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Unkonventionell in fünf Dimensionen

Wie adaptive Mikrooptiken aus Jena neue Märkte erschließen

Thüringen ist Optikland. Kaum eine andere Region in Europa verbindet wissenschaftliche Exzellenz, industrielle Wertschöpfung und technologische Tradition so eng wie Jena und sein Umfeld. Dass aus dieser Kombination immer wieder neue, wirtschaftlich relevante Impulse entstehen, zeigt ein aktuelles Forschungsprojekt der Ernst-Abbe-Hochschule Jena und der Friedrich-Schiller-Universität Jena besonders eindrucksvoll.

Additiv gefertigter Apfel mit einer komplexen Gyroidstruktur zur Demonstration der erweiterten Möglichkeiten des 5D-Drucks | Foto: EAH

Unter dem Titel „ADAM – Adaptive dynamische und biokompatible Mikrooptiken für Endoskopiesysteme mittels 5D-Druck“ arbeiten beide Einrichtungen an einer Technologie, die das Potenzial hat, die Medizintechnik – und darüber hinaus weitere Hightech-Märkte – nachhaltig zu verändern. Gefördert wird das Vorhaben von der Carl-Zeiss-Stiftung im Rahmen des Programms „CZS Wildcard“, das gezielt auf radikal neue, interdisziplinäre Ansätze im MINT-Bereich setzt. Rund 895.000 Euro fließen von 2026 bis 2028 in das Projekt.

Worum geht es bei dem Projekt?

Im Kern geht es um adaptive Mikrooptiken, die sich in Echtzeit an veränderte Bedingungen anpassen können – etwa durch eine veränderliche Fokuslage oder spektrale Eigenschaften. Für die Endoskopie und die minimal-invasive Chirurgie ist das ein technologischer Quantensprung. Hochauflösende Bildgebung bei gleichzeitig immer kleineren Bauformen gilt als einer der zentralen Treiber im globalen Medizintechnikmarkt, der seit Jahren zweistellige Milliardenumsätze erzielt und weiter wächst.

Die wirtschaftliche Relevanz liegt auf der Hand: Wer präzisere, flexiblere und zugleich biokompatible optische Systeme anbieten kann, verschafft Geräteherstellern deutliche Wettbewerbsvorteile. Gerade im Bereich robotergestützter Chirurgie, optischer Biopsie oder bildgebender Diagnostik entscheiden Qualität, Miniaturisierung und Zuverlässigkeit über Marktchancen.

Was ist 5D-Druck?

Technologischer Kern des Projekts ist der sogenannte 5D-Druck. Er geht deutlich über den klassischen 3D-Druck hinaus. Neben der geometrischen Form (3D) und der zeitlichen Veränderbarkeit von Strukturen (4D) kommt eine fünfte Dimension hinzu: die gezielte Programmierung von Materialeigenschaften. Die gedruckten Mikrostrukturen reagieren auf Licht oder Temperatur und verändern aktiv ihr optisches Verhalten oder ihre Form.

Für die Industrie eröffnet das neue Geschäftsmodelle. Statt starrer optischer Komponenten könnten künftig adaptive Systeme eingesetzt werden, die mehrere Funktionen in einem Bauteil vereinen. Das reduziert Komplexität, senkt Kosten entlang der Lieferkette und erhöht die Flexibilität in der Anwendung – ein klarer Vorteil für Serienhersteller von Medizingeräten, aber auch für Anbieter von Präzisionssensorik oder industrieller Messtechnik.

Wofür braucht man diese Materialinnovation?

Ein weiterer wirtschaftlicher Hebel liegt in den neuartigen Funktionsmaterialien, die im Projekt entwickelt werden. Reaktionsfähige Polymere, die biokompatibel und zugleich hochpräzise steuerbar sind, gelten als Schlüssel für zahlreiche Anwendungen jenseits der Medizin – etwa in der industriellen Qualitätssicherung, der Mikrosystemtechnik oder der Photonik.

Dass diese Materialien mittels additiver Fertigung im Mikro- und Submikrometerbereich verarbeitet werden können, ist insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen interessant. Thüringen verfügt über eine dichte Landschaft solcher Betriebe, die als Zulieferer, Entwicklungspartner oder spätere Lizenznehmer von Forschungsergebnissen agieren können. Die Nähe von Hochschulen, Instituten und Industrie ist dabei ein Standortvorteil, der sich zunehmend auch international auszahlt.

Worin liegt der Impuls für den Innovationsstandort der Region?

„Diese Entwicklungen könnten die Sicherheit und Effizienz medizinischer Eingriffe signifikant verbessern“, sagt Professor Jens Bliedtner von der EAH Jena. Wirtschaftlich übersetzt heißt das: bessere Produkte, höhere Akzeptanz am Markt und neue Umsatzpotenziale für Hersteller und Systemintegratoren.

Professor Felix Schacher von der Universität Jena betont zudem den strategischen Aspekt: Die Verbindung von schaltbaren Polymermaterialien, adaptiver Optik und Biokompatibilität setze neue Maßstäbe – nicht nur technologisch, sondern auch für die Innovationskraft der Region.

Genau hier schließt sich der Kreis zur Thüringer Wirtschaftsstruktur. Die Region Jena steht seit Jahrzehnten für Optik, Photonik und Medizintechnik. Projekte wie ADAM zeigen, wie aus dieser Tradition heraus neue Technologien entstehen, die globale Märkte adressieren. Forschung wird so zum wirtschaftlichen Motor – und der Innovationsstandort Thüringen bleibt auch in Zukunft unkonventionell stark. (tl)