Dresdner Unternehmen und Forschungseinrichtungen bilden die komplette Forschungs- und Wertschöpfungskette für Smart Systems und die dafür zugrundeliegenden Basistechnologien wie Halbleiter, Software für Halbleiter und Automatisierungslösungen sowie den neuen 5G-Mobilfunkstandard ab. Diese einzigartige Konzentration von Knowhow für das „Internet der Dinge“ und Smart Systems steht auch im Mittelpunkt der Dresden-Präsentation auf der Hannover Messe 2017 vom 24. bis zum 28. April. „Keine andere Region in Europa vereint eine solch umfassende Technologie-Kompetenz, um industriespezifische ‚Internet der Dinge’-Lösungen zu realisieren“, sagt Dr. Robert Franke, Leiter des Amtes für Wirtschaftsförderung der Landeshauptstadt Dresden. „Damit verfügt der Standort über die entscheidenden Erfolgsfaktoren, um die Industrien bei der digitalen Transformation mit IoT-Basistechnologien aus einer Hand voranzubringen. Denn die Kompetenzen reichen von der Grundlagen- und Materialforschung für Mikrochip-Ausgangskomponenten über die Hochvolumen-Chipherstellung und die IT-Programmierung bis hin zum Einsatz in hier produzierten Produkten.“
Industrieland Deutschland: Smart Systems als wichtigste Technologie-Komponente für die Digitalisierung
Deutschland als traditionell starkes Industrieland ist international Vorreiter bei der Digitalisierung der Industrien. Intelligente Systeme sind die zentrale Komponente für Technologielösungen, die der vollvernetzten und hochautomatisierten Industrieproduktion den Weg bereiten. Integrierte Sensoren erfassen Daten aus der Umgebung, Elektronik und Software verarbeiten diese eigenständig, das Ergebnis wird über eine Schnittstelle kommuniziert, Entscheidungen werden automatisiert ausgelöst. Smart Systems sind für den Erfolg sämtlicher Abläufe in der ‚Smart Fab’ entscheidend, aber auch in Fahrerassistenzsysteme in Fahrzeugen, für intelligente medizinische Implantate oder moderne Sicherheitstechnik unentbehrlich.
„Smart Systems Hub“: Dresden wird globales Digitalzentrum
Am 21. April 2017 hat die Bundesregierung im Rahmen ihrer Digital-Hub-Initiative Dresden den Zuschlag für den geplanten „Smart Systems Hub – Enabling IoT“ erteilt. Für Dresden ist dies ein Meilenstein auf dem Weg zu einem weltweiten Kompetenzzentrum für IoT-Schlüsseltechnologien. Als weltweit erfolgreichstes Beispiel eines digitalen Hubs gilt das Silicon Valley. Dresden wird als erste Adresse für IoT-Basistechnologien und den damit verbundenen Herausforderungen wie zum Beispiel IT-Sicherheit und Datenschutz ausgebaut. Der Hub wird Dresdens große Technologieunternehmen, Start-ups und Forscher aus exzellenten Wissenschaftseinrichtungen aus Deutschland und der ganzen Welt örtlich konzentriert in Dresden zusammenbringen. Der „Smart Systems Hub“ soll dabei Leitindustrien wie die Mikroelektronik, vor allem aber auch Sachsens Mittelstand nachhaltig stärken.
Halbleiter für Smart Systems: Neuartige Plattformtechnologie von Globalfoundries
Dresden ist der größte und bedeutendste Mikro- und Nanoelektronikstandort Europas. Infineon hat heute die am höchsten automatisierte 200mm-Mikrochipproduktion der Welt. Europas größter Chipproduzent Globalfoundries fertigt und entwickelt die 22-Nanometer- und 12-Nanometer-FDX-Technologie, die für Anwendungen rund um das Internet der Dinge von enormer Bedeutung werden wird: Bei der neuartigen FD-SOI-Technologie wird den Chips eine spezielle Siliziumoxidschicht hinzugefügt, die als Sperrschicht für Leckströme zu einer besseren Isolierung des Transistors führt. „Mit den FD-SOI-Technologien arbeiten wir an der nächsten Generation an vernetzten, intelligenten Systemen“, sagt Gerd Teepe, Director of Marketing for Europe bei Globalfoundries. „Unsere Plattformtechnologie ermöglicht es, leistungsstarke Schaltkreise mit einem besonders niedrigen Energieverbrauch herzustellen. Damit können wir das Dilemma auflösen, dass Chips bislang zwar immer leistungsfähiger wurden, aber gleichzeitig auch ständig ihr Energiebedarf anwuchs – gerade vor dem Hintergrund der Erfordernisse in den Industrien ergibt sich daraus ein enormer Wettbewerbsvorteil für die Dresdner Chipproduktion.“
Typisch Dresden: Bündelung der IoT-Kompetenzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette
In den vergangenen Jahren hat sich in Dresden und der Region eine starke industrienahe Softwareindustrie entwickelt. T-Systems Multimedia Solutions gehört dabei zu den Flaggschiffen. Im Fokusteam Internet-of-Things des sächsischen Hightech-Branchenverbandes Silicon Saxony e. V. arbeitet T-Systems Multimedia Solutions gemeinsam mit anderen Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Wirtschaftspolitik in konkreten IoT-Projekten. „Dabei geht es darum, die gesamte IoT-Wertschöpfungskette von den Hardware-Sensoren und Aktoren bis hin zur Software-Applikation beim Endkunden abzudecken“, so der Leiter Innovation bei T-Systems Multimedia Solutions Christoph Kögler. „Ein Beispiel ist das ‚Industrial-IoT-Test Bed’ der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden. Dort errichten wir eine komplette Produktionsstrecke mit echten Industriemaschinen. Mitglieder des IoT-Fokusteams und andere Unternehmen können ihre neuesten Innovationen im Internet der Dinge testen und ihren Kunden demonstrieren“, so Kögler weiter.
Dresden ist Deutschlands Hotspot für Konnektivitätstechnologien
Neben Hardware und Software ist Konnektivität eine entscheidende Basistechnologie für Smart Systems. In Dresden werden seit vielen Jahren Technologien für drahtgebundene und drahtlose Kommunikationstechnik erforscht. „Dresden liefert die Kommunikationstechnologien, die nicht nur im klassischen Mobilfunk, sondern bei jeder Art von Kommunikation und Steuerung zum Einsatz kommen werden“, erklärt Dr. Patrick Grosa, Projektleiter am Vodafone Stiftungslehrstuhl für Mobile Nachrichtensysteme der TU Dresden. „Diese Technologien zielen darauf ab, die Konnektivität bei Maschinen- und Roboterkommunikation in der Industrie, bei Gesundheitsanwendungen, der Landwirtschaftstechnik und bei Kommunikationsprozessen bei vollvernetzten Autos sicherzustellen und auch deren Steuerung zu ermöglichen“, so Dr. Grosa weiter. Mit den aus Dresden koordinierten Forschungsclustern und -projekten wie zum Beispiel fast und dem 5G Lab Germany befindet sich in Dresden der deutsche Hotspot für Konnektivitätstechnologien. Das mit 45 Mio. Euro vom Bund geförderte Cluster fast forscht mit mehr als 90 Partnern in insgesamt 25 technischen Projekten an Basistechnologien für Konnektivität und Kommunikation sowie komplex vernetzten Echtzeit-Sensor-Aktor-Systemen in den Bereichen Konnektivität, Verkehr, Industrie und Gesundheit. Diese Technologien, insbesondere zukünftig auch 5G, ermöglichen eine schnelle, zuverlässige, breit verfügbare und sichere Kommunikation und liefert damit die Basis für sämtliche „Internet der Dinge“-Anwendungen.
Industrie-IT: Automatisierungs-Knowhow aus der Hightech-Branche für die Schuhproduktion
Der Dresdner Systemintegrator SYSTEMA – Gründungsmitglied des „Automation Network Dresden“ (AND) – verfügt über langjährige Erfahrungen mit Automatisierungslösungen für die Halbleiter-Branche. Dieses Knowhow setzt das Unternehmen heute auch für Prozessautomatisierungen und Anlagenintegration in anderen Industrien ein. Seit einigen Jahren setzt SYSTEMA dabei auch auf eine enge Zusammenarbeit mit der SAP. In Hannover zeigt SYSTEMA anhand eines Beispiels für die Einzelfertigung von Schuhen die Anforderungen an flexiblere Fertigungsprozesse und kleinere Losgrößen: Kunden können digital einen speziell für sie individualisierten Schuh anfordern, der anschließend in einem vollständig automatisierten Prozess gefertigt wird. „Den Bestell- und Produktionsprozess in der diskreten Fertigung können wir durchgängig digital abbilden. Dabei profitieren wir von der Anwendung in der Hightech-Fabrik-Automation bewährter Grundprinzipien“, erklärt Benjamin Abraham, Senior Manager bei SYSTEMA. „Der Schuhkauf wird für den Kunden individueller, schneller und kostengünstiger – der gesamte Bestell- und Produktionsprozess findet in Deutschland statt. Dieses Beispiel zeigt, dass die intelligente Fertigung heimische Arbeitsplätze sichern und zusätzlich schaffen kann.“
Materialkompetenz für IoT: Mit 3D-Druck Werkstoffe intelligent machen
Auch die hervorragende Materialkompetenz von Dresdner Experten aus der Forschung und den Unternehmen trägt erheblich zur IoT-Kompetenz des Standorts bei. Für die Industrien hochrelevant sind Funktions- und korrespondierende Werkstoffe – also Materialien, in die elektrische Leiterbahnen und Sensoren eingearbeitet sind. Mit einer Art ‚digitalem Label’ können diese intelligenten Materialien beispielsweise den gesamten industriellen Bearbeitungsprozess über Informationen liefern, wie sie maschinell bearbeitet werden ‚wollen’. „Mit 3D-Druck können wir Intelligenz in Werkstoffe eindrucken“, sagt Prof. Dr. Frank Brückner, Leiter des Bereichs Additiv-Generative Fertigung im Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS und im Konsortium Additiv-Generative Fertigung – Die 3D-Revolution zur Produktherstellung im Digitalzeitalter (AGENT-3D). „Im Moment nutzen wir nur einen Bruchteil der Möglichkeiten aus, die uns beim 3D-Druck verfahrens- und werkstoffseitig zur Verfügung stehen. Hier warten enorme ungenutzte Potenziale – die wir nun auch im frisch gegründeten Zentrum für Additive Fertigung Dresden (AMCD) in Dresden heben wollen“, so Prof. Dr. Frank Brückner, der Koordinator des neu geschaffenen AMCD ist.