23.01.2024

Von Lasern, Leidenschaft und Nobelpreisen: Eine kurze Reise durch die Welt der Innovation

Gastbeitrag. Tilia Stingl de Vasconcelos Guedes von der FH Wien der WKW, Department of Digital Economy, hat bei der Gründung ihres Startups die Problematik von Innovation erkannt. Und beschreibt, wie sie das Problem eines nicht-existenten Marktes für ihre Technologie gelöst hat.
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Innovation, Tilia Stingl de Vasconcelos Guedes, Laser, Nobelpreis, Ferenc Krausz
(c) Renée Del Missier - Tilia Stingl de Vasconcelos Guedes.

Im Jahr 1997, vier Jahre vor dem bahnbrechenden Attosekunden-Laser-Experiment, das Ferenc Krausz und seinen Kolleg:innen den Nobelpreis 2023 sichern sollte, hatte ich das Privileg, als Mitgründerin an der Seite von Ferenc und vier weiteren Mitstreiter:innen ein Startup (Anm.: Femtolasers; Exit 2015 an Newport, heute unter Spectra Physics Vienna weitergeführt) ins Leben zu rufen.

Das Lasersystem-Startup und die Innovation

Unser Startup konzentrierte sich darauf, Lasersysteme zu entwickeln und zu kommerzialisieren, die damals revolutionär waren und heute noch immer einzigartig sind. Mit einer Kombination aus patentierten Verfahren in der Femtosekunden-Lasertechnik und gebündeltem Expertenwissen aus der ganzen Welt hatten wir auch den Zeitgeist auf unserer Seite. Dieser Innovationsvorsprung machte das Unternehmen in der Branche weltweit bekannt. Im Laufe der Jahre wuchs unser Team auf 52 Mitarbeiter:innen an. 2015 markierte einen Meilenstein, als die Firma von einem etablierten amerikanischen Großunternehmen übernommen wurde.

Die Geschichte unseres Startups – und meine Teilhabe daran – mag auf den ersten Blick wie eine glückliche Fügung mit stetigem, gesichertem Wachstum und Erfolg erscheinen. Bei genauerer Betrachtung offenbart sich jedoch ein komplexes Geflecht aus unerwarteten Herausforderungen, harter Arbeit, Rückschlägen, Ausdauer, Begeisterung und Teamarbeit.

Die Zusammenarbeit in unserem Startup war für mich eine intensive Lernreise im Bereich Innovation. Jetzt, da Ferenc Krausz seinen verdienten Nobelpreis in Physik erhalten hat, reflektiere ich darüber, wie viel ich durch seine Herangehensweise über Innovation gelernt habe.

Eine Erfindung ist noch keine Innovation

Die Gruppe an der TU Wien, geleitet von Ferenc Krausz, war eine außergewöhnliche Zusammenstellung brillanter Köpfe und kreativer Tüftler. Wenn ein Experiment vielversprechend erschien, arbeiteten sie oft tage- und nächtelang im Labor. Ausgefeilte Theorien waren dafür die Grundlage, doch der tatsächliche empirische Nachweis dieser Ideen und ihre praktische Umsetzung waren entscheidend für das Fortkommen und die Reputation der Forschungsgruppe.

Trotz Skepsis von außen gegenüber der Machbarkeit extrem kurzer Laserpulse ließen sich Ferenc und sein Team nie beirren. Im Wettlauf um die Erzeugung kürzerer Pulse standen sie unter ständigem Druck: Die Methoden mussten dokumentiert, Forschungsergebnisse schnell publiziert, Konferenzen besucht, neue Berechnungen durchgeführt und bessere Messgeräte entwickelt werden.

Es gab aber auch Momente purer Freude und Aufregung, oft mitten in der Nacht, wenn die Nachricht eintraf: „Hurra! Sie haben (erneut) den Weltrekord für die kürzesten Laserpulse gebrochen!“

Ferenc und sein Team entschieden sich, ihre Systeme und Verfahren zu patentieren. Der nächste Schritt war naheliegend, denn die außergewöhnlichen Laser-Geräte wollten andere Forschungsinstitutionen auch haben. Also wurden die ersten Oszillatoren und Verstärker gebaut und geliefert.

So viel Arbeit, so viel Wissen, so viel Expertise, so viel Neuerung und dennoch noch so wenig Innovation.

Marketing-Blick

Meine Rolle im Startup war weniger an die Laser-Technologie selbst gebunden. Ich baute unser internes Computernetzwerk auf, erstellte und pflegte unsere erste Website und kümmerte mich um PR und Marketing. Aber gerade dieser Marketing-Blick, die Kommunikation nach außen und die Suche nach Informationen, die einen interessierten Markt schaffen konnten, schärften mein Gespür für einiges, das meiner Meinung nach wesentlich für die Entstehung von Innovation ist.

Innovation, wie der Duden sie definiert, bezieht sich im wirtschaftlichen Kontext auf die „Realisierung einer neuartigen, fortschrittlichen Lösung für ein bestimmtes Problem, besonders die Einführung eines neuen Produkts oder die Anwendung eines neuen Verfahrens“. Also eine „Lösung für ein bestimmtes Problem“… und da liegt oft der Haken bei Innovationen.

Eine Lösung auf der Suche nach einem Problem

Als unsere Firma gegründet wurde, befanden wir uns in einer einzigartigen Situation: Der Markt für unsere Lasertechnologie war nahezu nicht existent. Der Laser war eine neue Lösung, eine Erfindung, die noch auf der Suche nach entsprechenden Problemen war. Anwendungen dieser Erfindung waren meist nur bei Forschungsgruppen zu finden, die in ähnlichen Bereichen tätig waren wie das Team von Ferenc Krausz.

Doch die enge Zusammenarbeit mit unseren ersten Kunden und das tiefe Verständnis für ihre Bedürfnisse ermöglichten es unserem Unternehmen, den Markt für diese bahnbrechende Technologie langsam zu erweitern. Echte Innovation liegt also nicht nur in der Technologie selbst, sondern unbedingt auch im Verständnis dafür, wie sie am besten eingesetzt werden kann, um Probleme zu lösen.

Echte Innovation entsteht also, wenn ein Bedarf für das neue Produkt klar erkennbar ist. Sie umfasst außerdem die Markteinführung, funktioniert am besten in Verbindung mit einer passenden Strategie, fortschrittlicher Technologie und effektivem Marketing. Dies erfordert die Integration verschiedener interner Unternehmensprozesse. Damit Innovation erfolgreich sein kann, muss die gesamte Organisation ein innovatives Vorgehen unterstützen und ein tiefes Verständnis für die Innovationsprozesse entwickeln. Und für alle, die Innovationen in die Welt bringen möchten: Vergessen Sie nicht, auf Ihrer Reise Pioniergeist, viel Durchhaltevermögen und jede Menge Begeisterung mitzunehmen.

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Christian Mentin, Head of Research Unit System-Level Integration Technologies bei Silicon Austria Labs | (c) Peter Drechsler / SAL

Das österreichische Forschungszentrum Silicon Austria Labs (SAL) hat nach eigenen Angaben das weltweit dünnste bidirektionale 11-Kilowatt-Bordladegerät für Elektroautos entwickelt. Die sogenannte „Tiny Power Box 2.0“ ist nur fünf Zentimeter hoch und soll Autoherstellern neue Möglichkeiten beim Einbau bieten. Entwickelt wurde der Prototyp von Forschungsteams in Villach und Graz gemeinsam mit den Industriepartnern Infineon, AVL, TDK, Fronius und MetaSystem. Das Forschungsprojekt hatte ein Volumen von 7,2 Millionen Euro.

Laden und Strom zurückspeisen

Jedes Elektroauto verfügt über einen sogenannten On-Board-Charger. Dieser wandelt den Wechselstrom aus der Steckdose oder Wallbox in Gleichstrom um, den die Fahrzeugbatterie speichern kann. Die Tiny Power Box 2.0 übernimmt dabei gleich drei Funktionen: Sie lädt die Batterie mit bis zu elf Kilowatt, kann Strom aus dem Fahrzeug zurück ins Haus oder öffentliche Netz speisen und versorgt über einen integrierten Wandler auch das 12-Volt-Bordnetz. Darüber werden unter anderem Beleuchtung, Steuergeräte und Infotainment betrieben. Dafür ist bislang häufig ein separates Bauteil notwendig.

Durch die bidirektionale Funktion könnte ein geparktes Elektroauto künftig auch als Stromspeicher dienen. Beispielsweise ließe sich tagsüber erzeugter Solarstrom in der Fahrzeugbatterie speichern und bei Bedarf wieder im Haushalt nutzen.

Mehr Leistung auf weniger Raum

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung sei die Wärme gewesen, die beim Umwandeln des Stroms entsteht, heißt es von SAL. Je kompakter das Ladegerät, desto schwieriger wird es, diese abzuführen.

„Bei 50 Millimetern Bauhöhe liegt die eigentliche Herausforderung in der Wärmeentwicklung, die auf sehr kleinem Raum abgeführt werden muss. Wir haben Kühlung, magnetische Komponenten und Isolation deshalb in kombinierten Designprozessen als ein gemeinsames Gesamtsystem simuliert und entwickelt. Nur so lassen sich 11 Kilowatt bidirektional auf engstem Bauraum umsetzen“, erklärt Christian Mentin, Head of Research Unit System-Level Integration Technologies bei Silicon Austria Labs.

Die Entwicklung baut auf einem Vorgängerprojekt aus dem Jahr 2022 auf. Damals hatte SAL bereits ein kompaktes Ladegerät mit sieben Kilowatt Leistung entwickelt. Die neue Generation erreicht elf Kilowatt und kommt dabei mit einer deutlich geringeren Bauhöhe aus.

Forschungsergebnisse für weitere Anwendungen

Nach dreieinhalb Jahren Forschung liegt die Tiny Power Box 2.0 nun als Prototyp vor. Mit fast allen beteiligten Industriepartnern laufen bereits Folgeprojekte. Dabei sollen die entwickelten Technologien auch in anderen Bereichen zum Einsatz kommen, etwa in der Ladeinfrastruktur für Elektromobilität, in industriellen Gleichstromnetzen oder bei der Stromversorgung von Rechenzentren.

Ob und wann die Tiny Power Box 2.0 selbst in Serienfahrzeugen eingesetzt werden könnte, ist derzeit offen. Interesse gibt es laut SAL aber bereits von europäischen und internationalen Autoherstellern.

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