Zukunftsweisende Forschung auf historischem Boden

Der Gewerbepark Neckartal in Rottweil ist vor allem aufgrund seiner Historie weit über die Region hinaus bekannt. Doch hinter den alten Mauern der großen Industriebauten wird auch modernste Forschung betrieben: Seit 2016 befindet sich in den Räumen der ehemaligen Pulverfabrik das Forschungszentrum Rottweil der Hochschule Furtwangen (HFU). Zukunftsträchtige Themen wie innovative Beschichtungstechnologien und Industrie 4.0 mit Robotern und Künstlicher Intelligenz (KI) werden hier erforscht.

Ein Glücksfall brachte das Forschungszentrum ins Neckartal

Dass das Forschungszentrum vor inzwischen knapp zehn Jahren hier einziehen durfte, war ein erfreulicher Zufall, wie Prof. Dr. Volker Bucher, Leiter des Instituts für Mikrosystemtechnik an der HFU, erzählt. Ursprünglich sollte das Labor am Standort Schwenningen errichtet werden. Nachdem die Pläne kurzfristig verworfen wurden, ergab sich im Neckartal eine neue Möglichkeit: „Wir brauchten die Laborräume für zwei neue Masterstudiengänge, die im Jahr 2015 gestartet waren. Dass wir in die Räumlichkeiten im Neckartal einziehen durften, war ein riesiges Glück für uns, da hier vorher ein chemisches Entwicklungslabor ansässig war.“ Die Labortische mit Abzügen und das weitere Mobiliar, normalerweise eine Investition in Millionenhöhe, konnten somit direkt übernommen werden. Im Laufe der Jahre wurde das Labor mit vielen gespendeten Geräten erweitert.

Zahlreiche Geräte für den Forschungsbetrieb

Den Studierenden der HFU stehen die Laborräume mit den Gerätschaften für Praktika, aber auch für Abschlussarbeiten zur Verfügung. „Außerdem haben wir Kooperationen mit Campus Schule-Wirtschaft und den Rottweiler Schulen“, so Bucher. So können Schülerinnen und Schüler der örtlichen Gymnasien bereits in der Oberstufe Laborpraktika durchführen und erste Einblicke in wissenschaftliches Arbeiten erhalten.

Finanziert wird das Zentrum aus unterschiedlichen Quellen, wie Prof. Dr. Volker Bucher erklärt: „Ein Drittel der Gelder stammt aus Förderprogrammen. Zwei Drittel sind Spenden von kooperierenden Instituten oder Medizintechnikunternehmen.“ Eine großzügige Unterstützung erhält das Forschungszentrum außerdem von der Stadt Rottweil. Im Gegenzug werden beispielsweise mit dem neuen, auf internationale Studierende ausgerichteten Studiengang Engineering and Business Management gezielt Fachkräfte für die Region ausgebildet.

Bedeutende Forschungsprojekte im Bereich Beschichtungen

Im Bereich der Beschichtungstechnik, dem Fachgebiet von Prof. Dr. Volker Bucher, laufen derzeit zwei besonders spannende Forschungsprojekte. Eines davon entsteht in Zusammenarbeit mit der Augenklinik Tübingen: „Im Rahmen dieses Projekts entwickeln wir Implantate, die es ermöglichen sollen, im Alter wieder scharf sehen zu können“, berichtet Bucher. Mit zunehmendem Alter verliert die Augenlinse an Flexibilität. Das natürliche Scharfstellen funktioniert dadurch immer schlechter.

Genau hier setzt das Forschungsprojekt an: Die elektrischen Signale des Ringmuskels, der für das Fokussieren verantwortlich ist, werden ausgelesen und an eine miniaturisierte Linse übertragen. Anstelle bisheriger starrer Linsen mit fester Fokusweite könnten so künftig aktive Linsen implantiert werden. „Das Projekt wird von der Carl-Zeiss-Stiftung gefördert und gehört aktuell zu den erfolgreichsten der Stiftung“, betont Bucher. Ein weiteres zukunftsweisendes Projekt wird gemeinsam mit Prof. Dr. Constanze Kiese, Professorin für Operative Medizin an der HFU, realisiert. Ziel ist die Entwicklung einer Sonde, die im Rahmen operativer Eingriffe dazu beitragen soll, Verletzungen von Nerven und daraus resultierende Inkontinenzschäden zu vermeiden. Mithilfe der Sonde können die empfindlichen Nervenstrukturen erkannt und während des Eingriffs gezielt geschützt werden. Im Labor werden derzeit die Prototypen dafür gebaut und mit speziellen Beschichtungen versehen.

Weiterer Forschungsschwerpunkt: Robotik und KI

Neben den Bereichen Medizintechnik und Beschichtungen bilden die Robotik und die KI weitere Forschungsschwerpunkte des Zentrums. Unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Gunter Ketterer und Professor Thomas Schiepp werden hier Anwendungen für die Industrie 4.0 entwickelt und erforscht. Horst, Laura, Thekla und Willi heißen die Roboter, mit denen die Studierenden hier arbeiten können. Während Horst darauf trainiert wird, Objekte nach Farben zu sortieren und komplexe Steckspiele zu lösen, ist Thekla darauf spezialisiert, Objekte zu erkennen und präzise zu greifen. Laura soll künftig sogar in der Lage sein, freischwebende Objekte im Raum zu identifizieren und zu verfolgen. Automatisierte Bilderkennung ist der Schlüssel, um solche Operationen durchführen zu können.

„Derzeit arbeiten wir intensiv am Aufbau der dafür notwendigen KI-Netzwerke“, erklärt Dr. Christian Bildhauer-Buggle. Oft werde nicht bedacht, dass menschliche Arbeit nach wie vor ein wichtiger Bestandteil der Entwicklung ist: „KI ist kein Selbstläufer. Es braucht Menschen, die die zugrundeliegenden Strukturen schaffen und Programme entwickeln, welche die Bilddaten sinnvoll verarbeiten. Der Roboter muss schließlich verstehen, was er mit den Daten anfangen soll.“

Ein Blick in die Zukunft

Ein wichtiges Projekt für das Forschungszentrum ist die Errichtung eines neuen Reinraums, der voraussichtlich noch Ende dieses Jahres fertiggestellt werden kann. Unter optimalen Bedingungen können dort künftig Beschichtungen für Implantate entwickelt und erprobt werden. Und noch ein weiteres neues Gerät wird bald in die Räume des Forschungszentrums einziehen: Mit einem neuen Raman-Spektrometer sind künftig Materialanalysen unter Schutzgasatmosphäre möglich.

Doch nicht nur die technische Ausstattung, sondern auch die Forschungsschwerpunkte des Zentrums werden sich in den kommenden Jahren weiterentwickeln. Ein wachsender Trend sind zum Beispiel innovative 3D-Druck-Methoden zur Herstellung patientenspezifischer Implantate. „Diese lassen sich auf Basis von CT- oder MRT-Daten präzise an den individuellen Körperbau des Patienten anpassen“, erklärt Prof. Dr. Volker Bucher. Im Forschungszentrum könnten solche Implantate dann zusätzlich mit speziellen Beschichtungen versehen werden. „Die Medizintechnik wird auch in Zukunft ein wichtiges Zugpferd bleiben. Wir denken aber auch über neue Forschungsfelder im Bereich Sicherheit und Drohnentechnologie nach“, verrät Bucher. Hinter den historischen Mauern im Neckartal wird es sicherlich noch einige bahnbrechende Entwicklungen geben.