltweit größter Wettbewerb für autonome Roboter. Acht internationale Hochschulteams traten in der neuen Smart Manufacturing League (SML) gegeneinander an. Die Liga bildet erstmals eine vollständig integrierte Fabrikumgebung ab: von der Produktionsplanung über den Materialtransport bis zur Montage. Der Wettbewerb in Incheon war zugleich der erste Praxistest für das neue Regelwerk.
Die Aufgabe
In der nachgebauten Fabrik sollten die mobilen Roboter entweder selbstständig die Bauteile aus den Regalen einsammeln und montieren, oder zu einer Montagestation transportieren, an der ein stationärer Roboterarm das Produkt fertigt. Wo sich die einzelnen Bauteile in der Fabrik befinden, war vor Wettbewerbsbeginn nicht bekannt.
Die Aufgaben waren in zwei Bereiche, sogenannte Tracks, aufgeteilt: Im Workbench-Track wurde die Fähigkeit der Roboter bewertet, Produkte zusammenzubauen. Der Warehouse-Track prüfte dagegen den Materialtransport – also das selbstständige Finden, Aufnehmen und Weitergeben von Bauteilen.
Im Workbench-Track landete das Team auf Platz zwei. In der Gesamtwertung aus Workbench- und Warehouse-Track belegten die Aachener den fünften Platz.
Die eigentliche Schwierigkeit lag nicht nur in der Software. Während der Wettbewerbswoche kämpfte das Team immer wieder mit technischen Problemen, berichtet Co-Teamleiter Daniel Swoboda, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Maschinelles Lernen und Inferenz (Informatik 6) der RWTH. „Gravierend war ein Defekt am Greifer des stationären Roboterarms, der die Montage vollständig lahmlegte. Ein Hersteller von Roboterarmen half kurzfristig mit einem Leihgreifer aus, allerdings mit einem anderen Modell als dem gewohnten”, sagt Swoboda. Das Team musste die Ansteuerung vor Ort neu aufsetzen und kalibrieren. Auch die vorgesehenen Transportboxen der Bauteile erwiesen sich als mehr als doppelt so groß; hier entwickelten die Aachener kurzerhand eine Lösung, um die Teile dennoch sicher transportieren zu können.
Zwischen den einzelnen Läufen wurde repariert, umgebaut und neu kalibriert – mit Erfolg. Als einziges Team gelang es Carologistics, alle geforderten Produktvarianten erfolgreich zu fertigen. Der fünfte Platz in der Gesamtwertung zeigt zugleich die Grenzen des vorläufigen Regelwerks: Es belohnte Systeme, die gezielt auf bekannte Aufgabensituationen optimiert waren. Carologistics setzte dagegen auf ein robusteres System, das auch mit unbekannten Situationen umgehen kann.
Die Erfahrungen fließen nun in die Weiterentwicklung der Smart Manufacturing League ein. Künftig sollen Unsicherheiten, wie sie auch in modernen Fabriken auftreten, stärker Teil der Aufgaben sein. So können sich etwa die Position und Verfügbarkeit von Bauteilen oder Produktionsabläufe verändern. Bewertet werden dann vor allem Systeme, die flexibel auf neue Gegebenheiten reagieren und ihr Wissen auf unterschiedliche Aufgaben übertragen können.
Die neue Liga SML führt die bisherige Logistics League und die RoboCup@Work League zusammen und bildet erstmals eine vollständig integrierte Fabrikumgebung ab – von der Produktionsplanung über die Montage bis zur Qualitätskontrolle. Der Wettbewerb in Incheon war als Testlauf angelegt, in dem die Teams aus sechs Ländern Aufgabenstellung, Bewertung und Infrastruktur gemeinsam auf die Probe stellten.
Über das Team
Carologistics ist ein interdisziplinäres Team aus Studierenden und Forschenden der FH Aachen (MASKOR-Institut, Professor Alexander Ferrein) und der RWTH Aachen (Lehrstuhl für Informatik 6 (Maschinelles Lernen, Professor Hector Geffner). Seit 2012 nimmt Carologistics erfolgreich am RoboCup teil und demonstriert damit die enge Zusammenarbeit der beiden Aachener Hochschulen. 2022 und 2025 gewann das Team den Weltmeistertitel in der Logistics League, der Vorgängerliga der Smart Manufacturing League.
Physiker*innen der Uni Siegen sind an der Vorbereitung für den Bau des Einstein-Teleskops beteiligt. Das europäische Großexperiment soll künftig die Entstehung von schwarzen Löchern, die Struktur von Neutronensternen und die Beschaffenheit des Universums nach dem Urknall erforschen.
Im Universum ereignen sich jeden Tag gewaltige Kollisionen: Schwarze Löcher und Neutronensterne umkreisen einander und verschmelzen miteinander – dabei entstehen Gravitationswellen, die sich mit Lichtgeschwindigkeit durch den Weltraum ausbreiten. Schon 1916 sagte Albert Einstein voraus, dass Gravitationswellen den Raum selbst minimal verformen: Entfernungen werden dabei für einen winzigen Moment gestreckt und wieder gestaucht. Rund 100 Jahre später gelang es erstmals, ein solches Ereignis tatsächlich zu messen. Mit dem geplanten europäischen „Einstein-Teleskop“ möchte die Wissenschaft Gravitationswellen zukünftig wesentlich präziser messen, um tief in die kosmische Vergangenheit zu blicken. Physiker*innen der Universität Siegen sind an der Vorbereitung des internationalen Großprojekts unmittelbar beteiligt. Vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gab es dafür nun eine erste Förderung von mehr als 400.000 Euro.
„Aufgrund unserer Expertise in hochmoderner Datenelektronik sind wir eingeladen worden, beim Einstein-Teleskop dabei zu sein. Darüber freuen wir uns natürlich sehr – es ist großartig, Teil dieses auf Jahrzehnte angelegten, hochspannenden europäischen Großprojekts zu sein“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Markus Cristinziani.
Das geplante Einstein-Teleskop soll bis zu tausendmal mehr Gravitationswellen aufzeichnen können, als heutige Observatorien: Komplett unter der Erdoberfläche verborgen, wird es mit drei jeweils zehn Kilometer langen Armen Messungen durchführen. Die Länge der Detektorarme wird dazu mit sensiblen Lasern und aufwendig gegen Vibrationen isolierten Spiegeln ständig überwacht. Verändert sich die Länge in einem bestimmten Muster, zeigt dies eine vorbeiziehende Gravitationswelle an. Durch deren präzise Messung ermöglicht das Teleskop künftig einen Blick in die Urzeit: Es soll Gravitationswellen aus einer Zeit erkennen, als das Universum noch sehr jung war – und so unter anderem Aufschluss über die Entstehung der ersten schwarzen Löcher geben.
„Durch Messungen im Niedrig-Frequenzbereich können wir mit dem Einstein-Teleskop sogar schon im Voraus erkennen, wenn sich ein spannendes Ereignis anbahnt“, sagt Cristinzianis Kollege, Prof. Dr. Markus Risse. Weltweit könnten Teleskope dann rechtzeitig entsprechend ausgerichtet werden, um das Ereignis bestmöglich zu beobachten.
Damit ein solches Frühwarnsystem funktioniert, müssen selbst kleinste Störungen herausgefiltert werden. Eine davon ist das sogenannte „Newtonsche Rauschen“: Seismische Wellen verschieben und verdichten das Gestein in der Umgebung des Detektors. Dadurch entstehen winzige Schwankungen des lokalen Gravitationsfelds, die unmittelbar auf die empfindlichen Spiegel wirken und das Messsignal überlagern können.
Genau hier setzt das geförderte Projekt der Siegener Forschenden an: Die Physiker*innen entwickeln eine besonders schnelle und flexibel programmierbare Elektronik: Chips werden dabei so konfiguriert, dass sie KI-Algorithmen zur aktiven Unterdrückung unerwünschter Störsignale ausführen können. „Mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und einer spezialisierten Elektronik möchten wir die Störungen mit äußerst geringer zeitlicher Verzögerung erfassen und ausgleichen. Dadurch kann ein Korrektursignal nahezu in Echtzeit in die Regelung des Detektors eingespeist werden“, erklärt Prof. Cristinziani.
Die Siegener Arbeiten sollen dazu beitragen, dass die riesigen Datenmengen, die das Einstein-Teleskop künftig aufzeichnen wird, schnell und präzise ausgewertet werden können. Das Projekt zeige, wie eng moderne Grundlagenforschung mit technologischer Entwicklung verbunden ist, sagt Prof. Risse: „Das Einstein-Teleskop wird fundamentale Fragen des Universums untersuchen. Gleichzeitig entwickeln wir Methoden, die an der Grenze dessen liegen, was technisch möglich ist. Genau diese Verbindung macht unsere Forschung so spannend.“
Das Forschungszentrum Jülich startet am 3. August eine zweiwöchige Zeppelin-Messkampagne über Nordrhein-Westfalen. Vom Luftschiffhangar am Flughafen Essen/Mülheim aus wird ein Zeppelin NT als fliegende Forschungsplattform für hochpräzise Atmosphärenmessungen eingesetzt. Ziel ist es, neue Messverfahren zu erproben und gleichzeitig Antworten auf drängende Fragen des Klima- und Umweltschutzes zu finden – von der Luftqualität in Städten bis zur Gesundheit unserer Wälder.
„Der Zeppelin bietet uns Möglichkeiten, die andere Forschungsplattformen nur eingeschränkt bieten können“, sagt Jun.-Prof. Dr. Eva Pfannerstill vom Institute of Climate and Energy Systems – Troposphäre (ICE-3) am Forschungszentrum Jülich. „Durch seine langsame und stabile Flugweise können wir hochpräzise Messungen in niedriger Flughöhe durchführen und Gebiete gezielt überfliegen.“
Ein Forschungslabor in der Luft
Während der Kampagne wird der Zeppelin mit modernster Messtechnik ausgestattet und über verschiedene Regionen Nordrhein-Westfalens fliegen. Die Forschenden messen dabei Spurengase – also Gase, die nur in sehr geringen Konzentrationen in der Atmosphäre vorkommen, aber wichtige Hinweise auf biologische und chemische Prozesse liefern. Aus diesen Daten lässt sich beispielsweise ableiten, wie Stoffe zwischen Wäldern, Städten und Atmosphäre ausgetauscht werden.
Gleichzeitig wird ein neu entwickeltes Windmesssystem unter realen Bedingungen getestet. Dafür werden die Messungen des Zeppelins mit Referenzmessungen an Messtürmen verglichen. Die erfolgreiche Validierung – also der Nachweis, dass ein Messverfahren zuverlässig und präzise arbeitet – bildet die Grundlage für zukünftige Messkampagnen und eröffnet neue Möglichkeiten für die Atmosphärenforschung.
Luftqualität und Wälder besser verstehen
Die Messkampagne vereint mehrere Forschungsfragen, die für Umwelt- und Klimaforschung von großer Bedeutung sind. Gemeinsam tragen die Projekte dazu bei, die Zusammenhänge zwischen Luftqualität, Waldgesundheit und Klima besser zu verstehen.
Beide Projekte werden von Wissenschaftler:innen geleitet, die im Rahmen von Nachwuchsprogrammen eigene Forschungsgruppen aufbauen und damit früh wissenschaftliche Verantwortung übernehmen.
Jun.-Prof. Dr. Eva Pfannerstill untersucht im Rahmen ihrer Helmholtz Investigator Group, wie Umweltstress die Wechselwirkung zwischen Wald und Atmosphäre verändert. Wälder geben große Mengen Spurengase ab – vielen Menschen beispielsweise als Tannenduft bekannt. In der Atmosphäre können diese Gase zu winzigen Partikeln reagieren, die das Klima und die Luftqualität beeinflussen. Mithilfe von Messungen über unterschiedlich stark geschädigten Waldgebieten, beispielsweise durch Schädlinge, wollen die Forschenden besser verstehen, wie sich diese Prozesse unter den Bedingungen des Klimawandels verändern werden. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, Vorhersagen zur Luftchemie und Klima weiter zu verbessern.
Dr. Georgios Gkatzelis, ebenfalls vom ICE-3, widmet sich einem bislang wenig erforschten Bereich der Luftverschmutzung. Im Rahmen seines ERC Starting Grants untersucht er mit seiner Forschungsgruppe Emissionen aus Städten, die nicht aus Verkehr oder Industrie stammen, sondern beispielsweise durch Haushaltschemikalien entstehen. Solche Quellen sind bislang nur unzureichend erfasst, können die Luftqualität jedoch stark beeinflussen. Die Messungen sollen dazu beitragen, die Zusammensetzung der Stadtluft besser zu verstehen und Luftqualitätsmodelle weiter zu verbessern – eine wichtige Grundlage für wirksame Maßnahmen zum Schutz von Umwelt und Gesundheit.
„Um wirksame Maßnahmen für saubere Luft entwickeln zu können, müssen wir zunächst verstehen, wo Emissionen entstehen und wie sie sich in der Atmosphäre verhalten“, sagt Gkatzelis.
Interdisziplinäre Forschung für Umwelt und Klima
Die Zeppelin-Messkampagne vereint Expertise aus mehreren Instituten des Forschungszentrums Jülich. Das Institute of Climate and Energy Systems (ICE-3) untersucht mit Gasmessungen die Prozesse in der Atmosphäre. Das Institut für Bio- und Geowissenschaften trägt mit einem Gerät zur Messung der pflanzlichen Photosyntheseaktivität (Institutsbereich Pflanzenwissenschaften, IBG-2) sowie einem Messnetzwerk zur Beobachtung des Waldzustands am Boden (Institutsbereich Agrosphäre, IBG-3) bei. Das Institute of Technology and Engineering (ITE) entwickelt und baut die Messysteme, damit sie an Bord des Zeppelins eingesetzt werden können. Gemeinsam verbinden die beteiligten Institute ihre Kompetenzen aus Atmosphärenforschung, Pflanzenforschung, Messtechnik und Ingenieurwissenschaften, um komplexe Umweltprozesse aus der Luft und am Boden zu untersuchen.
Die Zeppelin-Messkampagne verbindet die Expertise des Forschungszentrums Jülich mit Partnern aus Wissenschaft und Luftfahrt. Wissenschaftliche Partner sind unter anderem die Universität zu Köln, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Goethe-Universität Frankfurt, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, die Universität Tübingen sowie die Universitäten Wageningen und Utrecht in den Niederlanden. Die Zeppelin NT Luftschifftechnik GmbH & Co. KG unterstützt die Kampagne mit ihrer Expertise rund um den Einsatz des Zeppelin NT als Forschungsplattform. Gemeinsam schaffen die Partner die Voraussetzungen für innovative Atmosphärenmessungen und neue Erkenntnisse zu Umweltprozessen.
Fraunhofer IML gewinnt Deutschen Verpackungspreis 2026 mit KI-gestützter Optimierungssoftware CASTN
Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML wurde mit dem Deutschen Verpackungspreis 2026 in der Kategorie Digitalisierung ausgezeichnet. Mit der Software CASTN (Carton Set Optimization) setzte sich das Institut unter mehr als 200 Einreichungen aus 17 Ländern durch und überzeugte die unabhängige Fachjury mit einem wissenschaftlich fundierten Ansatz zur Leerraumminimierung im E-Commerce.
Zu große Kartons – ein bekanntes Problem mit smarter Lösung
Wer online bestellt, kennt das Bild: Kleine Produkte landen in überdimensionierten Kartons, gefüllt mit Luft oder Füllmaterial. Genau hier setzt CASTN an. Die Software berechnet mithilfe Künstlicher Intelligenz ein individuell abgestimmtes Versandkartonset – basierend auf realen Auftrags- und Produktdaten statt auf Erfahrungswerten oder manuellen Schätzungen.
Die Jury würdigte insbesondere die intelligente Verbindung von Künstlicher Intelligenz, mathematischer Optimierung und logistischer Anwendungsorientierung, durch die CASTN einen messbaren ökologischen und wirtschaftlichen Mehrwert schafft. Dabei lassen sich logistische Rahmenbedingungen wie Verpackungsmaschinen, Fördertechnik und Anforderungen von Logistikdienstleistern direkt in die Berechnung einbeziehen. Das Ergebnis: weniger Leerraum, weniger Füllmaterial, optimierte Frachtkosten und ein messbarer Beitrag zu einer nachhaltigeren Logistik.
Von der Forschung in die industrielle Anwendung
Für das Leistungszentrum Logistik und IT, an dem das des Fraunhofer IML wesentlich beteiligt ist, ist CASTN ein Paradebeispiel für erfolgreichen Wissenstransfer: Nach der Anschubförderung am Leistungszentrum und der Förderung durch die Fraunhofer Zukunftsstiftung (2024 – 2025) ist CASTN heute eine preisgekrönte Software, die unmittelbar in der industriellen Praxis einsetzbar ist.
Die feierliche Preisverleihung findet am 19. November 2026 in Berlin statt.
Zum Projekt
CASTN ist eine Optimierungssoftware, die Versandhändlern dabei hilft, das für sie ideale Kartonset zu ermitteln. Auf Basis von Artikel- und Bestelldaten sowie aktuell genutzten Kartongrößen berechnet die Software den optimalen Kompromiss zwischen Kartonvielfalt und maximaler Volumenauslastung. Kundenindividuelle Parameter – etwa Gewichtsrestriktionen, Mindest- und Maximalgrößen oder fest vorgegebene Kartontypen – können flexibel einbezogen werden. Von den Ergebnissen profitieren E-Commerce-Unternehmen, Logistikdienstleister, Verpackungshändler sowie Hersteller von Verpackungsmaschinen und Logistikanlagen gleichermaßen.
Das Fraunhofer ILT entwickelt laserbasierte Verfahren für die Herstellung PFAS-freier Funktionsschichten auf Metallbauteilen, Gleitlagerkomponenten und Elastomerwalzen. Die Projekte RePEEK, EPOS, LEMBAS und pureWaterSeal zeigen: Der Ausstieg aus den Ewigkeitschemikalien gelingt nicht allein durch geeignete Ersatzmaterialien. Ebenso entscheidend sind Fertigungsprozesse.
Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen, kurz PFAS, sind funktional kaum zu übertreffen: Sie sind chemisch und thermisch extrem stabil und genau deshalb regulatorisch unter Druck. Doch die etablierten Stoffe lassen sich nicht einfach austauschen: Sie senken Reibung, schützen vor Verschleiß und Korrosion, verhindern Anhaftungen und sichern Notlaufeigenschaften, wenn Schmierfilme versagen. Wer sie ersetzen will, braucht nicht nur ein anderes Material, sondern auch ein Verfahren, das dieses Material zuverlässig auf sehr unterschiedliche Bauteile bringt.
In den Projekten RePEEK, EPOS, LEMBAS und pureWaterSeal entwickelt das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT laserbasierte Verfahren für PFAS-freie Hochleistungsbeschichtungen auf großen Metallbauteilen, Gleitlagern, Dichtungen und empfindlichen Elastomerwalzen. Je nach Anwendung trägt der Laser Schichten auf, schmilzt Werkstoffe lokal auf oder strukturiert Oberflächen gezielt. Dabei bringt er die Energie präzise, räumlich begrenzt und nur für kurze Zeit in das Bauteil ein. So lassen sich PFAS-freie Ersatzwerkstoffe verarbeiten, die klassische Ofenprozesse nur mit hohem Energieaufwand aufbringen oder bei denen die notwendige Wärme das darunterliegende Bauteil schädigen.
Das Material allein löst das Problem nicht
»Der Wunsch nach PFAS-freien Alternativen klingt zunächst einfach: Ein kritischer Stoff soll verschwinden, ein anderer soll seine Aufgabe übernehmen«, sagt Dr. Samuel Moritz Fink, Gruppenleiter Dünnschichtverfahren am Fraunhofer ILT. »In der Praxis ist dieser Austausch jedoch deutlich komplexer. PFAS-haltige Materialien sitzen oft genau dort, wo Bauteile am stärksten belastet werden.«
Ersatzstoffe müssen auf Metall, Kunststoff oder Gummi haften, hohe Temperaturen aushalten, sich bei Belastung nicht lösen und auch bei großen Bauteilen wirtschaftlich aufgebracht werden können. »Ein Material wie Polyetheretherketon, kurz PEEK, ist chemisch und mechanisch sehr interessant, erreicht aber nicht automatisch alle Eigenschaften von beispielsweise PTFE«, erklärt Fink. PTFE steht für Polytetrafluorethylen. »PEEK ist steifer, teurer und je nach Anwendung schwieriger zu verarbeiten. Für viele industrielle Bauteile reicht es daher nicht, ein anderes Pulver, eine andere Folie oder einen anderen Kunststoff auszuwählen.«
Entscheidend ist das Verfahren. Wie kommt das Ersatzmaterial auf die Oberfläche? Wie verbindet es sich mit dem Bauteil? Wie lässt sich verhindern, dass ein temperaturempfindlicher Werkstoff darunter beschädigt wird?
»Wir betrachten PFAS-Alternativen nicht als reine Materialfrage«, erläutert Dr. Christian Vedder, Abteilungsleiter Oberflächentechnik und Formabtrag am Fraunhofer ILT. »Unsere Forschung konzentriert sich auf laserbasierte Verfahren, mit denen sich innovative Schichtsysteme gezielt aufbauen lassen.« Laserprozesse setzen genau dort an, wo ein Ersatzmaterial die geforderten Eigenschaften nicht vollständig erreicht. Sie strukturieren Oberflächen, verbessern die Verbindung zum Bauteil oder verändern Schichten lokal, ohne das gesamte Bauteil stark zu erwärmen.
Im Projekt RePEEK untersuchen die Oberflächenexperten, wie sich PEEK-basierte Beschichtungen auf metallische Bauteile aufbringen lassen, die in bewegten und stark belasteten Systemen arbeiten. Im Fokus stehen Anwendungen aus dem Maschinenbau: große Gleitlager, Dichtungen, Kolben und Magnetventile.
Besonders anschaulich wird die Aufgabe bei großen Gleitlagern, wie sie in Windkraftanlagen vorkommen: Eine Welle läuft in einer beschichteten Lagerschale, bislang meist mit PTFE-haltigen Schichtsystemen. Wie der Name schon ahnen lässt, setzt RePEEK ebenfalls auf PEEK.
»PEEK wird heute bei großen Bauteilen oft als Folie aufgebracht oder als Pulver verarbeitet und anschließend thermisch gefügt«, sagt Samuel Fink. »Bei kleinen Bauteilen kann das funktionieren. Bei tonnenschweren Metallkomponenten wird es dagegen aufwendig: Das gesamte Bauteil muss in einen Ofen, auf hohe Temperatur gebracht und danach wieder langsam abgekühlt werden.« Der Energieaufwand ist hoch, der Prozess dauert lange, und erhitzt wird am Ende viel mehr Material, als für die eigentliche Beschichtung nötig wäre.
Die Forschenden erzeugen zunächst mit einem laserbasierten Auftragsverfahren eine metallische Schicht. Diese Oberfläche ist gezielt rau und gibt dem Kunststoff Halt. Anschließend bringen sie PEEK-Pulver im selben Prozessumfeld auf und schmelzen es lokal auf. Der Kunststoff verankert sich in der rauen Metalloberfläche; so entsteht ein Verbund aus metallischer Funktionsschicht und PEEK-basierter Deckschicht.
Das Team hat für das PEEK-Pulver eine spezielle Düsentechnik entwickelt und das Verfahren bereits zum Patent angemeldet. Eine Zyklondüse bremst den Gasstrom stark ab, sodass das Pulver mit geringer Geschwindigkeit auftrifft, statt abzuprallen. Dadurch nutzt der Prozess mehr Material, lässt sich besser steuern und arbeitet effizienter.
EPOS: Mehrlagige PEEK-Schichten für große Gleitlager
An RePEEK schließen bereits weitere Arbeiten an. Im Projekt EPOS untersucht Delil Idris Demir am Fraunhofer ILT, wie sich PEEK-basierte Schichten auf großformatigen Gleitlagerkomponenten prozesssicher und in mehreren Lagen aufbauen lassen. Der schrittweise Auftrag soll größere Schichtdicken ermöglichen, ohne tonnenschwere Bauteile vollständig in einem Ofen zu erwärmen. ACS Coating Systems bringt dafür seine langjährige Erfahrung mit PEEK-Beschichtungen ein, insbesondere auch für ebensolche Gleitbeschichtungen. Das Unternehmen entwickelt solche Schichtsysteme seit Mitte der 1990er-Jahre und fertigt heute Beschichtungen mit Dicken von wenigen Mikrometern bis zu einem Millimeter. Geschäftsführer Dr. Christoph Stecher begleitet das Projekt mit Blick auf den Schichtaufbau, die industrielle Applikation und die spätere Serienfertigung.
Die Polymer Service GmbH Merseburg, kurz PSM, prüft und bewertet die entstehenden Schichten unter der Leitung von Prof. Dr. Katrin Reincke. Im Fokus stehen unter anderem die Kristallinität, die Gefügestruktur und der thermische Zustand des PEEK sowie die mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften. Diese Daten sollen dabei helfen, den Laserprozess und den mehrlagigen Schichtaufbau so aufeinander abzustimmen, dass die Beschichtung gleichmäßig haftet und den Belastungen im Gleitlager dauerhaft standhält. EPOS verbindet damit die laserbasierte Prozessentwicklung des Fraunhofer ILT, die industrielle Beschichtungserfahrung von ACS und die werkstofftechnische Expertise von PSM.
LEMBAS: Anti-Haft-Schichten für empfindliche Elastomerwalzen
Das Projekt LEMBAS setzt bei elastomeren Walzen und Rollen an, wie sie in der Folienherstellung, Verpackungsindustrie, Papierproduktion und Medizintechnik laufen. Partikel aus der Walzenoberfläche können dort schnell zum Problem werden.
»Bisher nutzen Unternehmen für solche Anwendungen häufig Silikonbeschichtungen«, erklärt Adam El-Sarout, ebenfalls aus der Gruppe Dünnschichtverfahren am Fraunhofer ILT. »Sie bieten zwar die nötigen Anti-Haft-Eigenschaften, erreichen aber nicht immer die Beständigkeit, die moderne Hochgeschwindigkeitsprozesse verlangen.« Bei LEMBAS entwickelt das Team gemeinsam mit dem Beschichtungsspezialisten Rhenotherm laserbasierte Verfahren, bei denen Hochleistungspolymere wie PEEK, Polyamid oder Polypropylen zum Einsatz kommen. Diese Materialien sind abriebfester, chemisch beständiger und langlebiger als Silikon und kommen vollständig ohne PFAS aus.
»Die technische Hürde liegt im Temperaturfenster«, verrät El-Sarout. »Hochleistungspolymere brauchen beim Aufschmelzen hohe Temperaturen. Elastomere wie EPDM vertragen diese Wärme aber nur begrenzt. Würde man eine Gummiwalze vollständig in einem Ofen erhitzen, würde das Substrat Schaden nehmen.« Der Laser löst genau dieses Problem: Er erzeugt die hohe Temperatur nur lokal und nur für kurze Zeit im Beschichtungsmaterial. So schmilzt die Funktionsschicht auf, während das elastomere Bauteil darunter thermisch geschont bleibt.
Damit die Schicht dauerhaft hält, entwickeln die Forschenden neben dem Anti-Haft-Material auch eine Zwischenschicht, die das Elastomer schützt und die Verbindung zur Deckschicht stärkt. Außerdem passen sie die optischen und rheologischen Eigenschaften der Materialien an den Laserprozess an und untersuchen geeignete Verfahren für Auftrag und Laservorbehandlung.
»Ein Ersatzstoff muss nicht nur die gewünschte Funktion erfüllen, sondern auch zum Bauteil, zur Temperaturgrenze des Substrats und zum Produktionsprozess passen«, sagt Vedder. Gelingt dieser Schritt, verbindet das Verfahren mehrere Vorteile: weniger Abrieb, weniger Produktverunreinigungen, weniger Reinigungs- und Lösungsmittel sowie deutlich weniger Energieaufwand als bei klassischen Ofenprozessen.
pureWaterSeal: PFAS-freie Dichtungen für wasserbasierte Schmiermittel
Im Projekt pureWaterSeal entwickeln Forschende der Fraunhofer-Institute für Lasertechnik ILT und für Werkstoffmechanik IWM nachhaltige Dichtungen, die ohne PFAS auskommen und sich mit wasserbasierten Schmiermitteln betreiben lassen. Damit setzt das Team zugleich bei zwei Umweltproblemen an: PFAS reichern sich dauerhaft in der Umwelt an, während ölhaltige Schmierstoffe Böden und Gewässer belasten.
Matthias Laermann, Leiter des Teams Oberflächenstrukturierung am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT betont: »Allein in Deutschland werden jährlich rund eine Million Tonnen ölhaltiger Schmierstoffe verbraucht. Ein einziger Liter kann bis zu einer Million Liter Grundwasser verseuchen. Die Folgen sind verölte Böden, verseuchte Nahrungsmittel und zerstörte Ökosysteme. Wir finden Lösungen, die diese Herausforderungen zusammen adressieren.«
Expertinnen und Experten des Fraunhofer IMW entwickelten hierfür diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (Diamond-like carbon, DLC), die für PFAS-freie Kunststoffkomponenten ausgelegt sind. Das Fraunhofer ILT Team strukturierte die Beschichtung anschließend mit dem Laser und baute dadurch innere Spannungen und mechanische Belastungen lokal ab, ohne die Stabilität der gesamten Schicht zu beeinträchtigen. Gleichzeitig senkt die Kombination aus Beschichtung und Laserstrukturierung die Reibung, erhöht die Verschleißfestigkeit und verlängert die Lebensdauer der Dichtungen.
Erste Prototypen arbeiten bereits in Pumpen von Geothermiekraftwerken. Gemeinsam mit Industriepartnern passen die Forschenden die Dichtungen nun an weitere Einsatzfelder an, darunter Anwendungen in Pkw, Schiffsschrauben, Windrädern und Erntemaschinen. Parallel bereitet das Team die Übertragung auf größere Anlagen und industrielle Stückzahlen vor.
Der Laser macht den Materialwechsel erst praktikabel
Die unterschiedlichen Projekte am Fraunhofer ILT zeigen, dass der PFAS-Ausstieg kein reiner Materialwechsel ist, sondern auch passende Fertigungs- und Oberflächenprozesse erfordert. Der Laser spielt dabei eine Schlüsselrolle: Er trägt Materialien lokal auf, schmilzt sie gezielt auf oder strukturiert Funktionsschichten, ohne das darunterliegende Bauteil unnötig zu belasten.
Für Unternehmen entsteht dadurch ein neuer Spielraum. Sie müssen nicht auf eine einzige Ersatzlösung warten, die alle PFAS-Anwendungen abdeckt. Das Fraunhofer ILT entwickelt gemeinsam mit Industriepartnern angepasste Schichtsysteme für unterschiedliche Bauteile und Anforderungen: reibungsarme Oberflächen für Gleitlager, abriebfeste Anti-Haft-Schichten für Walzen sowie PFAS-freie Dichtungssysteme für wasserbasierte Schmiermittel.
Die Zukunft der deutschen Industrie entscheidet sich nicht allein an äußeren Rahmenbedingungen der globalen Märkte, sondern vor allem an der Geschwindigkeit, mit der neue Technologien in industrielle Anwendungen gelangen. Zu diesem Schluss kamen die Teilnehmenden der Aachener Manufacturing Technology Days (AMTD) am 24. und 25. Juni 2026 in Aachen.
Mit Blick auf die steigenden Energiekosten, geopolitische Spannungen, wachsende internationale Konkurrenz und anhaltenden Fachkräftemangel diskutierten Führungspersönlichkeiten aus Industrie, Forschung und Politik darüber, wie produzierende Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland und in Europa langfristig sichern können. Mehr als 200 Teilnehmende nutzten die Veranstaltung des Manufacturing Technology Institute (MTI) der RWTH Aachen in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen, um sich über technologische Entwicklungen, industrielle Transformationsstrategien und neue Formen der Zusammenarbeit auszutauschen.
Im Mittelpunkt der zweitägigen Konferenz standen die Zukunftsbranchen Aviation, Automotive, Defense und Energy – jene Industriezweige, die für die wirtschaftliche Entwicklung Deutschlands und Europas in den kommenden Jahren eine besondere Bedeutung besitzen. Mit Vortragenden aus den Führungsetagen von MTU Aero Engines, Airbus Aerostructures, Mubea, BMW Group, DMG MORI AG, Rheinmetall und Everllence brachte die Veranstaltung Verantwortliche zusammen, die die Transformation ihrer Branchen derzeit aktiv gestalten.
Führende Köpfe aus Industrie und Forschung diskutieren Wege zu mehr Wettbewerbsfähigkeit
In seiner Keynote »Transformation der Fertigung – Vision 2030« ordnete Professor Thomas Bergs, Leiter des MTI der RWTH Aachen und Mitglied im Direktorium des Fraunhofer IPT, aktuelle technologische Entwicklungen gleich zu Beginn in einen größeren wirtschaftlichen Zusammenhang ein:
Angesichts globaler Veränderungen und zunehmenden Wettbewerbsdrucks komme es darauf an, neue Wachstumsmärkte konsequent zu erschließen und gleichzeitig die industrielle Leistungsfähigkeit Europas auszubauen. Besonders wichtige Zukunftsmärkte seien hier die Luftfahrtindustrie, die Energiebranche, die Verteidigungsindustrie sowie die Halbleiterfertigung.
»Die Frage ist nicht mehr, ob sich die Produktion verändern wird. Entscheidend ist, wie schnell wir neue Technologien in industrielle Wertschöpfung überführen können. Dafür können Exzellenz, Effizienz und Effektivität – oder kurz: ›die 3E‹ – den Weg weisen, wenn wir sie in der Umsetzung schnell genug berücksichtigen«, leitete Bergs zu den Vortragenden über.
Exzellenz, Effizienz und Effektivität: Schlüssel für eine skalierbare, wettbewerbsfähige Produktion
Auch die weiteren Vorträge machten deutlich, dass Unternehmen selbst unter unterschiedlichen Marktbedingungen vor ähnlichen Herausforderungen stehen: Sie müssen ihre Produktionssysteme produktiver, flexibler und resilienter gestalten, um neue Märkte zu erschließen und auf veränderte wirtschaftliche Rahmenbedingungen zu reagieren.
»Die veränderte Sicherheitslage in Europa erfordert völlig neue Produkte – und damit einhergehend auch neue industrielle Kapazitäten. Entscheidend ist, Entwicklung und Produktion so miteinander zu verzahnen, dass Innovationen schneller in die Anwendung gelangen«, beschrieb Matthias Heil, CTO der Rheinmetall Business Unit AIR UNCREWED SPACE (AUS), die dringendsten Anforderungen der Verteidigungsindustrie.
»Wir müssen heute deutlich weiter nach vorne denken als früher. Wer die Potenziale neuer Technologien, von Automatisierung und starken Partnernetzwerken konsequent nutzt, schafft die Voraussetzungen für eine leistungsfähige und wettbewerbsfähige Produktion«, bekräftigte Dr. Silke Maurer, COO bei MTU Aero Engines, aus dem Blickwinkel der Luftfahrtbranche und ihrer Zulieferer.
Trotz unterschiedlicher Perspektiven zog sich eine gemeinsame Erkenntnis durch alle Vorträge und die anschließende Podiumsdiskussion: Wettbewerbsfähigkeit entsteht künftig nicht allein durch innovative Produkte, sondern durch die Fähigkeit, diese effizient und skalierbar zu produzieren. »Transformation in einem Unternehmen bedeutet, Veränderungen im Umfeld als Chance zu nutzen und dabei operative Stabilität, technologische Weiterentwicklung sowie langfristige Zukunftsfähigkeit zugleich im Blick zu behalten. Dafür braucht es Innovationen, aber auch Rahmenbedingungen, die deren Umsetzung nicht ausbremsen, sondern beschleunigen«, resümierte Martin Oetjen, COO bei Everllence, und brachte damit auf den Punkt, welche Position Fertigungstechnologien zukünftig in der Industrie einnehmen sollten.
Anders als klassische Konferenzen setzten die Veranstalter bei den Aachener Manufacturing Technology Days nicht allein auf Vorträge und Diskussionen. In einer Technologie-Show führten das MTI und der Bereich Prozesstechnologie am Fraunhofer IPT die Teilnehmenden durch sechs reale Produktionsszenarien: In ihren Maschinenhallen stellten sie aktuelle Herausforderungen der Luftfahrt-, Automobil- und Verteidigungsindustrie sowie der Energiebranche vor und zeigten konkrete Lösungsansätze entlang realer Produkte und Prozessketten. Die Teilnehmenden erlebten live, wie Digitalisierung, Automatisierung, Prozessüberwachung, Rückverfolgbarkeit und Künstliche Intelligenz schon heute industrielle Anwendungen technologisch unterstützen und prägen können.
Der Fokus der sechs Produktionsszenarien lag dabei bewusst auf dem praktischen Nutzen: Welche Technologien schaffen messbaren Mehrwert? Wie lassen sich Produktionsprozesse schneller anpassen? Und wie können Unternehmen Innovationen schneller in die industrielle Umsetzung bringen?
Die Technologie-Show machte an realen Beispielen sichtbar, was sich als Botschaft wie ein roter Faden durch die gesamte Veranstaltung zog: Die Transformation der Produktion entstehe aus dem Zusammenspiel von Technologie, Daten, Automatisierung und Digitalisierung, und daraus wiederum die Fähigkeit, Innovationen schnell zu industrialisieren – künftig ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für Unternehmen und ganze Volkswirtschaften.
Innovationen in der Fertigungstechnik als Voraussetzung für erfolgreiche Transformation
Ein weiteres zentrales Thema der Veranstaltung war die Frage, wie die Transformation unter aktuellen politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen bestmöglich gelingen kann. Viele der diskutierten Herausforderungen – von der Digitalisierung über den Aufbau neuer Produktionskapazitäten bis zur Nutzung Künstlicher Intelligenz – lassen sich nur im engen Zusammenspiel von Industrie, Forschung und Politik und mit gut ausgebildeten und motivierten Mitarbeitenden bewältigen. Das war auch das Ergebnis der abschließenden Podiumsdiskussion, zu der die Vortragenden noch einmal gemeinsam auf die Bühne traten.
»Die technologische Souveränität Europas wird nicht in Strategiepapieren entschieden, sie wird in den Fabrikhallen erarbeitet. NRW steht mit seiner Fertigungskompetenz in Aviation, Defense und Energie dafür, dass Europa diese Fähigkeit behält. Wir haben die Unternehmen, wir haben die Forschungseinrichtungen, und wir haben die Netzwerke, um Innovationen schnell in industrielle Wertschöpfung zu überführen. Genau das ist der Beitrag, den Nordrhein-Westfalen für die Zukunftsfähigkeit Deutschlands und Europas leistet«, erklärte Mona Neubaur, Stellvertretende Ministerpräsidentin und Wirtschaftsministerin des Landes Nordrhein-Westfalen.
Die Veranstalter ziehen eine positive Bilanz: Die Diskussionen hätten gezeigt, dass viele technologische Lösungen bereits verfügbar seien. Nun gelte es, deren Transfer in die industrielle Praxis weiter zu beschleunigen, die Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette auszubauen und so die idealen Voraussetzungen für eine zukunftsfähige Produktionswirtschaft in Deutschland zu schaffen.
»Wettbewerbsfähigkeit entsteht dort, wo Technologie, Daten und Produktion konsequent zusammengedacht werden. Agentische und physische KI können hier als Beschleuniger und Befähiger dienen, um das Potenzial des Digitalen Zwillings zu erweitern und auszuschöpfen. Mit den Aachener Manufacturing Technology Days und mit neuen Transferkonzepten wie dem Center für digital vernetzte Produktion, dem CDVP, oder dem Kompetenzzentrum DigitalerZwilling.NRW bei uns am Campus Melaten wollen wir die Transformation gemeinsam mit den Unternehmen auf jeden Fall aktiv mitgestalten«, bilanziert Professor Thomas Bergs, Leiter des MTI der RWTH Aachen und Mitglied des Direktoriums am Fraunhofer IPT.
Mit ihrem Fokus auf industrielle Umsetzung und Produktionsforschung am konkreten Produkt im engen Austausch mit Entscheidungsträgern aus den wichtigsten Zukunftsbranchen haben die Aachener Manufacturing Technology Days gezeigt, welche Rolle die Produktion für die wirtschaftliche und technologische Souveränität Deutschlands und Europas künftig spielen wird.
Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) vertraut wiederholt unserer Expertise: Es hat mit dem jüngst erteilten Auftrag die Zusammenarbeit im Bereich der Energie- und Wasserstoffforschung erneuert. Damit betreuen wir weiterhin die Projektförderung des BMFTR zum Energieforschungsprogramm der Bundesregierung und damit auch zur Hightech Agenda Deutschland und der Nationalen Wasserstoffstrategie.
Die im Bereich der Energie- und Wasserstoffforschung geförderten Projekte schaffen Grundlagenwissen und neue Technologien für ein klimaneutrales, sicheres und bezahlbares Energiesystem. Die thematische Bandbreite reicht von neuen Materialien und Katalysatoren über innovative Elektrolyse- und Speichertechnologien bis hin zu resilienten Energiesystemen mit Sektorkopplung. Zu den Schwerpunkten gehören auch Wasserstoff und andere Energieträger oder chemische Rohstoffe sowie Verfahren um diese klimaneutral und effizient herzustellen und weiterzuverarbeiten. Damit leistet die Förderung einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung zukunftsfähiger Technologien für Energieversorgung, Industrie und Mobilität.
Unsere Aufgabe
Wir begleiten den gesamten Förderprozess von der Ausgestaltung von Förderbekanntmachungen über die Beratung von Förderinteressierten sowie die Betreuung der Vorhaben bis hin zur Erfolgskontrolle. Darüber hinaus unterstützen wir das BMFTR mit wissenschaftlichem Monitoring, strategischer Beratung, Wissenschaftskommunikation und der Identifikation neuer Forschungsbedarfe. Das trägt dazu bei, die Weiterentwicklung des Förderbereichs aktiv mitzugestalten.
Wie werden Quantentechnologien die digitale Entwicklung der kommenden Jahre verändern? Und welche neuen Möglichkeiten entstehen, wenn sie mit Künstlicher Intelligenz (KI) und Blockchain-Technologien zusammenwirken? Diesen Fragen widmet sich das Whitepaper »Quantum Nexus: Synergien zwischen Quantentechnologien und Schlüsseltechnologien der nächsten Dekade« des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE. Es zeigt auf, dass insbesondere durch die Wechselwirkung der Technologien Zukunft entsteht. Die Publikation ist ab sofort als Download verfügbar.
Quantentechnologien rücken weltweit zunehmend in den Fokus von Innovations- und Hightech-Strategien. Auch in Deutschland zählen sie zu den sechs Schlüsseltechnologien der Hightech-Agenda (HTAD), die die Bundesregierung am 30. Juli 2025 beschlossen hat. Vor diesem Hintergrund analysiert das Fraunhofer FKIE in seinem Whitepaper, wie das Zusammenspiel von Quanten-, KI- und Blockchain-Technologien neue systemische Synergien hervorbringen kann. Im Mittelpunkt steht dabei eine Perspektive, die in vielen bisherigen Technologiebetrachtungen noch zu wenig beachtet wird: der wechselseitige Einfluss dieser strategisch relevanten Technologien auf ihre Entwicklung, Wirkung und langfristige Bedeutung.
»Technologische Entwicklungen wie Quantencomputing oder KI sind keine fernen Zukunftsvisionen mehr, sondern greifen schon heute zunehmend ineinander und bilden so fundamentale Bausteine der strategischen Wertschöpfung von morgen«, betont Prof. Dr. René Bantes, Leiter der Abteilung »Innovationsforschung und Technologievorausschau« (INT) am Fraunhofer FKIE. »Wer diese technologische Konvergenz isoliert betrachtet oder ignoriert, riskiert, elementare Potenziale für Wettbewerbsfähigkeit, Nachhaltigkeit und technologische Souveränität zu verpassen. Unser Whitepaper bietet Entscheiderinnen und Entscheidern aus Wirtschaft, Politik und Forschung hierbei fundierte Orientierung.«
Die Analyse zeigt auf, welche Potenziale durch das Zusammenspiel der drei Schlüsseltechnologien entstehen – etwa für schnellere Innovation, höhere operative Effizienz, mehr Sicherheit und neue digitale Wertschöpfungsmodelle. Veranschaulicht werden diese Entwicklungen anhand zentraler Anwendungsfelder wie Industrie 4.0 und Robotik, Nachhaltigkeit, Energie- und Klimasysteme, Finanzsysteme sowie Weltraumtechnologien. Diese Bereiche sind geprägt von hochvernetzten, echtzeitkritischen Systemen, komplexen Optimierungsproblemen, organisationsübergreifenden Datenflüssen und hohen Sicherheitsanforderungen. Gerade deshalb zählen sie zu den vielversprechendsten Einsatzfeldern für fortschrittliche digitale und quantentechnologische Lösungen.
Start-ups gelten als Treiber der Energiewende. Eine Studie der Universität Münster und der Fraunhofer FFB zeigt nun: Batterie-Start-ups entstehen vor allem dort, wo technologisches Knowhow gefragt, der Kapitalbedarf aber noch beherrschbar ist. Besonders stark vertreten sind Start-ups bei fortschrittlichen Materialien, spezialisierten Komponenten und in der Zellfertigung. Deutlich weniger Gründungen entstehen dagegen in kapitalintensiveren Bereichen der Wertschöpfungskette, etwa bei der Rohstoffgewinnung, im Recycling oder bei Second-Life-Anwendungen. Selbst dort, wo Start-ups entstehen, bleibt der Schritt in die industrielle Skalierung häufig eine zentrale Hürde. Für die Untersuchung analysierte das Forscherteam mehr als 400 neue Batterieunternehmen weltweit. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Energy Strategy Reviews.
Batterien gelten als Schlüsseltechnologie für die klimaneutrale Mobilität – und eine leistungsfähige Batteriezellfertigung in Deutschland und Europa als strategisch wichtig. Wie groß der Bedarf ist, zeigt eine Schätzung: Demnach benötigt die Europäische Union bis 2030 das 18-Fache und bis 2050 bis zum 60-Fachen der Lithiummenge von 2020, um die erwartete Batterienachfrage zu decken. Damit Innovationen schneller in die industrielle Anwendung gelangen, braucht es jedoch nicht nur neue Technologien, sondern auch junge Unternehmen, die sie entlang der Wertschöpfungskette skalieren können. Wo in diesem Wettlauf neue Unternehmen entstehen und wo nicht, war in der akademischen Forschung bislang nur lückenhaft erfasst. Genau hier setzt die neue Studie an.
Gründungen konzentrieren sich im Midstream
Die Studie belegt eine klare Schwerpunktbildung: Besonders viele Batterie-Start-ups entstehen im sogenannten Midstream, d. h. bei fortschrittlichen Materialien, spezialisierten Komponenten und in der Zellfertigung. Dort sind die technologischen Anforderungen hoch, die Gründungs- und Skalierungspfade im Vergleich zu anderen Stufen aber eher finanzierbar. Das macht diese Bereiche attraktiv für Investoren und Industriepartner und führt zu dichtem Wettbewerb. »Gründungen entstehen vor allem dort, wo das nötige Wissen hoch, der Kapitalbedarf aber noch handhabbar ist. Gleichzeitig sehen wir, dass große Finanzierungsrunden auf wenige Unternehmen konzentriert sind, während viele Start-ups unterfinanziert bleiben. Genau daraus entsteht eine Skalierungslücke«, erläutert Linda Brüss, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Entrepreneurship der Universität Münster.
Start-ups meiden wichtige Engpassbereiche
In besonders kapitalintensiven und regulatorisch anspruchsvollen Bereichen entstehen deutlich weniger Unternehmen. Das betrifft Teile am Anfang der Wertschöpfungskette ebenso wie Aktivitäten am Ende der Kette, etwa Recycling und Second-Life-Anwendungen. »Die Ergebnisse machen deutlich, dass Gründungsaktivität und industriepolitischer Bedarf nicht automatisch Hand in Hand gehen. Während einige Technologiefelder stark von Innovationen profitieren, fehlen in kritischen Bereichen wie Rohstoffgewinnung, Recycling und industrieller Skalierung weiterhin ausreichend Unternehmensgründungen. Wenn Europa seine Batteriewertschöpfung stärken will, müssen Gründungen gezielter dort unterstützt werden, wo heute noch Engpässe bestehen«, sagt Dr. Florian Degen, Abteilungsleiter Produktionstechnologie an der Fraunhofer FFB.
Nordamerika, Europa und Asien verfolgen unterschiedliche Wege
Die 144 Gründungen verteilen sich regional ungleich und folgen unterschiedlichen industriellen Voraussetzungen. Nordamerika zeigt rohstoffnahe Aktivitäten und eine starke Ausrichtung auf Zukunftschemien wie Feststoff- und Lithium-Schwefel-Batterien. Europa ist stark im Batterierecycling und in der Kreislaufwirtschaft, bei vorgelagerten Wertschöpfungsschritten und einzelnen Komponenten jedoch schwächer aufgestellt. Asien stützt sich den Ergebnissen zufolge auf dichte Material-, Komponenten- und Zellcluster. Etablierte Konzerne prägen dort Produktionsnetzwerke, Zulieferstrukturen und Qualifizierungswege und schaffen damit wichtige Voraussetzungen für die Skalierung junger Hardware-Unternehmen.
Investitionen steigen deutlich; die Skalierungslücke bleibt
Die Investitionen in Batterie-Start-ups nahmen nach 2019 stark zu und erreichten 2021/2022 ihren Höhepunkt. Der breitere Energiewende-Markt verzeichnete 2024 mit 2,1 Billionen US-Dollar einen Rekordwert. Doch der Befund ist zweigeteilt: Wenige kapitalintensive Unternehmen sichern sich große Finanzierungsrunden, während viele hardware- und materialintensive Gründungen unterfinanziert bleiben. So wird genau dort eine Skalierungslücke sichtbar, wo zusätzliche Kapazität für Versorgungssicherheit und Kreislaufwirtschaft besonders relevant wäre.
Förderprogramme allein reichen nicht aus
Ein weiteres zentrales Ergebnis der Studie ist das Spannungsfeld zwischen der Dichte politischer Maßnahmen und dem tatsächlichen Gründungsgeschehen. Obwohl Europa über eine hohe Dichte batteriepolitischer Fördermaßnahmen verfügt, entstehen insbesondere in den kapitalintensiven Bereichen der Batteriewertschöpfungskette vergleichsweise wenige Start-ups. Die Ergebnisse legen nahe, dass Förderprogramme allein Gründungsaktivitäten nicht automatisch in strategisch besonders relevante Bereiche lenken. »Europa braucht eine Gründungsförderung, die nicht nur frühe Ideen unterstützt, sondern den Weg in die industrielle Skalierung mitdenkt. Gerade im Batteriebereich entstehen besonders hohe Hürden dort, wo Kapitalbedarf, Regulierung und Qualifizierung zusammenkommen. Förderung muss deshalb verlässlich, stufengerecht und langfristig angelegt sein«, empfiehlt Prof. David Bendig, Leiter des Instituts für Entrepreneurship der Universität Münster.
Bedeutung für Politik und Industrie
Aus den Ergebnissen lassen sich klare Implikationen ableiten: Den Forschenden zufolge sollte Gründungsförderung im Batteriebereich stärker an den Hürden der jeweiligen Wertschöpfungsstufe ansetzen. Eine breit gestreute Unterstützung der ohnehin gut besetzten Mitte greife dort zu kurz, wo junge Unternehmen besonders hohe Kapitalbedarfe, lange Qualifizierungsprozesse und unsichere Marktzugänge bewältigen müssen. Entscheidend seien daher verlässliche Rahmenbedingungen, langfristige Nachfragesignale, stufengerechte und risikobereite Finanzierung sowie schlankere Genehmigungs- und Zertifizierungsverfahren. Auch gemeinsame Qualifizierungs-Infrastruktur und vorwettbewerbliche Datenräume von Branchenkonsortien können dazu beitragen, den Schritt von der Technologieentwicklung zur industriellen Skalierung zu erleichtern – wenn Politik, Industrie und Finanzierung an denselben Hebeln ansetzen.
Wissenschaftliche Methodik
Die Untersuchung verbindet die Theorie globaler Wertschöpfungsketten (Global Value Chain) mit der Theorie unternehmerischer Ökosysteme (Entrepreneurial Ecosystem Theory) und nutzt einen stufenaufgelösten Kartierungsansatz. Auf Basis von Crunchbase-Daten prüfte das Team über 400 identifizierte Unternehmen manuell und ordnete eine finale Stichprobe von 144 Start-ups (gegründet 2014–2024) den Stufen der Wertschöpfungskette und den Regionen zu; hybride Geschäftsmodelle konnten mehreren Stufen zugewiesen werden. Den politischen Kontext lieferte die Policies-and-Measures-Datenbank der Internationalen Energieagentur (IEA). Die Kartierung beschränkt sich auf Kernproduktion und End-of-Life-Recycling; nachgelagerte Produkthersteller sowie digitale Querschnitts-Anbieter (z. B. Analytik, Software, IoT) sind ausgeschlossen.
Originalpublikation
Bendig, D., Brüss, L., Degen, F., & Schäper, T. (2026): Mapping the global battery start-up landscape across the value chain: Implications for market design and industrial policy. Energy Strategy Reviews 65, 102202. Open Access (CC BY). DOI: 10.1016/j.esr.2026.102202
Gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (Förderkennzeichen 03XP0590C). Open-Access-Veröffentlichung ermöglicht durch Projekt DEAL.
