Kategorie: News

Brennstoffpreise, Versorgungssicherheit und Rohstoffabhängigkeit stellen Energieversorger vor neue Aufgaben. Forschende des Fraunhofer IEG untersuchen, wie sich Wärme und strategische Rohstoffe gleichzeitig aus dem Untergrund gewinnen lassen. Die Idee: Heißes Tiefenwasser liefert Wärme für Netze und Industrie – und zugleich Lithium für Batterien. Das senkt Kosten, stärkt regionale Wertschöpfung und macht die Wärmeversorgung zukunftsfest. Welche Schlüssel-Faktoren es für den Erfolg braucht, legen Fraunhofer IEG und Partner in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung im Fachmagazin Geothermics dar.

»Wir wollen Geothermie doppelt wertvoll machen: Sie kann saubere Wärme und gleichzeitig strategische Rohstoffe wie Lithium liefern«, sagt Dr. Katharina Alms vom Fraunhofer IEG. Wasser aus mehreren Kilometern Tiefe enthalte nicht nur Energie, sondern auch gelöste Metalle. Die Studie zeigt am Beispiel des Norddeutschen Beckens, wie sich diese Ressourcen gemeinsam erschließen lassen. Für Betreiber von Geothermieanlagen entstünde langfristig ein zweites Standbein durch zusätzliche Erlöse aus bestehender Infrastruktur durch die Produktion von Lithium oder Kupfer. Derzeit existieren drei Forschungs- und fünf kommerzielle Standorte, die hydrothermale Energie aus tiefen Reservoiren des Norddeutschen Beckens nutzen. Mehr als 50 weitere Standorte befinden sich in der Planungsphase.

Hohe Potenziale im Untergrund

Im Untergrund Norddeutschlands zirkulieren heiße, salzhaltige Wässer mit relevanten Gehalten an Lithiummetall. In tiefen Sandsteinen können Konzentrationen von bis zu 600 Milligramm pro Liter auftreten. Das geschätzte Gesamtpotenzial im norddeutschen Becken liegt bei bis zu 26,5 Millionen Tonnen Lithiummetall (entspricht 141 Millionen Tonnen handelbarem Lithiumcarbonat). Lithium ist Schlüssel für Batterien und Energiespeicher. Die Nachfrage steigt stark. Eine heimische Gewinnung reduziert Importabhängigkeiten und stärkt die Versorgungssicherheit. Energieversorger könnten durch Geothermie Wärmeerzeuger und zugleich Rohstofflieferanten für Lithium werden.

Wie die kombinierte Nutzung funktioniert

Die Grundidee der Geothermie ist einfach. Eine Bohrung fördert heißes Wasser aus mehreren Tausend Metern Tiefe. An der Oberfläche gibt es die Wärme an ein Fernwärmenetz oder industrielle Prozesse ab. Danach strömt das Wasser durch eine Anlage, die gezielt Lithium herausfiltert. Anschließend wird das Tiefenwasser wieder in den Untergrund zurückgeführt. Die Forschenden haben geologische Daten, Laboranalysen und technische Modelle verbunden, etwa Fördermengen, Konzentrationen und Wirkungsgrade. So lassen sich standortscharfe Prognosen liefern, wie viel Lithium zu erwarten ist. Als grobe Daumenregel sollte für eine typische Geothermieanlage mehrere Tonnen Lithiumcarbonat pro Jahr und Anlage möglich sein.

Wirtschaftlicher Hebel für die Wärmewende

Die kombinierte Nutzung verbessert die Wirtschaftlichkeit von Geothermie deutlich. Zusätzliche Einnahmen aus Lithium helfen, hohe Anfangsinvestitionen für Bohrungen zu amortisieren. Das macht Projekte für Geothermieanlagenbetreiber, Energieversorger und Industrie attraktiver. Gleichzeitig entstehen neue Wertschöpfungsketten vor Ort. Das stärkt Resilienz und Unabhängigkeit der Energiesysteme.

Herausforderungen in der Umsetzung

Die Technologie zur Lithiumgewinnung ist bereits erprobt, befindet sich aber noch im Übergang zur industriellen Anwendung. Erste Pilotprojekte weltweit zeigen die Machbarkeit, doch großtechnische Anlagen sind noch im Aufbau. Für eine wirtschaftlich tragfähige heimische Lithiumproduktion müssen fünf Faktoren zusammenspielen:

• Ist im Untergrund ausreichend Lithium im Tiefenwasser gelöst und langfristig verfügbar?
• Kann Tiefenwasser mit genügender Förderrate an die Oberfläche gebracht werden?
• Ergänzen sich Wärme- und Rohstoffgewinnung technisch effizient?
• Halten Werkzeuge und Materialien den anspruchsvollen Bedingungen im Untergrund stand?
• Stimmen Umweltverträglichkeit, Genehmigungsfähigkeit und gesellschaftliche Akzeptanz?

»Heimische Lithiumproduktion funktioniert nur, wenn Geologie, Technik, Betrieb und Akzeptanz zusammenpassen«, unterstreicht Katharina Alms. »Für Energieversorger und Industrie heißt das: Der Erfolg liegt nicht nur im Rohstoff selbst, sondern im Systemverständnis des gesamten Untergrunds und der Anlagenintegration.« Geothermie kann mehr als Wärme. In Kombination mit der Gewinnung strategischer Rohstoffe wird sie zu einem zentralen Baustein für eine nachhaltige, resiliente und wirtschaftlich tragfähige Energieversorgung.

Über die Studie:

Das Autorenteam stammt von den Partnern GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, Karlsruher Institut für Technologie, Fraunhofer IEG, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM, BWG Geochemische Beratung GmbH, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, Universität Kiel, Universität Potsdam sowie Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe BGR. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Geothermics veröffentlicht: »Perspectives of co-extraction of geothermal heat with the critical raw materials lithium and copper from sedimentary basin fluids on the example of the North German Basin«, DOI: 10.1016/j.geothermics.2026.103726

Diese Arbeit wurde unter dem Dach des Helmholtz-Forum Erde und Umwelt im Projekt CuLiWell durchgeführt. Sie wurde teilweise durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe der Europäischen Union im Rahmen des Projekts »CRM-geothermal – Raw materials from geothermal fluids: occurrence, enrichment, extraction« unter der Fördervereinbarungsnummer 101058163 finanziert. Weitere Mittel wurden durch das Projekt »Li-Fluids« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) bereitgestellt, Förderkennzeichen: 03EE4034A (BGR) und 03EE4034B (Fraunhofer).

Weiterführende Information:

Pressemeldung 6. März 2025 »Bis zu 26,51 Millionen Tonnen Lithiummetall im deutschen Untergrund«: https://www.ieg.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2025/lithium-deutschland.html

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG

85 % der Umweltwirkungen einer Geldkassette entstehen durch nur zwei Bauteile. Diese Erkenntnis zeigt, wie wichtig belastbare Daten bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung sind. Im it’s OWL-Projekt Sustainable Lifecycle Engineering (SLE) machte das Fraunhofer IEM gemeinsam mit Diebold Nixdorf sichtbar, wo die größten Stellschrauben für nachhaltigere Produktkonzepte liegen und wie Unternehmen solche Informationen gezielt in Entwicklungsentscheidungen einbeziehen können.

Viele Umweltwirkungen eines Produkts werden festgelegt, lange bevor es produziert, genutzt oder recycelt wird. Bereits in der Entwicklung entscheiden Ingenieur:innen über Aspekte wie Materialien, Elektronik, Energieverbrauch, Reparierbarkeit und Kreislauffähigkeit. Doch häufig ist in frühen Phasen nicht klar, welche Maßnahmen tatsächlich den größten Effekt haben. Genau dieser Frage gingen Diebold Nixdorf und das Fraunhofer IEM im Forschungsprojekt Sustainable Lifecycle Engineering (SLE) nach.

Produktanalyse zeigt zentrale Hebel für nachhaltigere Entwicklung

Im Fokus stand dabei die Geldkassette als eine zentrale Komponente des Geldautomaten. Das Ergebnis: Rund 85 % ihrer Umweltwirkungen lassen sich auf lediglich zwei Bauteile zurückführen: das Gehäuse und die verbaute Elektronik.

„Genau darin liegt der Mehrwert solcher Analysen. Sie schaffen Transparenz darüber, wo Umweltwirkungen tatsächlich entstehen und welche Komponenten die größten Hebel für Verbesserungen bieten. Dadurch werden Handlungsbedarfe frühzeitig sichtbar und mögliche Maßnahmen können gezielt diskutiert und bewertet werden“, betont Luca Twardzik, Sustainability-Experte und Projektleiter vom Fraunhofer IEM.

Für Unternehmen bedeutet das: Entwicklungsressourcen können gezielt dort eingesetzt werden, wo sie die größte Wirkung entfalten. Statt Nachhaltigkeit pauschal über ein gesamtes Produkt zu betrachten, werden konkrete Komponenten, Materialien und relevante Lebenszyklusphasen sichtbar, an denen Verbesserungen besonders wirksam sind.

Nachhaltigkeit systematisch ins Engineering integrieren

Innerhalb des Projektes SLE nutzten Projektpartner und das Fraunhofer IEM Methoden des modellbasierten Systems Engineerings (MBSE). Dabei werden Produkte und ihre Eigenschaften in grafischen digitalen Modellen abgebildet. Entwickler:innen können so unterschiedliche Varianten vergleichen, Zusammenhänge erkennen und Entscheidungen bereits vor der Umsetzung bewerten.

Im Projekt SLE erweiterten die Partner diesen Ansatz gezielt um Nachhaltigkeitsaspekte. Entstanden ist ein Vorgehen mit unterstützenden Hilfsmitteln, das Unternehmen auf der it’s OWL-Innovationsplattform zur Verfügung steht. Es unterstützt Entwicklungsteams dabei, relevante Umweltschwerpunkte zu identifizieren, geeignete Maßnahmen abzuleiten und verbesserte Produktkonzepte für nächste Produktgenerationen zu bewerten. Dazu zählen etwa der Einsatz von Rezyklaten bei Kunststoffkomponenten oder Anpassungen an besonders wirkungsrelevanten Bauteilen.

Grundlage für Unternehmen sind transparente Produkt- und Lebenszyklusdaten sowie ein strukturiertes Datenmanagement über den gesamten Produktlebenszyklus. Im Projekt SLE ging es für die Anwenderunternehmen Diebold Nixdorf, Harting, Miele und Wago zunächst darum, vorhandene Daten sichtbar zu machen, zu strukturieren und für weitere Analysen aufzubereiten.

„Die Ergebnisse des SLE-Projektes schaffen für uns mehr Transparenz über Prozesse, Zusammenhänge und Abhängigkeiten unserer Produkte. Das hilft uns, Nachhaltigkeit systematischer in Entwicklungsentscheidungen einzubeziehen und schafft zugleich eine belastbare Datengrundlage für weitere Anwendungen, etwa im Bereich Künstliche Intelligenz“, betont Stephan Kunert Projektleiter bei Diebold Nixdorf.

Zum Projekt Sustainable Lifecycle Engineering

Das Forschungsprojekt Sustainable Lifecycle Engineering (SLE) wurde im Rahmen des Spitzenclusters it’s OWL mit Förderung durch das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Ziel des Projekts war es, Entwicklungsteams und Produktmanagement dabei zu unterstützen, Nachhaltigkeitsaspekte bereits in frühen Phasen der Produktentwicklung systematisch in ihre Entscheidungen einzubeziehen.

Beteiligt waren die Industriepartner Diebold Nixdorf, HARTING, Miele, WAGO und Siemens Industry Software sowie das Fraunhofer IEM, das Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn und das Wuppertal Institut.

Mehr zum Thema

• Projektergebnisse auf der it’s OWL Innovationsplattform
• Lifecycle Engineering und Assessment am Fraunhofer IEM 
• Schulung: Product Lifecycle Management (PLM)

Quelle: Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik

Mehr als 140 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler treiben in der „FFB PreFab“ bereits die industrienahe Fertigung von Batteriezellen voran

Batterien made in NRW – innovativ, nachhaltig und klimafreundlich: Seit 2024 treibt die „FFB PreFab“ als offene Forschungsfabrik die industrienahe Batteriezellproduktion voran. Jetzt nimmt die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) in Münster sichtbar Gestalt an. 

Mit dem Richtfest am Montag, 13. Juli 2026, bei dem Ministerpräsident Hendrik Wüst, Wirtschaftsministerin Mona Neubaur und Bundesforschungsministerin Dorothee Bär den Auftakt gaben, beginnt der entscheidende Bauabschnitt. Auf dem rund 39.000 Quadratmeter großen Grundstück entsteht eine europaweit einzigartige Forschungsinfrastruktur – für Batteriezellen bis zum Gigawatt-Maßstab.

Ministerpräsident Hendrik Wüst: „Mit der Fraunhofer FFB meistern Bund und Land eine zentrale industriepolitische Herausforderung: die Brücke zwischen Forschung, Pilotierung und industrieller Skalierung. Das ist bei den Batterietechnologien einzigartig in Europa und zeigt erneut die Innovationsstärke unseres Landes. Und es ist ein starkes Angebot an die Industrie und an unsere europäischen Partner. Nordrhein-Westfalen und ganz Deutschland muss führender Industriestandort bleiben – mit technologischer Stärke, industrieller Wertschöpfung und sicheren Arbeitsplätzen.“

Stellvertretende Ministerpräsidentin und Ministerin für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie Mona Neubaur: „In Münster feiern wir heute Richtfest für ein Stück industrieller Souveränität. Noch kommen die meisten Batteriezellen aus Asien – das ändern wir gerade, Schritt für Schritt, auf einem der größten offenen Forschungsgelände Europas. Hier verbinden wir Spitzenforschung mit echter Industrieanwendung, offen für jedes Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette. Das ist kein Versprechen, das ist gebauter Fortschritt – für mehr Unabhängigkeit und Stärke made in NRW.“ 

Ministerin für Kultur und Wissenschaft Ina Brandes: „Die Entwicklung von smarten Batterien gehört zu den Schlüsseltechnologien, die Wohlstand und gute Arbeitsplätze in Nordrhein-Westfalen sichern werden. Nordrhein-Westfalen hat mit dem Forschungszentrum MEET, Münster Electrochemical Energy Technology, und der FFB optimale Voraussetzungen, Innovationen zu entwickeln, den Technologietransfer zu beschleunigen und im industriellen Maßstab zu produzieren. Zudem profitiert der Wissenschaftsstandort Münster von der Sogwirkung der FFB für exzellente Forscherinnen und Forscher aus der ganzen Welt.“

Bundesministerin für Forschung, Technologie und Raumfahrt Dorothee Bär: „Mein Ziel ist klar: Deutschland soll ein führender Standort für Batterietechnologien und wettbewerbsfähige Batteriezellproduktion werden. Nur so können wir uns im internationalen Wettbewerb behaupten, Mobilität und Energieerzeugung klimaneutral gestalten und Abhängigkeiten vermeiden. Aus gutem Grund ist die FFB eine Flaggschiffmaßnahme der Hightech Agenda Deutschland. Die FFB Fab wird die Keimzelle für eine starke europäische Batterieindustrie sein. Das Richtfest des zweiten Bauabschnitts der FFB Fab markiert einen zentralen Meilenstein.“

Bund und Land investieren in das Gesamtvorhaben gemeinsam rund eine Milliarde Euro – der Bund stellt bis zu 750 Millionen Euro für den Aufbau des Forschungsbetriebs bereit, das Land Nordrhein-Westfalen investiert rund 320 Millionen Euro als Bauherr. Größte Zuwendungsnehmerin und Konsortialführerin des Großprojekts ist die Fraunhofer-Gesellschaft. Diese realisiert das Projekt gemeinsam mit weiteren Standortpartnern: dem MEET-Batterieforschungszentrum der Universität Münster, dem Lehrstuhl PEM der RWTH Aachen sowie dem Helmholtz-Institut Münster, einer Außenstelle des Forschungszentrums Jülich. NRW.URBAN realisiert den Bau im Treuhandauftrag des Landes.

Seit Anfang 2024 ist die „FFB PreFab“, der erste Bauabschnitt, in Betrieb. Mehr als 140 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler treiben dort bereits die industrienahe Fertigung von Batteriezellen voran. In der vollständig digitalisierten Forschungsfabrik wird der gesamte Produktionsprozess von der Wareneingangskontrolle bis zur formierten Batteriezelle abgebildet – von der Laborprobe über erste Muster bis zur Kleinserie auf einer Pilotlinie. In der „FFB Fab“ als zweitem Bauabschnitt entstehen auf mehr als 20.000 Quadratmetern Produktionsanlagen im Gigafactory-Maßstab. Zusammen bilden beide Gebäude auf dem rund 56.000 Quadratmeter großen Gesamtgelände einen Standort, der den vollständigen Weg von der Technologiereife im Labor bis zur Großserie unter einem Dach abdeckt. Unternehmen erhalten hier die Gelegenheit, seriennahe Produktionsprozesse, neue Batteriezellen und innovative Anlagentechnik zu erproben und weiterzuentwickeln.

Prof. Dr. Axel Müller-Groeling, Vorstand für Forschungsinfrastrukturen und Digitalisierung der Fraunhofer-Gesellschaft: „Mit der FFB Fab bringen wir exzellente Forschung gezielt in die industrielle Hochskalierung und schaffen eine Infrastruktur, in der Batteriezelltechnologien gemeinsam mit der Industrie erprobt, weiterentwickelt und für die industrielle Anwendung vorbereitet werden. Europa verfügt über das Know-how und die industrielle Stärke, jetzt gilt es, diese konsequent in industrielle Anwendungen zu überführen und damit die Wettbewerbsfähigkeit und technologische Souveränität in der europäischen Batteriewertschöpfung zu sichern.“

Tilman Fuchs, Oberbürgermeister der Stadt Münster: „Die FFB verbindet Spitzenforschung mit industrieller Anwendung und schafft konkrete Lösungen für die Energie- und Mobilitätswende. Sie ist das Herzstück der BatteryCityMünster, einem international sichtbaren Netzwerk, in dem Wissenschaft und Wirtschaft ihr Know-how bündeln und gemeinsam Innovationen in dieser Schlüsseltechnologie vorantreiben. Das stärkt den Innovationsstandort Münster und ist zugleich ein wichtiges Signal für die Wettbewerbsfähigkeit Europas.“

Hintergrund

Die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB mit Sitz in Münster ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft. Sie wurde 2022 gegründet und betreibt seit Anfang 2024 die „FFB PreFab“ als offene Forschungsfabrik für die industrienahe Batteriezellproduktion. Die FFB steht Unternehmen jeder Größe sowie Forschungseinrichtungen als Partner offen. Das Gesamtvorhaben wird von Bund und Land Nordrhein-Westfalen mit insgesamt bis zu rund einer Milliarde Euro gefördert.

Weitere Informationen finden sind über www.ffb.fraunhofer.de und https://hightech-agenda-deutschland.de/roadmaps/batterie abrufbar.

Quelle: Wirtschaft NRW

Industrie und Kommunen im Rheinischen Revier stehen vor einer drängenden Aufgabe: Ab 2029 werden das Kohlekraftwerk Weisweiler und der Braunkohletagebau Inden stillgelegt – damit fällt die lokale Fernwärme und der regionale Kohlelieferant aus. Die Geothermie könnte Heiz- und Prozesswärme mittelfristig liefern, doch noch ist die Datenlage über das untertägige Wärmepotential lückenhaft. Das Fraunhofer IEG hat gemeinsam mit RWE Power AG zwei Erkundungsbohrungen bis ca. 500 Meter Tiefe auf dem Kraftwerksgelände Weisweiler abgeteuft und vermessen. Die Ergebnisse liefern erste direkte Messdaten zum Wärmepotenzial des Untergrunds und bilden die Grundlage für die weitere Erkundung im »Reallabor Geothermie Rheinland«. Die Daten wurden nun im Fachmagazin »Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften« vorgestellt.

»Diese Bohrungen schaffen einen Wissensvorsprung für die Wärmewende im Rheinischen Revier. Erstmals messen wir Temperatur und Wärmeleitung im Untergrund bei Weisweiler – das sind entscheidende Größen für Stadtwerke, Gewerbe und Energieversorger, die Geothermie als zukunftsfeste Alternative zu fossiler Wärme entwickeln wollen«, sagt Dr. Alexander Jüstel, Erstautor und wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer IEG. Geothermie wird in Städten wie München und Paris seit Jahrzehnten in Fernwärmenetzen eingesetzt. Schon aus einigen hundert Metern Tiefe kann ausreichend Wärme gewonnen werden, um Wohnquartiere oder Unternehmen zu versorgen.

Erste Erkundungsbohrungen seit zwei Jahrzehnten

Die nun vorgestellten Erkundungsbohrungen EB1 und EB2 sind die ersten ihrer Art in der Region seit dem Jahr 2004 – und damit einzigartige Referenzpunkte für die Geothermie-Planung. EB1 wurde im Oktober 2023 auf 100 Meter Tiefe abgeteuft und mit einem Seismometer ausgestattet, das seismische Signale – vom Schwerlastverkehr der Autobahn bis zu natürlichen Erdbeben – misst. EB2 folgte mit ca. 500 Meter Tiefe im Februar 2024 und diente dazu, die Schichtenfolgen im Untergrund genau zu erkunden. Aus den Bohrungen wurden regelmäßig Gesteinsproben genommen, sowie die Innenwände mit verschiedenen physikalischen Verfahren vermessen.

Beide Bohrungen sind mit Glasfaserkabeln ausgestattet, welche genaue Temperaturmessungen entlang des gesamten Bohrlochprofils ermöglichen. Das Fraunhofer IEG bringt seine Kernkompetenz in faseroptischer Messtechnik, aber auch in geothermischer Untergrundcharakterisierung ein. Alle Daten fließen in verbesserte geologische Computermodelle des Rheinlandes ein. Die gewonnenen Erkenntnisse werden für Kommunen, Unternehmen und Stadtwerke nutzbar gemacht und unterstützen deren Wärmetransformation.

Untergrund liefert wichtige Hinweise für künftige Tiefbohrungen

Die gewonnenen Daten erlauben Rückschlüsse auf die Ablagerungssequenzen um Erdzeitalter Oberkarbon sowie auf strukturelle und petrophysikalische Eigenschaften der identifizierten Gestein-Wechselfolgen. Die oberste Schicht bilden neuzeitlich abgelagerte Lockergesteine. Ab rund 70 Meter Tiefe beginnen alte Gesteine aus der Steinkohlenzeit von vor rund 300 Millionen Jahren – abwechselnde Schichten aus Ton-, Silt- und Sandstein mit Steinkohleflözen. Die erbohrten Sandsteinschichten sind dicht und kaum wasserdurchlässig. Sie bilden eine natürliche Barriere zwischen den geologischen Stockwerken. Gut durchlässige Kalksteinschichten – rund 400 Millionen Jahre alt – erwartet das Team erst ab rund 1.300 Meter Tiefe. Als nächste Schritte in der Region planen Fraunhofer IEG und seine Partner im Rahmen des »Reallabor Geothermie Rheinland« geophysikalische Vermessungen nach dem Echolot-Prinzip sowie Tiefbohrungen bis 3.000 Meter.  

Das Fraunhofer IEG koordinierte die Untersuchungen gemeinsam mit RWE Power AG, RWTH Aachen, Ruhr-Universität Bochum, Hochschule Bochum sowie dem Geologischen Dienst NRW. Gefördert wurde das Vorhaben durch das Interreg-NWE-Programm (DGE-ROLLOUT, NWE 892), das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) sowie EU Horizon 2020. Die vollständigen Ergebnisse sind veröffentlicht in: Jüstel, A., Becker, S., Mamonov, E. et al. (2026): Geological and geophysical characterisation of the exploration boreholes EB1 and EB2, Inde Syncline, Rhenohercynian Fold-and-Thrust Belt and Weisweiler Horst, Lower Rhine Embayment, Germany. – Z. Dt. Ges. Geowiss. DOI: 10.1127/zdgg/0482

Weiterführende Links:

www.schweizerbart.de

Reallabor Geothermie Rheinland:

www.erdwaerme-rheinisches-revier.de

DGE-Rollout

www.ieg.fraunhofer.de

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG

Ministerin Neubaur: So geht Fortschritt made in NRW: Private Investitionen erleichtern, Innovationspotenziale fördern

5.800 Mal grünes Licht für den Mittelstand: so oft erhielten mittelständische Unternehmen bisher eine Förderung über das Programm NRW.BANK.Invest Zukunft. 

Seit dem Start des Förderprogramms im Mai 2025 sind mehr als eine Milliarde Euro in Nachhaltigkeit, Digitalisierung und Innovation in der nordrhein-westfälischen Wirtschaft geflossen. 

Wirtschafts- und Klimaschutzministerin Mona Neubaur: „Ohne private Investitionenmeistern wir die Herausforderungen unserer Zeit nicht. Ohne staatliche Unterstützung aber auch nicht. Deshalb erleichtern wir Investitionen, beschleunigen Verfahren und fördern gezielt Innovation. Mit NRW.BANK.Invest Zukunft haben wir einen echten Investitionsturbo gezündet – deutschlandweit einzigartig. Er kommt direkt bei den Unternehmen an. Schnell, einfach, gut. So geht Fortschritt made in NRW.“

Johanna Antonie Tjaden-Schulte, Mitglied des Vorstands der NRW.BANK: „Unternehmen in Nordrhein-Westfalen investieren mit Hilfe der Förderung in neue Technologien, moderne Prozesse und nachhaltige Geschäftsmodelle. Damit stärken sie ihre Wettbewerbsfähigkeit und die Zukunft unseres Wirtschaftsstandorts. Das erste Jahr des Programms NRW.BANK.Invest Zukunft zeigt, dass wir mit unserer Förderung Kapital erfolgreich dorthin lenken, wo es Wirkung entfaltet: bei den Unternehmen, die Transformation umsetzen.“

NRW.BANK.Invest Zukunft kommt vor allem bei kleinen und mittleren Unternehmen an. Mehr als 50 Prozent des Neuzusagevolumens entfielen im ersten Jahr auf kleine Unternehmen, knapp ein Drittel auf mittlere Unternehmen. Zusammen machten sie rund 85 Prozent des gesamten Volumens aus.

Den größten Anteil an den zugesagten Darlehen hatte das verarbeitende Gewerbe mit mehr als 45 Prozent. Darüber hinaus erreichte das Förderprogramm Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen. 10 Prozent des Neuzusagevolumens erreichte die Branche der wirtschaftlichen Dienstleistungen. In gleicher Größenordnung waren das Baugewerbe und der Handel vertreten, gefolgt vom Gesundheits- und Sozialwesen sowie dem Grundstücks- und Wohnungswesen. 

40 Prozent der Zusagen betrafen Innovationsvorhaben, 20 Prozent Maßnahmen für Energie- und Ressourceneffizienz. 13,5 Prozent entfielen auf Mobilitätsvorhaben und 11,5 Prozent auf Digitalisierung. Die verbleibenden 15 Prozent flossen in Vorhaben aus den Bereichen Umweltschutz, Klimaschutz und Circular Economy.

Weitere Informationen zu dem Förderprogramm finden Sie unter: www.nrwbank.de/investzukunft

Quelle: Wirtschaft NRW

Vernetzte Produkte müssen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg sicher bleiben – von der Entwicklung bis zum laufenden Betrieb. Gleichzeitig erhöht der Cyber Resilience Act den Druck auf Hersteller, Risiken systematisch zu analysieren, Angriffe zu erkennen und Schutzmaßnahmen kontinuierlich zu verbessern. Im it’s OWL-Projekt IoT-ScuBA entwickelte das Fraunhofer IEM gemeinsam mit Diebold Nixdorf und Miele Werkzeuge, die Produkthersteller bei dieser Aufgabe praxisnah unterstützen.

Ob Geldautomat, Haushaltsgerät oder industrielle Anlage: Cyberangriffe auf vernetzte Systeme können erhebliche wirtschaftliche, aber auch rechtliche Folgen haben. Mit dem Cyber Resilience Act steigen für Unternehmen zusätzlich die Anforderungen, ihre Produkte über den gesamten Lebenszyklus hinweg sicher zu betreiben. Gefragt sind nicht nur Schutzmechanismen, sondern auch Systeme, die Angriffe in Echtzeit erkennen und Sicherheitsmaßnahmen kontinuierlich anpassen.

Gemeinsam mit den Industriepartnern entwickelte das Fraunhofer IEM einen durchgängigen Ansatz für die Cyberabwehr vernetzter Produkte: von der Bedrohungsanalyse über die gezielte Überwachung sicherheitskritischer Systembereiche bis hin zur Rückführung realer Angriffsdaten in die Sicherheitsbewertung.

• Bedrohungsanalyse für vernetzte Hard- und Softwaresysteme
• Methodik zur Auswahl relevanter Überwachungspunkte
• Lernmechanismus zur Rückführung neuer Angriffsmuster
• Demonstrator mit Diebold Nixdorf zur automatisierten Angriffserkennung

Bedrohungsanalysen für den Cyber Resilience Act vereinfachen

Ein zentraler Bestandteil der Cybersicherheit ist die sogenannte Bedrohungsanalyse. Unternehmen müssen systematisch analysieren, an welchen Stellen ihre Produkte angreifbar sind und welche Schutzmaßnahmen erforderlich sind. Der CRA schreibt solche Analysen künftig regelmäßig vor – sowohl für neue als auch für bestehende Produkte. Im Projekt entwickelte das Fraunhofer IEM ein Bedrohungsanalysewerkzeug, das Hard- und Software gemeinsam betrachtet. Durch so einen Bedrohungsanalyse-Editor, der in den Entwicklungsprozessen bei Miele erfolgreich getestet wurde, lassen sich potenzielle Schwachstellen vernetzter Geräte automatisiert erkennen und passende Gegenmaßnahmen ableiten. Gleichzeitig entstehen Reporte, die Unternehmen für ihre CRA-Dokumentation nutzen können.

Sicherheitskritische Bereiche gezielt überwachen

Neben der Analyse von Risiken und Bedrohungen fordert der CRA auch die Überwachung sämtlicher sicherheitsrelevanter Vorgänge im laufenden Betrieb. Doch gerade bei komplexen IoT-Systemen stellt sich die Frage: Welche Komponenten müssen überhaupt überwacht werden? Das Projektteam entwickelte eine Methodik, mit der sich auf Basis der Bedrohungsanalyse geeignete Überwachungspunkte für die Angriffsdetektion systematisch ableiten lassen. So lässt sich gezielt überwachen, wo relevante Risiken entstehen – etwa beim Zugriff auf sensible Daten oder an Schnittstellen zwischen verschiedenen Systembereichen. „Nicht jedes Teilsystem muss vollständig überwacht werden“, sagt Projektleiter Dr. Markus Fockel vom Fraunhofer IEM. „Entscheidend ist, die relevanten Stellen systematisch zu identifizieren und Ressourcen gezielt einzusetzen.“

Cyberabwehr lernt aus Angriffen

Eine besondere Stärke des Ansatzes ist, dass die Sicherheitsbewertung nicht mit dem Erkennen eines Angriffs endet. Die im laufenden Betrieb gewonnenen Angriffsdaten fließen automatisiert zurück in das Bedrohungsanalysewerkzeug. So lassen sich neue Erkenntnisse direkt im Bedrohungsmodell berücksichtigen und Schutzmaßnahmen gezielt anpassen. „Der Demonstrator zeigt, wie sich Angriffe auf vernetzte Systeme im laufenden Betrieb erkennen und konkrete Reaktionen automatisiert einleiten lassen. Für Hersteller ist das ein wichtiger Schritt, um Sicherheit nicht nur zu planen, sondern kontinuierlich zu verbessern“, erläutert Marcel Stienemeier, Senior Security Engineer bei Diebold Nixdorf. Auch die Anbindung an offene Plattformen wie MISP (Malware Information Sharing Platform) spielt dabei eine wichtige Rolle. Ziel ist es, Erkenntnisse über Angriffe künftig besser zwischen Unternehmen und Sicherheitsteams auszutauschen und Cyberbedrohungen schneller zu erkennen.

Demonstrator zeigt Angriffserkennung im laufenden Betrieb

Wie die im Projekt erarbeiteten Werkzeuge und Methoden zusammenspielen, zeigt ein Demonstrator von Diebold Nixdorf: Der entwickelte Angriffsdetektions-Prototyp erkennt Schadsoftware auf Geldautomaten und stoppt Angriffe, wenn unberechtigt Bargeld ausgezahlt wird. Die Angriffsdaten werden dann in MISP bereitgestellt und im Bedrohungsanalysewerkzeug an den betroffenen Komponenten visuell dargestellt. „Die Ergebnisse unseres Projekts zeigen, wie wichtig es ist, Security ganzheitlich zu denken“, betont Markus Fockel. „Bedrohungsanalyse, Angriffsdetektion und die Rückführung realer Angriffsdaten gehören in einen Kreislauf. Nur so bleibt ein vernetztes Produkt über seinen gesamten Lebenszyklus sicher. Genau das verlangt der Cyber Resilience Act.“

Die im Projekt entwickelten Werkzeuge und Methoden wurden sowohl am Geldautomaten-Demonstrator von Diebold Nixdorf als auch im Bedrohungsanalyse-Editor von Miele erprobt. Damit zeigen die Ergebnisse, wie Produkthersteller Cyberabwehr systematisch in vernetzte Systeme integrieren können: von der Risikoanalyse über die Angriffserkennung bis zur kontinuierlichen Verbesserung der Schutzmaßnahmen.

Unternehmen, die ihre IoT-Produkte auf die Anforderungen des Cyber Resilience Act vorbereiten möchten, finden die Lösungsbausteine aus dem Projekt auf der it’s OWL-Innovationsplattform.

Mehr zum Thema

• Projektergebnisse IoT-ScuBA auf der it’s OWL-Innovationsplattform 
• Cyber Resilience Leistungsangebote  (iem.fraunhofer.de)
• Praxisbeispiel: Security Champions bei Weidmüller stärken Cybersicherheit in der industriellen Softwareentwicklung (iem.fraunhofer.de)

Quelle: Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik

„Nordrhein-Westfalen geht den Weg von der Kohle zur KI. Wir haben die besten Voraussetzungen, um Nordrhein-Westfalen zum führenden KI-Standort zu entwickeln: Hier trifft eine industriell und maschinell geprägte Wirtschaft mit einem starken Mittelstand auf eine starke technologische und wissenschaftliche Basis mit der dichtesten Hochschullandschaft Europas. Nordrhein-Westfalen ist der Ort, an dem KI von der Idee bis zur industriellen Anwendung gedacht wird.“ Mit diesen Worten eröffnete Hendrik Wüst MdL, Ministerpräsident des Landes Nordrhein-Westfalen, heute die „AI26 – The Lamarr Conference“ im Plenarsaal des ehemaligen Deutschen Bundestages in Bonn. Mit seiner internationalen Konferenz für anwendungsorientierte Künstliche Intelligenz bringt das Lamarr-Institut für Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz in Kooperation mit der IHK Bonn/Rhein-Sieg rund 400 Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik im World Conference Center zusammen.

Im Rahmen der Eröffnung überreicht Hendrik Wüst MdL den diesjährigen Lamarr Award an Dr. Jarosław Kutyłowski, Gründer und CEO des Kölner KI-Unternehmens DeepL: „Den Lamarr Award zu erhalten, ist für mich eine große Ehre – und zugleich ein Ansporn. Er steht für die Überzeugung, dass Spitzenforschung und praktische Anwendbarkeit zusammengehören. Wir haben bereits bewiesen, dass Europa KI entwickeln kann, für die sich globale Unternehmen bewusst entscheiden. Jetzt geht es darum, diesen Anspruch weiter auszubauen – getragen von der Überzeugung, dass die Art, wie wir etwas bauen, genauso wichtig ist wie das, was wir bauen“, so der Preisträger. Für Nordrhein-Westfalen ist diese Verbindung von wissenschaftlicher Exzellenz und erfolgreicher unternehmerischer Umsetzung ein zentraler Baustein seiner KI-Strategie. Ministerpräsident Hendrik Wüst betont: „DeepL zeigt beispielhaft, was von Nordrhein-Westfalen aus möglich ist. Nirgendwo sonst verbinden sich neue Technologien so eng mit praktischer, industrieller Anwendung. Nordrhein-Westfalen ist Anziehungspunkt für die KI-Branche und deren Partner, unser Weg von der Kohle zur KI findet weltweit Beachtung. Der Lamarr-Award an Dr. Jarosław Kutyłowski ist hochverdient, er gibt wichtige Impulse für technologische Souveränität und Wettbewerbsfähigkeit. Wir sind entschlossen, unser Land zu dem KI-Hotspot in Europa zu machen – und Menschen wie Jarosław Kutyłowski tragen dazu bei, dass uns das gelingt.“

Wie Europa diesen Weg von exzellenter KI-Forschung zu Innovation, Wettbewerbsfähigkeit und gesellschaftlichem Nutzen erfolgreich gestalten kann, steht auch im Mittelpunkt der AI26. Rund 50 internationale Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik diskutieren dazu aktuelle Entwicklungen, Herausforderungen und Lösungsansätze gemeinsam mit dem Publikum. Zu diesen zählen unter anderem Oxford-Robotikforscher Prof. Dr. Ingmar Posner, Medical-AI-Experte Prof. Dr. Sylvain Baillet vom CRCHUM Montréal, Telekom Board Member Dr. Ferri Abolhassan, DeepMind-Wissenschaftler Dr. Bogdan Georgiev sowie Romina Medici, Global Data & AI Executive bei der ERGO Group. Im Fokus der AI26 steht der interdisziplinäre Austausch: Panels, Expert Sessions und interaktive Formate bringen Forschende, Akteure aus Unternehmen und politische Entscheidungsträger gezielt miteinander ins Gespräch und schaffen Raum für Ideen, neue Impulse und gemeinsame Lösungsansätze.

Von Spitzenforschung zu Skalierung und Wettbewerbsfähigkeit

Welche Voraussetzungen erfüllt sein müssen, damit wissenschaftliche Erkenntnisse schnell ihren Weg in die Praxis finden, und wie wir es schaffen können, Werte, Wertschöpfung und Wettbewerbsfähigkeit in Einklang zu bringen, diskutieren die Expertinnen und Experten aus unterschiedlichen Perspektiven.

„Mit den KI-Kompetenzzentren wie dem Lamarr-Institut hat Deutschland sehr erfolgreich die Spitzenforschung in der Künstlichen Intelligenz gestärkt. Mit Universitäten, Fraunhofer-Instituten und Partnern aus der Wirtschaft entstehen zugleich Innovationspole mit nachhaltiger Wirkung auf Unternehmen und Gesellschaft. Dies wollen wir noch weiter ausbauen und beschleunigen“, sagt Prof. Dr. Stefan Wrobel, Co-Direktor des Lamarr-Instituts.

Im Fokus der Diskussionen stehen dabei auch die Ziele der „Hightech Agenda Deutschland“ und was es jetzt braucht, damit sich europäische KI als skalierbare Schlüsseltechnologie in einem starken Ökosystem aus Forschung und Industrie etablieren kann. „Europas Stärke liegt nicht nur in seiner exzellenten KI-Forschung, sondern auch in seinem industriellen Ökosystem. Echte KI-Wertschöpfung entsteht dort, wo aus leistungsfähigen KI-Modellen Anwendungen werden, die in Industrie, Gesundheitswesen, öffentlichem Sektor und Verteidigung echten Mehrwert schaffen. Dafür brauchen wir nicht das nächste große Sprachmodell. Wir brauchen industrielle Daten, souveräne und vertrauenswürdige Infrastrukturen sowie die Fähigkeit, Innovationen im Einklang mit europäischen Werten zu skalieren. Genau diesen Weg gehen wir mit unserer AI Factory in München auf Basis modernster NVIDIA-Technologie“, betont Dr. Ferri Abolhassan, Board Member Deutsche Telekom.

Mit agentischen KI-Systemen rückt dabei zunehmend die Frage in den Fokus, wie Unternehmen Künstliche Intelligenz künftig nicht nur zur Unterstützung einzelner Aufgaben, sondern zur intelligenten Steuerung komplexer Geschäftsprozesse einsetzen können. „Die nächste Welle der KI wird nicht allein leistungsfähigere Modelle hervorbringen, sondern neue Formen der Zusammenarbeit zwischen Mensch und KI. Agentische Systeme können ganze Wertschöpfungsprozesse unterstützen und neu organisieren. Der eigentliche Wettbewerbsvorteil entsteht dort, wo Unternehmen diese Möglichkeiten strategisch nutzen und verantwortungsvoll in ihre Organisation integrieren“, so ordnet Romina Medici, ERGO Group, die nächste Entwicklungsstufe KI-gestützter Geschäftsprozesse ein.
 

Von Sprachmodellen zu intelligent handelnden Systemen

Mit Agentic AI, Vision-Language-Action-Modellen und neuen Entwicklungen in der Robotik entwickelt sich KI zunehmend von Systemen, die Sprache verstehen und Inhalte generieren, hin zu Systemen, die ihre Umgebung wahrnehmen, planen und in realen Umgebungen handeln können. Internationale Impulse dazu liefern unter anderem Oxford-Robotikforscher Prof. Ingmar Posner, Dr. Bogdan Georgiev von Google DeepMind sowie Prof. Dr. Maren Bennewitz von der Universität Bonn und dem Lamarr-Institut. Mit Embodied AI entwickelt sich KI zunehmend von Systemen, die Informationen verarbeiten, hin zu intelligent handelnden Systemen, die ihre Umgebung wahrnehmen, daraus lernen und eigenständig agieren können. „Durch Embodied AI verbinden sich intelligente Algorithmen und Robotik zu Systemen, die ihre Umwelt wahrnehmen, selbstständig lernen und real handeln können. Diese neue Generation KI-gestützter Roboter wird dazu in der Lage sein, den Menschen in komplexen realen Umgebungen zu unterstützen. Gleichzeitig treibt KI die Wissenschaft revolutionär voran, indem sie Forschende bei der Formulierung wissenschaftlicher Hypothesen unterstützt und z. B. die Entdeckung neuer Medikamente und Materialien beschleunigt“, sagt Bennewitz.
 

KI muss sich ihren Platz im Gesundheitswesen verdienen

Wie Künstliche Intelligenz ihren Weg aus der Forschung in die klinische Praxis findet, ist ein weiterer Schwerpunkt der AI26. Im Mittelpunkt stehen aktuelle Entwicklungen rund um patientenzentrierte KI, KI-gestützte Diagnostik und die Integration leistungsfähiger KI-Systeme in medizinische Versorgungsprozesse. Ob KI die Medizin nachhaltig verändern wird, entscheidet sich daran, welchen konkreten Nutzen sie für Patientinnen und Patienten, medizinisches Personal und Gesundheitssysteme schafft. Internationale Kooperationen sind dabei entscheidend, um Fortschritte der KI-Forschung in eine bessere klinische Praxis zu überführen.

Wie eine solche Zusammenarbeit aussehen kann, zeigt eine neue internationale Partnerschaft, die im Rahmen der AI26 bekannt gegeben wird: Das Centre de recherche du Centre hospitalier de l’Université de Montréal (CRCHUM) und die Technische Universität Dortmund als einer der Kernpartner des Lamarr-Instituts unterzeichnen auf der Konferenz eine gemeinsame Absichtserklärung. „Ich freue mich sehr über unsere Partnerschaft mit dem Lamarr-Institut. Gemeinsam wollen wir über vielversprechende KI-Prototypen in der biomedizinischen Forschung und im Gesundheitswesen hinausgehen und vertrauenswürdige Lösungen identifizieren sowie verantwortungsvoll bereitstellen, die sich in unseren jeweiligen Gesundheitssystemen skalieren lassen. Unser gemeinsames Ziel ist es, sicherzustellen, dass Künstliche Intelligenz dort einen positiven Unterschied macht, wo sie für Patientinnen und Patienten am wichtigsten ist: beim Zugang zur Gesundheitsversorgung, bei der Patientensicherheit, bei Chancengerechtigkeit und bei der Nachhaltigkeit unserer Gesundheitssysteme“, beschreibt Prof. Dr. Sylvain Baillet, CRCHUM Montréal.

Schulterschluss für Europas KI-Zukunft

Die AI26 zeigt, dass Europa im globalen KI-Wettbewerb nicht allein durch neue Modelle oder höhere Rechenleistung überzeugen wird. Entscheidend wird sein, wissenschaftliche Exzellenz mit unternehmerischer Umsetzung, vertrauenswürdigen Infrastrukturen und konkreten Anwendungen zu verbinden. Die zentralen Herausforderungen rund um Künstliche Intelligenz lassen sich heute nicht mehr von einer einzelnen Disziplin oder Institution allein beantworten. „Zum ersten Mal in der Geschichte breitet sich mit Künstlicher Intelligenz eine neue Technologie in allen Lebensbereichen gleichzeitig aus. Deshalb ist die enge Zusammenarbeit von Forschung, Wirtschaft und Politik der Schlüssel für exzellente Wissenschaft, technologische Souveränität, erfolgreiche Innovationen und Wertschöpfung“, betont Ina Brandes, Ministerin für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen. Genau dieser Schulterschluss ist eine zentrale Voraussetzung, um die Ziele der deutschen Hightech Agenda zu erreichen und wissenschaftliche Exzellenz in Innovation, technologische Souveränität und nachhaltige Wertschöpfung zu übersetzen.

Über das Lamarr-Institut für Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz

Das Lamarr-Institut gestaltet eine neue Generation der Künstlichen Intelligenz (KI), die leistungsstark, nachhaltig, vertrauenswürdig und sicher zur Lösung fundamentaler Herausforderungen in Wirtschaft und Gesellschaft beiträgt. Als eines der zentralen KI-Kompetenzzentren Deutschlands steht das Lamarr-Institut für wertebasierte, international wettbewerbsfähige und anwendungsorientierte Spitzenforschung und engagiert sich auf regionaler, nationaler sowie internationaler Ebene in Wissenschaft, Bildung und Technologietransfer.

Getragen wird das Forschungsinstitut von der Technischen Universität Dortmund, der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn sowie den Fraunhofer-Instituten für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS in Sankt Augustin und für Materialfluss und Logistik IML in Dortmund. Das Lamarr-Institut wird im Rahmen der KI-Strategie der Bunderegierung durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) sowie das Land Nordrhein-Westfalen dauerhaft gefördert.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS

Für einen Quantencomputer, der aktuell am 5. Physikalischen Institut der Universität Stuttgart entsteht, hat das Fraunhofer ILT in Aachen ein höchst komplexes laseroptisches System entwickelt. Damit lassen sich 2.000 Rydberg-Atome sub-µm-genau in der sehr kompakten Vakuumkammer des Rechners positionieren. Dafür projiziert das System ein Array aus 2.000 jeweils einzeln ansteuerbaren Laserstrahlen in die Kammer. Sie dienen als optische Pinzetten und halten die schwebenden Rydberg-Atome präzise in dem Abstand zueinander, in dem sie miteinander wechselwirken. Auf diesen Wechselwirkungen basieren die quantenlogischen Prozesse des Rechners.

Die Aufgabenstellung hatte es in sich: Gefragt war ein System, das 2.000 schwebende Strontium-Atome jeweils mit optischen Pinzetten ansteuern und sie auf weniger als 100 Nanometer (nm) genau in der Vakuumkammer eines Rydberg-Quantencomputers positionieren kann. Die Vakuumkammer ist die Prozessoreinheit des Rechners, in der jeweils zwei benachbarte Atome durch Laser-Anregung in einen Zustand gebracht werden, in dem sie miteinander wechselwirken. Die Wechselwirkungen sind kontrollier- und messbar: Wissenschaftler sprechen von logischen Zwei-Qubit-Gattern. Sie sind die Grundbausteine des quantenlogischen Gatters eines Rydberg-Quantencomputers.

Rydberg-Atome eignen sich besonders für das Quantencomputing. Im laserangeregten Zustand sind sie mehr als einen Mikrometer (µm) groß, weil ihr äußeres Elektron infolge der Anregung für kurze Zeit auf ein weit vom Atomkern entferntes Orbital gelangt, in dem es aber dennoch gebunden bleibt. Wegen der schwachen Bindung ist das Atom allerdings sehr sensitiv für elektrische Störeinflüsse, die auch vom benachbarten Atom ausgehen können. Das machen sich die Wissenschaftler für die hochpräzise elektromagnetische Kontrolle der Quantenoperationen zunutze.

Patentierter Qubit-Ansatz

Ein Team des 5. Physikalischen Instituts der Universität Stuttgart um Dr. Florian Meinert und Prof. Tilman Pfau arbeitet an einem universellen Quantencomputer mit Rydberg-Atomen, in dem es einen patentierten Feinstruktur-Qubit-Ansatz realisiert, welcher auf der magischen Wellenlänge von 592 nm basiert [1]. Bei dieser Wellenlänge werden beide Zustände des Qubits und der Rydberg-Zustand gleich stark in den optischen Pinzetten gehalten, was das System besonders robust macht. Versucht man ein Pärchen an Qubits gleichzeitig mit Lasern in den Rydberg-Zustand anzuregen, unterliegt eines der Atome wegen der starken Wechselwirkung zwischen ihnen einer Anregungsblockade. Das ist die Grundlage der Rechenoperationen des Demonstrators, den das Team aktuell in Stuttgart aufbaut und erprobt. Die eingangs beschriebene Aufgabenstellung dient der Skalierung des Rechners: Das gefragte optische System soll die Atome mit 2.000 Laserstrahlen fixieren und es dem Team zudem ermöglichen, das aus 20 x 100 Laserfoki gebildete Array und die daran angedockten Qubits in laufenden Rechenprozessen neu anzuordnen. Für die optimale Wechselwirkung mit den Nachbar-Atomen im Array werden diese auf exakt 3,5 µm Abstand zueinander gebracht.

Hochkomplexer laseroptischer Systemaufbau

Jeder der 2.000 Laserstrahlen muss dafür im Sinne einer effizienten Fehlerkorrektur im Quantengatter individuell ansteuerbar sein. Dies darf jedoch keinesfalls zulasten der Präzision gehen: Denn für schnelle, verlässlich schaltbare Wechselwirkungen der angeregten Atome sind die Abstände der Laserfoki auf <100 nm genau definiert.

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen hat sich der Aufgabenstellung des Stuttgarter Forschungsteams angenommen und das entsprechende laseroptische System auf Basis umfassender Simulationen entwickelt und konstruiert [2,3]. Der Montage folgte vor der Auslieferung eine umfassende Erprobung. Bei der Inbetriebnahme war dann kein Nachjustieren mehr erforderlich. Im Gesamtaufbau des Quantencomputers war für das Optiksystem mit über 150 optischen Komponenten nur ein Quadratmeter vorgesehen. Auch diese Anforderung konnte das Aachener Team erfüllen – und das kompakte System mittlerweile vor Ort erfolgreich in Betrieb nehmen.

Tatsächlich ist es gelungen, das Array aus 20 Reihen mit je 100 einzeln ansteuerbaren Laserfoki im geforderten Abstand von jeweils 3,5 µm zueinander zu realisieren. Dafür teilt der Aufbau aus kaskadierenden Strahlteilern, akusto-optischen Deflektoren, Linsen und Spiegeln vier ursprünglich eingehende Laserstrahlen schrittweise in die benötigten 2.000 individuell ansteuerbaren Strahlen. Dabei entsteht ein Zwischenbild des Arrays, das über Spiegel in eine Relay-Einheit gelenkt wird. Diese bildet das Zwischenbild 50-fach verkleinert in der Vakuumkammer ab, worin die 2.000 Foki als optische Pinzetten dienen. Hintergrund: Fokussiertes Licht übt Anziehungskraft auf die Atome aus. Wird der Fokus bewegt, wandern sie mit. Für ihre Beiträge zur Erfindung solcher optischen Pinzetten erhielten die US-Forscher Arthur Ashkin und Steven Chu jeweils den Nobelpreis für Physik.

Aus eingangs vier Laserstrahlen werden 2.000

»Eine Herausforderung bestand darin, die vier eingehenden, kollimierten Laserstrahlen mit 20 W Gesamtleistung in 2.000 einzeln ansteuerbare, leistungsgleiche Strahlen zu teilen«, berichtet Dr. Martin Traub, Gruppenleiter Optikdesign und Diodenlaser am Fraunhofer ILT. Dafür passiere jeder Strahl zunächst so genannte Strahlteilerwürfel. Diese lenken im ersten Schritt 20 Prozent des Lichts im 90°-Winkel ab und lassen die restlichen 80 Prozent zu einem weiteren Würfel durch, wo der Strahl abermals geteilt wird. Der Vorgang wiederholt sich je Laserstrahl fünfmal, was in 20 parallelen Strahlen gleicher Leistung resultiert. Diese durchlaufen dann akusto-optische Deflektoren (AOD), wo sie durch Beugung in einem akustisch angeregten Kristall aufgeteilt und abgelenkt werden. »Die Schallwellen sorgen für eine periodische Modulation des Brechungsindex im Kristall«, erläutert er.

So entsteht ein steuerbares optisches Gitter, in dem sich über die Schallfrequenz der Ablenkwinkel austretender Laserstrahlen und über die Amplitude der Leistungsanteil ändern lasse. Bei 100 unterschiedlichen Frequenzen ergeben sich so 100 verschiedene Ablenkwinkel; jeder einzelne der 20 eingehenden Laserstrahlen wird von den AODs in 100 Teilstrahlen aufgespalten, die zudem individuell ansteuerbar sind.

Ein eigens angefertigter, extrem präziser Treppenspiegel

Der Schritt von den 100 Teilstrahlen hin zu den einzeln ansteuerbaren Laserfoki führt über eine Reihe weiterer optischer Elemente. Zunächst wandelt eine Fourierlinse die Strahlen in ein telezentrisches Punktemuster. Dieses wäre wegen der Baugröße der Strahlteilerwürfel und AODs jedoch viel zu groß, um in der Vakuumkammer einzelne Atome im geforderten 3,5-µm-Abstand zu positionieren. Es bedarf weiterer optischer Kniffe: Die 2.000 Laserstrahlen werden auf einen Treppenspiegel mit kaskadierenden Spiegelflächen gelenkt, die immer kleiner werden und schließlich nur noch einige hundert Mikrometer messen. In dieser Kaskade wird der Abstand der Spots auf weniger als 200 µm verkleinert. Doch auch das genügt nicht: eine weitere 50-fache Verkleinerung ist notwendig.

»Diese erreichen wir, indem wir das Zwischenbild über einen Periskop-Spiegel auf eine zweite Ebene lenken, wo eine zweistufige telezentrische Relay-Einheit es verkleinert in die Vakuumkammer projiziert«, erklärt Traub. Um die im Array geforderten einstelligen µm-Abstände zu realisieren, sei geballtes Know-how in die Systemauslegung, Fertigung der optischen Komponenten sowie in die Montage und Justage eingeflossen. Zum Ausrichten der Spiegel mit der nötigen Genauigkeit war ein Hexapod-System mit sechs Aktuatoren im Einsatz. Dieses kann die Spiegel in je drei Raumrichtungen und Winkeln frei justieren. Die Akribie war notwendig, da minimale Abweichungen beim Ausrichten der optischen Komponenten fehlerhafte Abstände im Array zur Folge hätten. Das ginge direkt zulasten der Rechenperformance, weil falsch positionierte Qubits ihre logische Funktion nicht mehr erfüllen können. Doch genau darauf kommt es an: Denn mit jedem logischen Qubit wächst das Potential von Quantencomputern exponentiell.

Langjährige Expertise des Fraunhofer ILT trägt maßgeblich zur Lösung bei

»Die erfolgreiche Konzeptionierung und Umsetzung des Systems war nur mithilfe der umfassenden Expertise möglich, die das Fraunhofer ILT in seiner 40-jährigen Geschichte aufgebaut hat«, berichtet Traub. Es belege, wie zentral Laser und Optiken als Building Blocks und Enabler für das Zukunftsfeld Quantentechnologie sind. »Das gilt auch für unsere nahezu rauschfreien Quantenfrequenzkonverter, einen kürzlich in Aachen in Betrieb genommenen Netzwerkknoten für das Quanteninternet der Zukunft oder auch für einen im SLE (Selective Laser-induced Etching) Verfahren aus Quarzglas gefertigten Ionenfallen-Chip für einen Quantenprozessor, die unser Institut bereits realisiert hat«, ergänzt Dr. Bernd Jungbluth, der Leiter der Strategic Mission Quantentechnology am Fraunhofer ILT. Ebenso wie Ryberg-Atome haben Ionen den Vorteil, dass sie per se keine Herstellungsvarianzen oder langen Kohärenzzeit aufzuweisen, was Ionenfallen- und Rydberg-Quantencomputern zunehmende Aufmerksamkeit in der Quantentech-Community verschaffe. Laser und optische Technologien bilden bei beiden Ansätzen das Fundament.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Strengere Vorgaben, die Reparatur hochwertiger Bauteile und der Bedarf an skalierbaren industriellen Lösungen eröffnen laserbasierten Fertigungsverfahren neue Anwendungsfelder. Das Fraunhofer ILT und Etxetar greifen diese Entwicklung auf und erweitern den industriellen Einsatz von Laserauftragschweißen (LMD) und Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA). In einer Absichtserklärung vereinbaren die beiden Partner, Prozesswissen, industrielles Engineering und Anwendungserfahrung zu bündeln, um wachsende Anforderungen in der Luftfahrt, bei Beschichtungen und in weiteren Branchen gezielt zu adressieren.

Etxetar bringt mehr als nur maschinenbauliches Fachwissen in diese Partnerschaft ein. Das spanische Unternehmen versteht sich als Engineering-Partner für hochwertige industrielle Lösungen und verbindet Werkzeugmaschinen-Know-how mit einem starken Anwendungsfokus. Das zeigt sich in konkreten Arbeiten an Turbinenschaufeln, der Reparatur von Blisks, Eisenbahnachsen und Getriebekomponenten sowie in eigenen Prozessstrategien, softwaregestützter Prozessüberwachung und der Einbindung in industrielle Fertigungsabläufe. Diese Tiefe ist entscheidend: Etxetar bringt das technische Verständnis mit, das eine echte Entwicklungspartnerschaft braucht. So entsteht eine starke Basis, um gemeinsam zu prüfen, wie LMD und EHLA konkrete industrielle Anforderungen erfüllen und neue Marktchancen erschließen können.

Das Fraunhofer ILT bringt tiefgreifende Prozesskompetenz in LMD und EHLA ein, sowohl um diese Technologien entsprechend industrieller Anforderungen weiterzuentwickeln als auch um Prozesswissen in skalierbare Systemdesigns zu überführen. Dazu zählt unter anderem, Bauteilgeometrien während der Beschichtung zu erfassen, Abweichungen von Sollkonturen zu erkennen und Prozessparameter wie die Vorschubgeschwindigkeit automatisch nachzujustieren. Dieses Know-how ist besonders wertvoll, wenn etablierte Prozesse für neue Anwendungen und engere industrielle Anforderungen adaptiert werden.

Regulierung schafft neues Momentum

Ein wesentlicher Treiber für den wachsenden Einsatz dieser Technologien ist die Regulierung. Der europäische Euro-7-Rahmen hat seinen Geltungsbereich über Emissionen hinaus auf nicht abgasbedingte Quellen wie Bremspartikelemissionen ausgeweitet und verändert damit das Marktumfeld für Beschichtungs- und Oberflächentechnologien erheblich. Für Hersteller von Bremsscheiben und anderen verschleißintensiven Bauteilen wächst der Druck, robuste und skalierbare Alternativen zu finden, und Etxetar hat in diesem Kontext bereits EHLA-basierte Lösungen positioniert.

»Euro 7 schafft eine Nachfrage nach skalierbaren Beschichtungslösungen – und dieser Druck wird nicht auf Europa beschränkt bleiben. Wir erwarten, dass ähnliche Anforderungen auch in anderen wichtigen Märkten entstehen werden«, sagt Dr. Thomas Schopphoven, Leiter der Abteilung Laser Material Deposition am Fraunhofer ILT.

Aus Sicht des Fraunhofer ILT beginnen viele Hersteller, nach Alternativen zu suchen, sobald die Gesetzgebung einen klaren technischen Bedarf schafft, was den Weg für einen breiteren industriellen Einsatz in anderen Märkten öffnet wie China, Indien und Japan.

Luftfahrt als Vorreiter für Laserreparatur im Hochleistungsbereich

Unter den Anwendungsfeldern, auf die die Partnerschaft abzielt, sticht die Luftfahrt als besonders vielversprechend hervor. Hochwertige Bauteile wie Blisks, Turbinenschaufeln und andere geometrisch anspruchsvolle Komponenten vereinen genau die Anforderungen, die laserbasierte Reparatur auf Basis von LMD attraktiv machen: hoher Materialwert, extreme Betriebsbedingungen und ein klares Interesse daran, die Lebensdauer von Bauteilen zu verlängern, statt sie vorzeitig zu ersetzen.

»Die Luftfahrt setzt den Maßstab dafür, was laserbasierte Reparatur leisten muss: Präzision, Wiederholbarkeit und vollständige Prozesskontrolle bei Bauteilen, bei denen Versagen keine Option ist«, sagt Alejandro Bárcena, CEO von Etxetar.

Luftfahrt ist nicht das einzige Feld, in dem die Partnerschaft einen Unterschied machen kann. Etxetar dokumentiert bereits Anwendungsfälle bei der Reparatur von Zahnrädern, Schraubenrädern und zertifizierten Eisenbahnachsen – Anwendungen, bei denen Verschleiß, lokale Schäden oder anspruchsvolle Geometrien einen Austausch kostspielig machen. Auch raumfahrtbezogene Komponenten sind auf dem Radar, insbesondere dort, wo innovative Fertigungs- und Reparaturstrategien neue Antriebskonzepte oder andere hochspezialisierte Anwendungen unterstützen können.

Intelligenter Beschichten: KI macht das LMD robuster und produktiver

Künstliche Intelligenz spielt eine zunehmend praktische Rolle dabei, diese Prozesse robuster und produktiver zu machen. Das AI-SLAM-Projekt des Fraunhofer ILT zeigt, wie das beim Laserauftragschweißen funktioniert: Das System erfasst Bauteilgeometrien während der Beschichtung, erkennt Abweichungen von der Sollkontur und justiert Prozessparameter wie die Vorschubgeschwindigkeit in Echtzeit nach.

Auf Basis größerer Datensätze lernt die Software außerdem, den Prozess iterativ zu verbessern. Für industrielle Anwender ist das relevant, weil Beschichtungs- und Reparaturaufgaben häufig ungleichmäßigen Verschleiß, wechselnde Schichtdicken und wiederholte manuelle Korrekturen mit sich bringen. Im Rahmen der Partnerschaft mit Etxetar schafft diese Art digitaler Prozessintelligenz einen zusätzlichen Mehrwert und unterstützt den Schritt von guten Einzelergebnissen hin zu zuverlässiger Leistung in anspruchsvollen industriellen Umgebungen im großen Maßstab.

Von bewährten Prozessen zu neuen Marktchancen

Bei dieser Zusammenarbeit geht es nicht darum, unausgereifte Technologien einzuführen, sondern bereits bewährte Verfahren für weitere industrielle Anwendungsbereiche zu erschließen. Die Absichtserklärung spiegelt ein gemeinsames Ziel wider: die Weiterentwicklung und Industrialisierung von LMD und EHLA in Bereichen, in denen regulatorische Vorgaben, Anforderungen an die Haltbarkeit und Kostendruck neue Impulse setzen – von der Beschichtung von Bremsscheiben nach Euro-7 bis zur Reparatur hochwertiger Turbinenkomponenten.

Was die Partnerschaft besonders stark macht, ist die Kombination komplementärer Stärken: Das Fraunhofer ILT bringt fundiertes Prozess-Know-how, Anwendungserfahrung und digitales Fachwissen ein, während Etxetar seine industrielle Vision und Expertise in der Entwicklung additiver Verfahren, Produktionslinienlösungen, LMD- und EHLA-Zellen und -Maschinen sowie hochentwickelte Software, Überwachungs- und KI-Fähigkeiten beisteuert, die alle im eigenen Haus entwickelt wurden.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Wissenschaftsministerin Brandes: Ein Meilenstein, damit an allen nordrhein-westfälischen Hochschulen der Umgang mit der Schlüsseltechnologie selbstverständlicher und besser wird

Der Einsatz Künstlicher Intelligenz in Forschung, Studium und Lehre sowie in der Hochschulverwaltung ist nicht mehr wegzudenken. Mit dem neuen KI:Expertisezentrum.nrw soll allen Studentinnen und Studenten sowie Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in Forschung und Verwaltung in Nordrhein-Westfalen der zuverlässige, datenschutzkonforme Zugang zu generativen KI-Modellen erleichtert und KI-Kompetenz aufgebaut werden. Dazu werden die Kompetenzen von KI:edu.nrw, KI:connect.nrw und Open Source-KI.nrw unter einem Dach gebündelt. Am 1. Juli 2026 nimmt das neue KI:Expertisezentrum.nrw seine Arbeit auf. Das Ministerium für Kultur und Wissenschaft fördert das Projekt mit rund 15,4 Millionen Euro bis Ende 2030.

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MKW I Anja Tiwisina

„Künstliche Intelligenz ist im Alltag der Menschen allgegenwärtig – über Chatbots, bei ärztlichen Untersuchungen und Diagnosen, selbst in der Kunst und Musik. Überall, wo wir uns von KI unterstützen lassen, müssen Nutzungskompetenz und Datensicherheit gewährleistet sein – unabhängig von einzelnen kommerziellen Anbietern. Das KI:Expertisezentrum.nrw ist ein Meilenstein, damit an allen nordrhein-westfälischen Hochschulen der Umgang mit der Schlüsseltechnologie selbstverständlicher und besser wird. Damit stärken wir Nordrhein-Westfalens Vorreiterrolle im Bereich KI in der Hochschulbildung.“

Wissenschaftsministerin Ina Brandes

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Das KI:Expertisezentrum.nrw richtet den Blick neben Studium und Lehre auch auf die Hochschulverwaltung und insbesondere darauf, wie die Hochschulverwaltung durch KI unterstützt werden kann. Es gibt drei konkrete Handlungsfelder im Projekt:

• Kompetenz: Lehrende, Studierende und Mitarbeitende der Verwaltung sollen gezielt durch Schulungen, Beratungen und Vernetzung unterstützt werden, um KI-Kompetenzen breit zu verankern. Zudem werden Rechtsfragen zentral für die nordrhein-westfälschen Hochschulen geklärt. Damit wird die Arbeit des Projekts KI:edu.nrw fortgesetzt.
   
• Inferenz: Es werden die Grundlagen dafür geschaffen, dass Hochschulen auf zentral gehostete Open Source- beziehungsweise Open Weight-KI-Modelle zugreifen können. Hierfür wird im Rahmen der DH.NRW auch eine gemeinsame Hardware-Infrastruktur betrieben, damit die Kontrolle über die Technologie und Daten in Hochschulhand verbleibt und die Unabhängigkeit von kommerziellen Anbietern gewährleistet ist. Hier werden die Vorarbeiten aus dem Projekt Open Source-KI.nrw genutzt.
   
• Apps: Zentraler Baustein ist eine landesweite Plattform, die Hochschulen den Zugang zu kommerziellen und nicht-kommerziellen KI-Modellen ermöglicht. Diesen im Projekt KI:connect.nrw entwickelten Dienst nutzen viele Hochschulen bereits. Das neue Projekt wird zudem einen Akzent auf faktentreue Antworten von KI-Modellen legen und in Verwaltung sowie Studium und Lehre die Programmierung von Spezialanwendungen koordinieren und umsetzen.

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Dr. Peter Salden, Leiter KI:Expertisezentrum.nrw an der Ruhr-Universität Bochum: „Ich freue mich sehr, dass das Ministerium für Kultur und Wissenschaft sowie alle 36 staatlichen Hochschulen unser Vorhaben unterstützen. Das KI:Expertisezentrum.nrw wird Kompetenzbildung, Softwareentwicklung und die Bereitstellung von Hardware-Infrastruktur unter einem Dach vereinen. Nordrhein-Westfalen schafft damit eine deutschlandweit einzigartige und in meinen Augen vorbildliche Struktur, wie man die KI-Transformation an Hochschulen gemeinschaftlich angehen kann.“

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Die Ruhr-Universität Bochum übernimmt die Konsortialführung des KI:Expertisezentrums.nrw. Weitere Beteiligte sind die RWTH Aachen, die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, die Universität zu Köln, die FernUniversität Hagen, die Technische Hochschule Köln und die Fachhochschule Dortmund.

Hintergrund

Im KI:Expertisezentrum.nrw werden die bislang geförderten Projekte KI:edu.nrw, KI:connect.nrw und Open Source-KI.nrw in einem gemeinsamen Projekt zusammengeführt. Die Synergien werden genutzt, um die KI-Aktivitäten der Hochschulen in Nordrhein-Westfalen strategisch auszurichten und die digitale Souveränität der Hochschulen auszubauen. Weitere Informationen unter: https://ki-expertisezentrum.nrw/ 

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Grundlage ist ein in 2025 veröffentlichtes Strategiepapier der DH.NRW, das die Bündelung von Kompetenzen, Ressourcen und Infrastrukturen empfiehlt. Das KI:Expertisezentrum.nrw ist das bislang größte unter dem Dach der DH.NRW geförderte Projekt (siehe auch https://ki-edu-nrw.ruhr-uni-bochum.de/neues-ki-strategiepapier-fuer-die-nrw-hochschulen/ )

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Die DH.NRW (Digitale Hochschule NRW) ist eine Kooperationsgemeinschaft von 41 Hochschulen in Nordrhein-Westfalen und dem Ministerium für Kultur und Wissenschaft. Ziel ist es, die digitale Transformation im Hochschulbereich durch gemeinsame Strategien und hochschulübergreifende digitale Servicestrukturen voranzutreiben.

Quelle: Kultur und Wissenschaft in Nordrhein-Westfalen