Luftaufnahme eines komplexen Autobahnkreuzes bei Nacht, beleuchtet durch Scheinwerfer der Fahrzeuge, die als Lichtstreifen sichtbar sind. Die Überführungen und Kurven bilden ein symmetrisches Muster, umgeben von Bäumen und kleinen Grünflächen.

Entwicklungen wie der Klimawandel und zunehmend überfüllte Städte bringen die Notwendigkeit mit sich, bestehende Mobilitätskonzepte zu überdenken. Die Mobilität der Zukunft soll nicht nur grüner werden, sondern auch mehr Sicherheit und neue Möglichkeiten des Komforts bieten. Mit innovativen und nachhaltigen Lösungen trägt ZEISS zur Mobilitätswende bei.

 

Verkehrsmittel wie Auto, Bahn und Flugzeug sind aus der heutigen Welt nicht mehr wegzudenken. Sie erleichtern Menschen den Alltag und schenken ihnen die Freiheit, sich selbst und ihre Güter schnell von Ort zu Ort zu bewegen. Doch Umwelteinflüsse und gesellschaftliche Entwicklungen bringen die Notwendigkeit mit sich, bestehende Mobilitätskonzepte zu überdenken und zu optimieren.

Besonders zwei Faktoren prägen den Begriff der Mobilitätswende. Zum einen ist das die Klimakrise, die ein Umdenken bei der Nutzung fossiler Brennstoffe und nachhaltige Innovationen erfordert. Zum anderen sind es Gesellschaftsveränderungen wie immer überfülltere Städte mit hohem Mobilitätsaufkommen. Daneben erweitern technologische Errungenschaften wie künstliche Intelligenz und immer leistungsstärkere Mikrochips die Möglichkeiten im Bereich Mobilität.

Zusammenfassend ist eines klar: Die Art und Weise, wie wir uns fortbewegen, wird und muss sich in den nächsten Jahren verändern. Als globaler Technologieführer gestaltet ZEISS die Mobilität der Zukunft aktiv mit. Einen Einblick in die Pionierarbeit des Unternehmens im Bereich Mobilität geben die folgenden Beispiele.

Mobilität trifft auf Metrologie

Die Klimakrise zählt zu den größten Herausforderungen unserer Zeit und viele Länder weltweit schicken sich dazu an, Strategien zur Reduzierung von Kohlenstoff­emissionen zu entwickeln. Besonders der Verkehrssektor steht als einer der Hauptverursacher solcher Emissionen im Fokus der Regierungen.

In diesem Kontext kommt der Automobilindustrie – dem weltweit größten Industriesektor – eine zentrale Rolle zu. Angesichts des globalen Trends zur Kohlenstoffreduktion bietet die Entwicklung von sogenannten New Energy Vehicle, kurz NEVs, eine wirkungsvolle Möglichkeit, Emissionen zu reduzieren, den Energieverbrauch zu senken und den Übergang zu sauberer Energie voranzutreiben. In den vergangenen Jahren hat die NEV-Technologie enorme Fortschritte gemacht und ist für immer mehr Verbraucherinnen und Verbraucher die erste Wahl geworden.

Trotz der noch zu bewältigenden Herausforderungen eröffnen sich enorme Chancen. Drei zentrale Faktoren – Elektrifizierung, Intelligenz und Konnektivität – treiben die Transformation der Automobilhersteller und das Wachstum der NEV-Branche entscheidend voran.

Heute sehen über 80 Prozent der weltweit führenden OEMs und Zulieferer in den Bereichen Batterie, E-Motor, Leistungselektronik und Karosserie ZEISS als ihren bevorzugten Partner.

Bob Chen Global Head New Energy Vehicle Business ZEISS Industrial Quality Solutions

Technisch gesehen, bestehen NEVs aus vier wesentlichen Komponenten: Batterie, E-Motor, Leistungselektronik und Karosserie. Diese Bestandteile gewährleisten die herausragende Leistung und Zuverlässigkeit der Fahrzeuge.

„ZEISS hat sich in den letzten 30 Jahren als führender Anbieter von Qualitätsinspektionen in der Automobilindustrie etabliert und einen breit gefächerten, loyalen Kundenstamm aufgebaut“, erklärt Bob Chen, ­Global Head of Automotive & NEV Segment. „In den letzten sieben Jahren haben wir ein NEV-Business-Team mit Sitz in China gegründet und das Project Apollo ins Leben gerufen. Dieses Projekt basiert auf einer anwendungsorientierten Denkweise, die den Fokus auf die Herausforderungen unserer Kunden in Forschung, Entwicklung und Produktion legt, anstatt lediglich bestehende Produkte zu bewerben.“

Durch enge und langfristige Kooperationen mit führenden OEMs und Partnern der Lieferkette adressiert ZEISS deren spezifische Anforderungen in Forschung und Produktion. Gemeinsam entwickeln sie NEV-Qualitätsstandards und fördern die nachhaltige Weiterentwicklung der gesamten Industrie.

Yuqing Bai bei der Qualitätsprüfung eines Automobilrahmens.

Qualitätssicherung ist für Yuqing Bai der Schlüssel zu einer verlässlichen und sicheren Mobilität.

Bis heute hat ZEISS umfassende Qualitätslösungen für Erstausrüster und Partner entlang der Wertschöpfungskette bereitgestellt. Mithilfe seines Expertenwissens in der Hochpräzisionsmessung, zerstörungsfreier Prüfung und Materialanalyse unterstützt ZEISS die Entwicklung von NEVs hin zu höherer Energiedichte, Spannungsstabilität, stärkerer Integration und verbesserter Intelligenz.

„Im Bereich der Leistungsbatterien bieten wir Lösungen für jeden Schritt – von der Materialforschung über die Elektrodenproduktion und Zellfertigung bis zur Montage von Batteriemodulen“, erklärt Yuqing Bai, Senior Applications Engineer bei ZEISS Industrial Quality Solutions.

Dazu gehören:

  • Mikroskopietechnologien zur Inspek­tion der Mikrostrukturen von Batteriematerialien
  • Industrielle CT-Systeme zur zerstörungsfreien Prüfung von Batteriezellen, etwa zur Analyse von Partikeln, Überhängen, Elektrodenverformungen oder Schweißfehlern.

„In den letzten fünf Jahren haben sich die industriellen CT-Lösungen von ZEISS als anerkannter Qualitätsstandard in der Batterie­industrie etabliert“, ergänzt Yuqing Bai. Dank ihrer Unterstützung können Kunden ihre Ziele effizienter erreichen, was das Vertrauen in ZEISS nachhaltig gestärkt hat.

Mehr Komfort und Sicherheit dank smartem Glas

Der Luftverkehr wächst. Es werden nicht nur mehr Menschen und mehr Güter per Flugzeug transportiert. Neue Akteure wie Drohnen und Flugtaxis für die regionale Luftmobilität, aber auch Über- und ­Hyperschallflugzeuge sorgen für eine höhere Verkehrsdichte. Pilotinnen und Piloten sind beim Fliegen auf gute Sicht angewiesen. Sie müssen nicht nur den sicheren Flug, sondern auch die konfliktfreie Koexistenz im Luftraum gewährleisten.

ZEISS wird Pilotinnen und Piloten dabei unterstützen, Herausforderungen wie schlechte Sichtbedingungen und zunehmende Nutzung des Luftraums besser zu bewältigen. Seit einigen Jahren schon arbeitet das Unternehmen an fortschrittlichen Head-Up-Displays (HUD) und Multifunctional Smart Glass, das wesentliche Angaben wie Geländeinformationen oder Hinweise auf Hindernisse sowie andere Verkehrsteilnehmer und -teilnehmerinnen direkt in das Sichtfeld der Pilotinnen und Piloten projiziert.

Dr. Dennis Lehr, Teil des Leitungsteams bei ZEISS Microoptics, beschreibt die Vorteile so: „Primäre Flugdaten wie Geschwindigkeit, Flughöhe, Lage und Flugrichtung können direkt im Sichtfeld beim Blick aus dem Cockpit abgelesen werden. Ein großes Sichtfeld ermöglicht es zudem, zusätzliche Informationen darzustellen, die an die jeweilige Situation angepasst sind.“

Multifunctional Smart Glass nutzt die Holografie zur Einbettung optischer Funktionen. „Damit erhält eine Glasscheibe eine optische Funktion und wird selbst Teil des Systems“, erklärt Lehr. Entstanden ist die Idee hinter der Technologie im Zuge wissenschaftlicher Raumfahrtprojekte. Heute soll sie Pilotinnen und Piloten dabei unterstützen, ihre Aufmerksamkeit optimal auf den Flug und die Außenwelt zu richten, und die Luftfahrt so noch sicherer machen. Doch nicht nur die Luftfahrt.

Frau sitzt in einem autonomen Fahrzeug und interagiert mit holographischen Anzeigen auf der Windschutzscheibe, die Informationen zu Fahrt, Finanzen und Terminen zeigen.

Grenzenlose Möglichkeiten: Infotainment-Anwendungen, Videochats und die Einstellung eines individuellen Ambientes sind nur drei der vielen Use Cases, die smarte Seitenscheiben möglich machen.

„Die Technologie ist heute so ausgereift und vor allem kompakt, dass sie in den kommenden Jahren auch im Bereich Automotive viele neue Möglichkeiten bieten wird“, sagt Nadine Tusche, Marketing und Communications Managerin bei ZEISS Microoptics. Doch die würden sich längst nicht nur auf Sicherheits-Features für Fahrerinnen und Fahrer beschränken. Das Multifunctional Smart Glass bietet noch viele weitere Funktionalitäten, die besonders auf den Komfort der Passagierinnen und Passagiere abzielen – beispielsweise in den Bereichen Kommunikation, Entertainment oder Ambiente. „Neben der reinen Projektion können die Scheiben beispielsweise auch individuell beleuchtet werden oder die Sonne rausfiltern“, erklärt Tusche.

Viele der Funktionalitäten wie Video­chats oder Multimedia-Anwendungen sind aus Sicherheitsgründen heute noch stark reguliert oder nur den nicht fahrenden Insassen vorbehalten. Doch das könnte sich bald ändern: „Autonom fahrende Autos geben natürlich auch dem Fahrer oder der Fahrerin die Möglichkeit, sich zurückzulehnen und die Fahrt zu genießen“, sagt Tusche. „Autoherstellern bieten sich hier grenzenlose Möglichkeiten, das Cockpit völlig neu zu gestalten.“ Bei Business-Jets könne die Kabine zu einem Relax- oder Konferenzraum werden. Mit den mikrooptischen Produkten von ZEISS lasse sich diese Erfahrung auf alle weiteren öffentlichen Verkehrsmittel wie Busse und Züge oder eben auch auf das private Auto übertragen.

Dekoratives Bild einer beleuchteten Stadt bei Nacht mit symbolischen Lichtlinien für Vernetzung.
Dekoratives Bild einer beleuchteten Stadt bei Nacht mit symbolischen Lichtlinien für Vernetzung.

Weitere Projekte von ZEISS Microoptics

  • Smarte Scheinwerfer
    ermöglichen eine individuelle Anpassung der Beleuchtung an die Umgebung, z. B. automatisches Abblenden bei Gegenverkehr.
  • Holografische Rückleuchtensysteme
    erlauben eine hohe Gestaltungsvielfalt der Lichtsignatur und sparen zudem Bauraum in der Karosserie.
  • Transparente Kameras
    ermöglichen im Fahrzeug gestenbasierte Steuerung, präzise Innenraum­überwachung für personalisierte Fahrzeugeinstellungen und können auch als unsichtbare Kameras in Handys und Bildschirmen zum Einsatz kommen.

Sichere Straßen dank leistungsstarker Sensorik

  • 94%

    aller tödlichen Autounfälle sind
    auf menschliches Fehlverhalten zurückzuführen.
    Technologische Entwicklungen wie die LiDAR-Sensoren
    von Scantinel Photonics sollen Fahrerinnen und Fahrer
    künftig unterstützen und die Fehlerquote drastisch senken.1
     

Auf die Frage nach seiner Motivation im Beruf hat Davide Canavesi eine einfache Antwort: seine Kinder. Seine Tochter, acht Jahre alt, hat bereits das Radfahren gelernt. Als Vater kann Canavesi nur begrenzt für ihre Sicherheit sorgen. Er kann sie zwar in die Straßenregeln einweisen, ihr einen Helm und Reflektoren kaufen, doch das Verhalten anderer Verkehrsteilnehmer liegt außerhalb seiner Kontrolle und ist unberechenbar. Studien zeigen, dass Menschen nur einen Bruchteil ihrer Sinneseindrücke bewusst verarbeiten; von einer Million Eindrücken pro Sekunde sind es gerade einmal etwa 40.

Davide Canavesi ist sich dessen bewusst: „Es ist im Grunde ein Glücksspiel. Daher sollte alles getan werden, um dieses Spiel sicherer zu gestalten.“ Sinneseindrücke von Menschen sind fehlbar, was sich darin zeigt, dass über 90 Prozent aller Unfälle auf menschliches Versagen zurückzuführen sind. Aus diesem Grund arbeitet Canavesi als Head of Strategy and Business Development bei Scantinel Photonics täglich an Technologien, die Menschen beim Fahren unterstützen. Das Unternehmen aus Ulm, eine Ausgründung von ZEISS, hat sich auf die Herstellung von FMCW LiDAR-Sensoren spezialisiert.

Ein Sensor von Scantinel Photonics wird neben einem 5-Cent-Stück präsentiert. Der Sensor ist deutlich kleiner als die Münze und zeigt die Miniaturisierung moderner Technologien.

Die Sensoren von Scantinel Photonics sind nicht nur sehr leistungsstark, sondern auch besonders kompakt und kosteneffektiv.

FMCW LiDAR, kurz für „frequency-modulated continuous-wave light detection and ranging“, ist eine Schlüsseltechnologie, die es Fahrzeugen ermöglicht, sich autonom zu bewegen, indem sie sie dabei unterstützt, ihre Umgebung präziser zu erfassen und bessere Entscheidungen zu treffen. Die Sensoren von Scantinel können Ereignisse auf der Straße bis zu zehn Sekunden im Voraus vorhersagen und so die Sicherheit des autonomen Fahrens grundlegend verbessern. Die hohe Auflösung und Reichweite der FMCW-Technologie liefert selbst bei schlechten Wetterbedingungen extrem zuverlässige Ergebnisse.

Scantinel Photonics ist der einzige europäische Hersteller dieser fortschrittlichen Sensoren. Allerdings kann die Technologie ihr volles Potenzial noch nicht ausschöpfen, da das vollständig autonome Fahren auf europäischen Straßen derzeit noch verboten ist. „Die Technologie entwickelt sich hier schneller als die Gesetzeslage“, sagt Canavesi.

Eine weitere Herausforderung sei die Akzeptanz der Menschen, die ihr Leben der Technologie anvertrauen würden. „Wir müssen den Menschen weiterhin die Vorteile des autonomen Fahrens vor Augen führen“, erklärt Canavesi. Neben dem Komfort, sich nicht selbst auf die Straße konzentrieren zu müssen, steht hier vor allem die eigene Sicherheit im Vordergrund. „Ich bin überzeugt, dass unsere Technologie einen wesentlichen Beitrag zur Senkung der Zahl der Verkehrsunfälle leisten kann“, sagt Canavesi.

Der Mensch kann Entfernungen nur schätzen. Um sie tatsächlich zu messen, brauchen wir voll automatisierte Systeme. Und genau hier kommen wir ins Spiel.

Davide Canavesi Head of Strategy and Business Development bei Scantinel Photonics
  • 1500 Patente

    hat ZEISS im Zuge der Entwicklung
    der bahnbrechenden EUV-Technologie angemeldet.
    Die Forschung nahm ein Vierteljahrhundert in Anspruch.

„5.000-mal feiner als ein menschliches Haar“

Die Entwicklung der EUV- und DUV-Lithographie war ein technologischer Quantensprung – möglich gemacht durch Optiken von ZEISS Semiconductor Manufacturing Technology (SMT). Warum moderne Technologien wie das autonome Fahren immer leistungsfähigere Chips brauchen, erklärt Jeannine Rapp, Leiterin Communication and Implementation of Group Initiatives bei ZEISS SMT, im Interview.

Eine Frau sitzt entspannt in einem autonomen Fahrzeug, liest ein Buch und ist umgeben von futuristischen Benutzeroberflächen und Hologrammen. Zu sehen sind Navigation, Geschwindigkeitsanzeige und weltweite Daten, die durch AR-Elemente auf der Windschutzscheibe projiziert werden.
  • Die Leistungsfähigkeit von Mikrochips hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt. Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass die Mikrochip-Technologie vor 55 Jahren, beispielsweise in der Mondkapsel Apollo 11, etwa 1.000 Transistoren pro Chip umfasste. Dank der EUV-Technologie können heute jedoch bereits über 57 Milliarden Transistoren auf einem einzigen Chip untergebracht werden. Das zeigt die Entwicklung ganz gut, denke ich.

  • Eine der größten Herausforderungen in der Chipentwicklung ist die Größe des Chips, die konstant bleibt. Es geht darum, immer mehr Strukturen auf dieser begrenzten Fläche unterzubringen, damit der Chip weiterhin in kleine Geräte wie Smartphones passt und gleichzeitig mit den Anforderungen moderner Technologien mithalten kann.

  • Ein Beispiel hierfür ist das autonome Fahren. Bereits heute sind moderne Fahrzeuge mit einer Vielzahl von Mikrochips ausgestattet. Die Generation der selbstfahrenden Autos wird allerdings weitaus leistungsfähigere Chips benötigen. Die enorme Menge an Daten, die durch Sensoren und Radartechnologie generiert wird, muss in Bruchteilen einer Sekunde verarbeitet werden, um das Fahrzeug sicher im Straßenverkehr zu navigieren. Diese Aufgabe erfordert eine Rechenleistung, die herkömmliche Chips oft nicht mehr erbringen können.

  • Mit der Entwicklung der EUV-Lithographie ist bereits ein Technologiesprung gelungen, an dem unsere Optiken maßgeblich beteiligt waren. Während die DUV-Vorgängergeneration schon mit sehr geringen Wellenlängen von 193 und 248 Nanometern arbeitet, sind es beim EUV gerade einmal 13,5 Nanometer. Damit lassen sich Strukturen herstellen, die 5.000-mal feiner als ein menschliches Haar sind. Derzeit arbeiten wir an der nächsten EUV-Generation namens High-NA und haben bereits erste Optiken ausgeliefert. Die operiert zwar im gleichen Nanometerbereich, erzielt durch eine Vergrößerung des Öffnungswinkels allerdings eine noch höhere Auflösung. Wir sind in der Entwicklung also noch längst nicht am Ende.

Porträt von Jeannine Rapp

Die Generation der selbstfahrenden Autos wird weitaus leistungsfähigere Chips benötigen.

Jeannine Rapp Leiterin Communication and Implementation of Group Initiatives bei ZEISS SMT