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Winziger Laser aus Franken erforscht den Mars

Was das Team der „nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH“ im unterfränkischen Gerbrunn kann, kann weltweit kein anderer

 

 

Von Michaela Schneider

Gerbrunn Die Halbleiterlaser der „nanoplus Nanosystems and Technologies GmbH“ sind bei einer Größe von etwa 0,3 Millimeter mit bloßem Auge kaum zu erkennen. Eine Großaufnahme zeigt: Auf einer Fingerkuppe liegt das winzige Objekt bequem gebettet zwischen zwei Rillen des Fingerabdrucks. Die eigentliche Größe der Laserstruktur beträgt dabei nur zwei Mikrometer. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar ist in etwa 25 Mal so breit. „Nicht obwohl, sondern gerade weil unsere Laser so winzig sind, handelt es sich um eine hochkomplexe Technologie“, sagt Johannes Koeth, Geschäftsführer des mittelständischen Unternehmens mit Hauptsitz in Gerbrunn, einer Stadtrandgemeinde nahe Würzburg. Der 44-jährige Diplom-Physiker ist bescheiden geblieben, es bedarf mehrerer Nachfragen ehe er bestätigt: Was das Team der nanoplus GmbH kann, kann weltweit kein anderer. Da kommt es nicht von ungefähr, dass das unterfränkische Unternehmen  erst Anfang des Jahres in San Francisco mit dem sogenannten „Prism Award“ ausgezeichnet wurde. Dieser gilt innerhalb der Branche als der „Oscar der Photonikindustrie“. Für mediales Aufsehen sorgte heuer zudem: Ein Laser der nanoplus GmbH befindet sich seit August mit dem NASA-Roboter „Curiosity“ auf dem Mars.

Was aber macht die Laser des Gerbrunner Unternehmens in der Branche so begehrt und einzigartig? Laser an sich sind letztlich nichts anderes als besondere Lichtquellen. Die Halbleiterlaser aus Unterfranken sind dabei ganz besonders genau, denn sie erzeugen Lichtstrahlen bei einer einzigen genau definierten Wellenlänge.  Weil nun Gase Lichtstrahlen bei einer bestimmten Wellenlänge „verschlucken“, kann man diese mithilfe der Gerbrunner Laser nachweisen und ihre Konzentration messen. Ist klar, welches Gas mit einem Messgerät bestimmt werden soll, werden „maßgeschneiderte“ Laser mit der entsprechenden Wellenlänge produziert. Das Team aus Gerbrunn ist mittlerweile in der Lage, diese besonderen Laser im Wellenlängenbereich zwischen 760  und 14000 Nanometern zu fertigen – und ist mit dieser Bandbreite Weltmarktführer.

Was auf den ersten Blick für „Otto Normalverbraucher“ sehr abstrakt klingt, hat in der Gasanalyse große Bedeutung, etwa im Bereich Sicherheitstechnik. So geht es bei den Lasern von nanoplus – integriert in die Messgeräte der Kunden – zum Beispiel darum, Methan nachzuweisen. Dabei handelt es sich um ein farb- und geruchloses Gas - und den Hauptbestandteil von Erdgas. Das Problem: Methan ist extrem leicht entflammbar, immer wieder kommt es durch Gasaustritte zu dramatischen Explosionen. Mit den Lasern der nanoplus GmbH lassen sich Messgeräte herstellen, die auch extrem geringe Methanmengen sofort registrieren und somit Katastrophen verhindern können – etwa auch bei Gastransporten oder der Gasförderung.

Zu den Kunden der Messgerätehersteller zählen vor allem produzierende Unternehmen. „Durch den Einsatz unserer Laser in der industriellen Prozesskontrolle, können beispielsweise chemische Erzeugnisse effizienter, besser und sauberer hergestellt werden“, veranschaulicht Johannes Koeth. Die meisten Industriekunden stammen dabei aus den USA, hier werden 60 Prozent des Umsatzes generiert. Gut ein Drittel der Kunden kommt aus Europa, davon sitzen die meisten in Schweden und Norwegen. In Deutschland indes beliefert das unterfränkische Unternehmen gerade einmal zwei Industriekunden – pflegt hierzulande jedoch gute Kontakte zu einigen Universitäten.

Denn: Neben der Laserproduktion spielen in dem mittelständischen Betrieb Forschung und Entwicklung eine tragende Rolle. Und so zählen zu seinen Kunden eben auch die Europäische Weltraumbehörde ESA sowie die amerikanische Luft- und Raumfahrtbehörde NASA. Höhepunkt der Zusammenarbeit war dabei bislang die Entwicklung eines Halbleiterlasers für den Marsroboter „Curiosity“. „Die neue Anforderung war für uns: Der Laser muss die Reise zum Mars überstehen“, sagt Koeth. Denn auf dieser war der Laser jeder Menge harten Stößen und Vibrationen ausgesetzt. Der Laser musste entsprechend getestet und optimiert werden. „Wir haben sehr viel Herzblut in diese Arbeit gesteckt“, sagt der Diplom-Physiker. Und als „Curiosity“ Ende August endlich auf dem Mars landete, war er mit Frau und Kindern am Bildschirm live dabei. Für die ganze Familie sei dies unheimlich aufregend gewesen. Inzwischen steht fest: Der Halbleiterlaser aus Unterfranken als ein Herzstück des Marsroboters funktioniert auch in vielen Millionen Kilometern Entfernung einwandfrei, erste Messergebnisse liegen bereits vor. Unter anderem testet „Curiosity“, ob es Wasserdampf in der Atmosphäre des Roten Planeten gibt und in welcher Menge – ein Aspekt, der Forscher vor allem auch mit Blick auf die Frage beschäftigt: Kann es auf dem Mars Leben geben?

Die Geschichte der nanoplus GmbH begann 1999 als klassisches Start-Up-Unternehmen: Johannes Koeth promovierte damals am Lehrstuhl für Technische Physik der Universität Würzburg, diese habe schon zu jener Zeit über sehr viel Expertise im Bereich Optik und Laser verfügt. Basierend auf einem ersten Patent 1997 folgte 1999 der Eintrag ins Firmenregister. Eigene Unternehmensräume hatte Koeth nicht, im Zuge des Flügge-Programms („Förderprogramm zum leichteren Übergang in eine Gründerexistenz“) konnte er damals zur Produktion die Räumlichkeiten der Universität mitnutzen.

Auf erste Kundenakquise ging der Diplom-Physiker, indem er in der damals bekanntesten Suchmaschine „Yahoo“ nach den Adressen potenzieller Kunden forschte. Koeth verschickte zehn Emails - eine Antwort kam zurück, der erste Industriekunde war gewonnen. Dieser Kunde ist dem inzwischen auf 65 Mitarbeiter angewachsenen Unternehmen bis heute treu geblieben. 2001 bezog nanoplus die ersten eigenen Firmenräume in Gerbrunn. Ein zweites Werk mit zusätzlichen Reinraumanlagen nahm 2009 in Meiningen die Tätigkeit auf. An den zwei Standorten arbeiten vor allem Technische Assistenten, Ingenieure und Physiker. Zudem ist das Unternehmen seit zwei Jahren Ausbildungsbetrieb, erster Lehrling: ein zukünftiger Mikrotechnologe.

Etwa 5000 Laser verkauft die nanoplus GmbH  momentan pro Jahr. Produziert werden wesentlich mehr Laser, denn die Halbleiterlaser werden nicht einzeln gefertigt, sondern in Chargen von mehreren hundert Stück.

Eine Unternehmenskarriere bis hin zum Weltmarktführer lasse sich nicht planen, zuerst habe er ganz einfach gesagt: „Fangen wir mal an“, erinnert sich Koeth an die nanoplus-Anfänge. Er betont aber aus heutiger Sicht ausdrücklich: Ohne sein Team, das immer mit Engagement und unermüdlichem Einsatz bei der Sache gewesen sei, sei eine derartige Entwicklung niemals möglich gewesen.  Dazu passen auch seine Zielsetzungen für die Firmenzukunft: Neben einem gesunden Wachstum erhofft sich der 44-Jährige – ganz bodenständig - vor allem zufriedene Mitarbeiter, die gerne im Unternehmen  arbeiten.

 

Der Artikel ist in „Franken. Magazin für Land und Leute“ erschienen.