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Funktionsmaterialien

Die meisten Innovationen basieren auf der Funktionalität von Materialien. Auch wenn diese oft unscheinbar scheinen, sind Funktionsmaterialien für unsere moderne Gesellschaft unverzichtbar: Ob in Kameras, Displays, der Energieerzeugung, dem Datentransport und der Datenverarbeitung, in Batterien oder in Abgaskatalysatoren – all diese und mehr Anwendungen sind ohne Materialinnovationen undenkbar. Und auch hier leisten Hessens Akteure einen entscheidenden Beitrag dazu in diesen Techniken weiter große Sprünge zu machen, Daher ist es für uns umso wichtiger, die zahlreichen materialbasierten Schlüsseltechnologien, zu begleiten und voranzutreiben.

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Hessen - Heimat der Global Player der optischen Technologien

Photonik gehört zu den Innovationstreibern des 21. Jahrhunderts. Als Querschnittstechnologie kommt sie nicht nur in der Augenoptik zum Einsatz, sondern ist auch für die moderne Prozessteuerung ebenso unverzichtbar geworden wie in der Datenübertragung. Megatrends wie das maschinelle Lernen verspricht neue Quantensprünge im Bereich der Bildbearbeitung und auch für das Quantencomputing ist die Photonik Schlüsseltechnologie. Hessen gehört – besonders mit der Region Mittelhessen und der Stadt Wetzlar – zu den international bedeutsamen Industriezentren im Bereich der Optik und Photonik.

Hier werden optische Komponenten und Systeme auf höchstem Niveau entwickelt und gefertigt. Produkte und Dienstleistungen aus diesem Bereich werden in fast allen Branchen eingesetzt und sind aus modernen Produktionsprozessen nicht wegzudenken. Sie werden benötigt für die Medizin- und Biotechnik, den Maschinenbau, die Sicherheitstechnik sowie den Automobilbau und im Verbraucher-Bereich. Mit den mittelhessischen Universitäten und Hochschulen ist die in Verbänden wie dem Wetzlar Network oder der Optence organisierte Industrie in und um Wetzlar bestens vernetzt und treibt so Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit des eigenen Standorts weiter voran.

Diese Broschüre unserer Partner vom Regionalmanagement Mittelhessen gibt Ihnen einen Eindruck vom enormen Potenzial der hessischen Optikbranche (englischsprachiges pdf):

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Englischsprachige Broschüre zum Optikstandort Mittelhessen, Herausgegeben vom Regionalmanagement Mittelhessen in Zusammenarbeit mit der Hessen Trade & Invest GmbH und der hessischen Landesregierung.
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Magnetische Materialien für Verkehrs- und Energiewende

Mit leistungsstarken Permanentmagneten können sowohl Elektromotoren als auch -generatoren gebaut werden, die ein entscheidender Bestandteil von Elektroautos und Windrädern sind. Ihre Effizienz hängt direkt von der Stärke der eingesetzten Magnete ab. Somit tragen leistungsstarke Permanentmagnete wesentlich zum Erfolg der Verkehrs- und der Energiewende bei.

Hier trifft es sich gut, dass sich in Hessen eine der größten und innovativsten Industrie- und Forschungslandschaften außerhalb Asiens im Bereich magnetischer Materialien befindet. Der Erfindergeist der hessischen Akteure macht sich an vielerlei Stellen bemerkbar – unter anderem in neuartigen magnetischen Kühlverfahren, das von dem jungen Start-Up Magnotherm in den Markt gebracht wird.

Allerdings beinhalten magnetische Materialien oftmals einen hohen Anteil sogenannter seltener Erden, welche aufgrund ihrer Verfügbarkeit und Gewinnung als kritische Rohstoffe gelten. In Hessen beschäftigen sich weltweit führende Forschungsgruppen mit der Substitution und Reduzierung des Seltenerdanteils bei gleichbleibender oder sogar verbesserter magnetischer Performanz, außerdem arbeiten Akteure aus Industrie und Wissenschaft daran, wie diese wertvollen Materialien recycelt und damit in eine Kreislaufwirtschaft überführt werden können.

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Materialien für Elektronik und Sensorik von morgen 

Sie sind winzig, smart und stecken mittlerweile in allen modernen elektronischen Geräten und Anlagen: Die Mikrosystemtechnik erfüllt vielen Branchen den Wunsch nach immer leistungsstärkeren Bauteilen bei zeitgleicher Miniaturisierung.

Leistungsfähigkeit und Effizienz von Elektronik werden maßgeblich durch drei Faktoren bestimmt: Die sie ansteuernde Software, die Verschaltungstechnik und die eingesetzten Materialien. Innovationen bei den Materialien der Elektronikbauteile ermöglichen dabei mannigfaltige Verbesserungsmöglichkeiten. So können die Bauteile kleiner werden und gleichzeitig mehrere Funktionen übernehmen, Prozesse schneller bearbeiten, weniger Energie verbrauchen oder gänzlich neue Funktionalitäten bieten.

So sind neben der exponentiell angewachsenen Leistungsfähigkeit von Prozessoren, der immer größeren und schnelleren Datenspeichern auch flexible Touchscreens und multifunktionale Sensoren längst im Alltag angekommen. Die drahtlose Datenübertragung ist durch Materialinnovationen kleiner, effizienter und schneller als je zuvor geworden. Aber auch die Sensorik hat beeindruckende Fortschritte gemacht, insbesondere die Miniaturisierung und Sensitivität bei gleichzeitig reduzierten Kosten. Zusammen sind diese Materialinnovationen die Grundlage für viele Megatrends und Zukunftstechnologien, beispielsweise autonomen Fahren, maschinellem Lernen und Industrie 4.0

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Aktion und Reaktion in einem Teil: Adaptronik

Einige Werkstoffe können sowohl Sensor als auch Aktor sein. Das prominenteste Beispiel dafür sind Piezokeramiken, die bei Verformung eine elektrische Spannung erzeugen und sich umgekehrt durch Anlegen einer elektrischen Spannung verformen. Für die Adaptronik, den Aufbau selbstanpassender Systeme, eignen sich solche Materialien besonders.

Adaptronische Bauelemente können insbesondere im Leichtbau neue Möglichkeiten eröffnen. Aber auch in der Prozesstechnik oder als intelligente Kontaktsensoren finden sie ihre Einsatzmöglichkeiten. So verfügen die Stromabnehmer vieler Züge über piezoelektronische Elemente, die den Verschleiß von Stromabnehmer und Kabel reduzieren, indem sie automatisch den idealen Kontakt beibehalten: Ist der Anpressdruck zu stark ändert sich die an der Piezokeramik abfallende Spannung und zieht sich zusammen – ist er zu gering führt die Spannungsänderung zu einer Ausdehnung der Keramik.

Hessen bietet die ideale Mischung aus exzellenter Forschungslandschaft und leistungsstarken Unternehmen. Das Kompetenznetz Adaptronik e.V., im Jahr 2007 als Rhein-Main Adaptronik in Darmstadt gegründet und hier ansässig, ist die zentrale Anlaufstelle für Adaptronik im deutschsprachigen Raum und unterstützt den Austausch zwischen Wirtschaft und Wissenschaft. 

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Potenziale nutzen

Es gibt viele Möglichkeiten Ihren Weg zur Entwicklung und Anwendung von Funktionsmaterialien zu unterstützen. Um Investitionen zu erleichtern, gibt es eine Vielzahl von Förder- und Unterstützungsprogrammenwir beraten Sie gerne dazu. Eine Übersicht über die Programme finden Sie hier. Wenn Sie eine Veranstaltung für Industrie und/oder Forschung planen sprechen Sie uns gerne direkt dazu an, gerne unterstützen wir Sie hierbei direkt. 

Eine Übersicht zu Förderprogramm finden Sie in unserer Förderdatenbank

Ansprechpartner
Sandro Szabo
Sandro Szabo

Dr. Sandro Szabo

Projektleiter Materialtechnologien
Konradinerallee 9, 65189 Wiesbaden, Hessen, Germany
+49 611 95017 8631 sandro.szabo@htai.de
Simon Schneider
Simon Schneider

Simon Schneider

Projektmanager Materialtechnologien
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