„Der Transfer über die Köpfe ist wichtig“, sagt Gerd Litfin. „Je mehr gut ausgebildete Köpfe wir haben, desto mehr kommt das Thema in die Anwendung.“ Gerd Litfin ist Beiratsvorsitzender des Konsortiums 3Dsensation, das vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Programms „Zwanzig20 – Partnerschaft für Innovation“ gefördert wird. Nachwuchsförderung spielt nach Litfins Meinung eine große Rolle – und dafür hat das Konsortium von Anfang an gesorgt. Mit dem Start von 3Dsensation ist auch ein Forschungskolleg für Doktorandinnen und Doktoranden gegründet worden. Litfin, ein erfahrener Physiker und Träger des Bundesverdienstkreuzes, ist zudem überzeugt davon, dass die Forschungsthemen von 3Dsensation die künftigen Herausforderungen unserer Gesellschaft adressieren.

So hat das Konsortium unter anderem Technologien für die Medizin und Pflege entwickelt, die zum Beispiel die Bewegungen von Personen in einem Raum überwachen. Das ist insbesondere bei der Betreuung von Seniorinnen und Senioren relevant. Mit einem neuartigen 3D-Verfahren braucht es dafür nur einen einzigen Sensor für den gesamten Raum. Angesichts der demografischen Entwicklung in Deutschland gewinnen solche Innovationen an Bedeutung. Auch in der Automobilbranche sind 3D-Technologien und Sensorik immer stärker gefragt. Zum Beispiel für autonome Fahrzeuge, die damit ihr Umfeld scannen können. Litfin plädiert dafür, Ausgründungen aus dem Konsortium zu unterstützen und auf internationale Märkte vorzustoßen, um die Forschungsergebnisse in die Praxis zu bringen. Genau daran hat 3Dsensation intensiv gearbeitet. So gibt es bereits eine enge Kooperation mit japanischen Partnern. Außerdem sind zwei Firmen aus dem Konsortium ausgegründet worden, zwei weitere sollen folgen.

Von der Doktorarbeit zur Firmengründung

Einer, der es vom Doktoranden im Forschungskolleg bis zur Gründung eines Start-ups geschafft hat, ist Jan Sperrhake. „Das Schöne an 3Dsensation ist, dass man inspiriert wird“, sagt er. Sperrhake beschäftigt sich mit der kontaktlosen Messung von Vitalparametern wie Herzrate und Sauerstoffsättigung im Blut über einen optischen Sensor und eine Kamera. Das 3Dsensation-Projekt „HyperSense“, an dem er während seiner Promotion mitgearbeitet hat, war für ihn die Initialzündung. Daran schloss sich das Projekt „NeoVital“ an. Gemeinsam mit anderen Nachwuchsforscherinnen und Nachwuchsforschern hat Sperrhake in diesem Projekt einen Demonstrator gebaut, der die Vitalparameter von Neugeborenen kontaktlos misst. In der Kinderklinik des Uniklinikums Jena ist das Gerät nun fest installiert und wird im laufenden Betrieb getestet. Für Frühgeborene ist es besonders geeignet. Denn die Ärzte können damit vermeiden, dass die Winzlinge stark verkabelt werden. Das Interesse der Mediziner hat Jan Sperrhake und seinen Mitstreiterinnen und Mitstreitern gezeigt, wie relevant ihre Forschungsarbeit ist. Mit der Gründung eines Start-ups wollen sie diese nun in die Praxis bringen.

Damit solche Erfolgsgeschichten kein Einzelfall bleiben, wird der Nachwuchs bei 3Dsensation weiter gefördert. „Wir sind dabei, die nächste Generation von Fachleuten auszubilden“, sagt Reinhold Pabst, Koordinator der Forschungsallianz 3Dsensation. „Dabei legen wir viel Wert auf interdisziplinäre Zusammenarbeit, das ist der Schlüssel für innovative Ergebnisse.“ Davon hat das Konsortium reichlich vorzuweisen. Herausragend sind 3D-Sensoren mit speziellen Eigenschaften, wie zum Beispiel Highspeed-3D-Sensoren, die miniaturisiert und echtzeitfähig sind. Sie bilden die Basis für neue Konzepte der Mensch-Maschine-Interaktion.

Von Demonstratoren zur Anwendung

Dazu gehört unter anderem „3D Kosyma“, ein Roboter, der mit Menschen Hand in Hand zusammenarbeitet. Er soll bei der Produktion großer Bauteile die Qualität sichern. Der vom Projektteam entwickelte Demonstrator ist mit 3D-Sensoren ausgestattet. Sie ermöglichen es ihm, die Handbewegung eines Menschen zu interpretieren und darauf zu reagieren. Ein Fingerzeig genügt und „3D Kosyma“ weiß, welche Stelle eines Bauteils er prüfen soll. Sein komplexes Messsystem verarbeitet die vom 3D-Sensor erfassten Daten und gleicht sie mit fehlerfreien Oberflächen ab. So kann er den Umfang eines möglichen Schadens erfassen.

Auf 3D-Sensoren basiert auch ein fälschungssicherer, dreidimensionaler Fingerabdruck-Scanner, den das Team des Projekts „3D4F“ als Demonstrator gebaut hat. 3D-Sensoren sind dort mit einem optischen System aus Beleuchtung und Kamera kombiniert. Der Scanner ist einfach zu bedienen und funktioniert ohne direkte Berührung. Das sorgt für mehr Hygiene, nicht nur in Pandemiezeiten.

Diese Beispiele zeigen, welche zukunftsweisenden Technologien 3Dsensation hervorgebracht hat. Insgesamt haben Vertreterinnen und Vertreter des Konsortiums 40 Patente eingereicht und 18 Auszeichnungen bekommen sowie über 300 wissenschaftliche Artikel veröffentlicht. Jetzt geht es um die Verstetigung der Forschungsallianz. Die Konsortialpartner wollen weiter zusammenarbeiten. Um neue Partnerschaften zu initiieren, soll es Netzwerkveranstaltungen geben. Außerdem hat die Internetplattform von 3Dsensation jetzt einen interaktiven digitalen Showroom. Bis September 2022 können sich Interessenten dort in verschiedenen virtuellen Räumen Projekte anschauen und bei Interesse Kontakt aufnehmen.

3Dsensation bleibt jedoch nicht nur digital präsent. Mit dem neuen Bündnis „Advanced Multimodal Imaging (AMI)“ sollen grundlegende Ergebnisse der Forschungsallianz in die Anwendung kommen. AMI wird vom BMBF im Rahmen des Programms „RUBIN“ gefördert und steht für fortgeschrittene multimodale bildgebende Verfahren. Multimodal umfasst verschiedene Lichtquellen, von ultraviolett bis hin zu Infrarot, aber auch 3D-Verfahren. Dafür sind Sensortechnologien notwendig, die bei 3Dsensation entwickelt wurden und nun in die Anwendung kommen sollen. Im Fokus stehen die Bereiche Medizin, Automobilindustrie und Mensch-Maschine-Interaktionen in der Produktion.