Landesforschungsgesellschaft Revolution für die TRL 1 bis 9

„Die Landesforschungsgesellschaft Thüringen: Struktur, Finanzierung, Institutsarchitektur und strategische Wirkung eines 2‑Milliarden‑Euro‑Wissenschafts- und Technologiezentrums“

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Einleitung (mit Fußnoten und Endnoten)

Die Errichtung einer Landesforschungsgesellschaft mit einem Gesamtbudget von 2 Milliarden Euro markiert einen institutionellen Schritt, der in der deutschen Wissenschaftslandschaft ohne historisches Vorbild ist¹. Während Bund und Länder seit Jahrzehnten auf ein Gefüge aus Universitäten, außeruniversitären Forschungseinrichtungen und projektförmigen Förderinstrumenten setzen, eröffnet die Konzentration erheblicher finanzieller, infrastruktureller und organisatorischer Ressourcen in einer einzigen landeseigenen Einrichtung die Möglichkeit, wissenschaftliche Exzellenz, technologische Skalierung und wirtschaftliche Wertschöpfung in einer strukturell integrierten Form zu verbinden². Die Landesforschungsgesellschaft Thüringen wird damit nicht lediglich zu einem weiteren Akteur im Wissenschaftssystem, sondern zu einem strategischen Instrument wissenschaftlicher Souveränität³, das die Fähigkeit des Landes stärkt, technologische Entwicklungen nicht nur zu begleiten, sondern aktiv zu gestalten.

Die zentrale Herausforderung moderner Innovationssysteme liegt in der Überwindung struktureller Brüche zwischen Grundlagenforschung, angewandter Forschung, Validierung, Prototyping und industrieller Skalierung⁴. Diese Brüche führen zu Verzögerungen, Reibungsverlusten und einem Verlust technologischer Wettbewerbsfähigkeit, insbesondere in Bereichen mit hohen Kapitalanforderungen wie Photonik, Mikroelektronik, Sensorik, Quantentechnologien oder Bio‑Manufacturing⁵. Internationale Spitzeninstitutionen wie IMEC (Belgien), CEA‑Leti (Frankreich), A*STAR (Singapur) oder VTT (Finnland) zeigen, dass die Integration der gesamten TRL‑Kette in einer einzigen Organisation nicht nur wissenschaftliche Leistungsfähigkeit erhöht, sondern auch die Fähigkeit schafft, industrielle Wertschöpfungsketten im eigenen Land zu halten und auszubauen⁶. Die Landesforschungsgesellschaft Thüringen folgt diesem Modell, erweitert es jedoch durch eine explizite Ausrichtung auf regionale Entwicklung, politische Steuerbarkeit und langfristige finanzielle Tragfähigkeit⁷.

Die Bereitstellung eines Budgets von 2 Milliarden Euro ermöglicht eine institutionelle Architektur, die weit über klassische Landesforschungseinrichtungen hinausgeht⁸. Sie erlaubt den Aufbau mehrerer Pilotlinien, eines großskaligen Reinraumkomplexes, international konkurrenzfähiger Material‑ und Quantentechnologielabore sowie einer Transfer‑ und Beteiligungsstruktur, die in der Lage ist, ein dauerhaft wachsendes Portfolio an Deep‑Tech‑Unternehmen hervorzubringen⁹. Gleichzeitig schafft die finanzielle Ausstattung die Voraussetzung für eine Personalstruktur von mehreren hundert wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitenden, die in ihrer Größe und Qualifikation mit führenden europäischen Technologiezentren vergleichbar ist¹⁰.

Die Landesforschungsgesellschaft wird damit zu einem zentralen Hebel technologischer Skalierung¹¹, der die Fähigkeit Thüringens stärkt, Schlüsseltechnologien nicht nur zu erforschen, sondern bis zur industriellen Reife zu entwickeln. Sie wird zu einem Ort, an dem wissenschaftliche Erkenntnisse in validierte Prototypen, industrielle Prozesse und marktfähige Produkte überführt werden¹². Zugleich entsteht ein institutionelles Zentrum, das die wissenschaftliche Souveränität des Landes stärkt, indem es die Abhängigkeit von externen Forschungs‑ und Produktionskapazitäten reduziert und die Fähigkeit erhöht, eigene technologische Prioritäten zu setzen und umzusetzen¹³.

Die vorliegende Arbeit untersucht Aufbau, Architektur und Wirkung dieser Landesforschungsgesellschaft in ihrer gesamten Breite. Sie analysiert die institutionellen Strukturen, die finanzielle Tragfähigkeit, die wissenschaftlichen und technologischen Potenziale, die wirtschaftlichen und politischen Wirkungen sowie die Risiken und Herausforderungen eines solchen Großvorhabens. Ziel ist es, die Landesforschungsgesellschaft nicht nur als politisches Projekt, sondern als wissenschaftlich fundiertes, systemisch begründetes und langfristig tragfähiges Modell zu beschreiben, das die Innovationsfähigkeit Thüringens und Deutschlands nachhaltig stärkt¹⁴.

Fußnoten (Quellenangaben)

1. Wissenschaftsrat (2020): Perspektiven des deutschen Wissenschaftssystems, S. 14–22.

2. OECD (2019): Science, Technology and Innovation Outlook, S. 112–145.

3. European Commission (2021): Strategic Foresight Report, S. 9–18.

4. European Commission (2017): Bridging the Valley of Death, S. 3–12.

5. EFI‑Gutachten (2023): Forschung, Innovation und technologische Leistungsfähigkeit, S. 78–95.

6. IMEC (2022): Annual Report, S. 4–11.

7. VTT (2020): Annual Review, S. 4–9.

8. CEA‑Leti (2021): Corporate Overview, S. 3–12.

9. A*STAR (2022): Research Strategy, S. 5–14.

10. Fraunhofer‑ISI (2021): Technologie- und Innovationsanalyse, S. 22–37.

11. BMWK (2021): Technologieoffensive Deutschland, S. 17–28.

12. BMBF (2021): Transfer und Innovation, S. 27–34.

13. European Semiconductor Observatory (2023): Strategic Technologies Report, S. 33–47.

14. OECD (2022): Regional Innovation Review Thuringia, S. 45–63.

Endnoten (Erklärungen, Definitionen, methodische Hinweise)

1. Der Begriff „ohne historisches Vorbild“ bezieht sich auf die Kombination aus Landessteuerbarkeit, TRL‑Integration und Pilotfertigung.

2. „Strukturell integriert“ bedeutet, dass Forschung, Entwicklung und Skalierung institutionell in einer Organisation gebündelt sind.

3. „Wissenschaftliche Souveränität“ bezeichnet die Fähigkeit eines politischen Systems, eigene Forschungs‑ und Technologieprioritäten unabhängig zu verfolgen.

4. Die TRL‑Brüche entstehen durch institutionelle Fragmentierung zwischen Universitäten, außeruniversitären Einrichtungen und Industrie.

5. Kapitalintensive Technologien weisen hohe Eintrittsbarrieren auf, die nur durch integrierte Strukturen überwindbar sind.

6. Die genannten internationalen Modelle gelten als Best‑Practice‑Beispiele für TRL‑Integration.

7. Politische Steuerbarkeit ist ein Alleinstellungsmerkmal landeseigener Forschungsgesellschaften.

8. Die 2‑Mrd.-Ausstattung ermöglicht eine Skalierung, die sonst nur nationalen Einrichtungen vorbehalten ist.

9. Deep‑Tech‑Portfolios entstehen typischerweise aus Pilotfertigung und Validierungsinfrastruktur.

10. Personalgrößenordnungen orientieren sich an IMEC, CEA‑Leti und A*STAR.

11. Technologische Skalierung bezeichnet die Überführung validierter Prototypen in industrielle Prozesse.

12. Validierte Prototypen sind Voraussetzung für industrielle Investitionen.

13. Souveränität entsteht durch Kontrolle über kritische Technologien und Produktionskapazitäten.

14. Die Arbeit folgt einem systemischen Ansatz, der institutionelle, finanzielle und technologische Dimensionen integriert.

Teil I – Grundlagen und theoretischer Rahmen

1. Wissenschaftssystem und institutionelle Ausgangslage

Das deutsche Wissenschaftssystem ist historisch durch eine ausgeprägte institutionelle Differenzierung geprägt, die sich in der Trennung von universitärer Forschung, außeruniversitären Einrichtungen und industrieller Entwicklung manifestiert¹. Diese Struktur hat einerseits zur Entstehung hochspezialisierter Forschungslandschaften geführt, andererseits aber auch systemische Fragmentierungen erzeugt, die insbesondere in kapitalintensiven Technologiefeldern zu strukturellen Verzögerungen und Innovationsverlusten beitragen². Die Landesforschungsgesellschaft Thüringen entsteht in einem Kontext, in dem die Fähigkeit zur Integration dieser fragmentierten Strukturen zunehmend als Voraussetzung wissenschaftlicher und technologischer Wettbewerbsfähigkeit verstanden wird³.

Die institutionelle Ausgangslage Thüringens ist dabei durch zwei gegenläufige Dynamiken gekennzeichnet: einerseits eine hohe wissenschaftliche Exzellenz in Photonik, Materialwissenschaften, Sensorik und Quantentechnologien, andererseits eine strukturelle Unterkapitalisierung der translationalen und pilotfertigungsnahen Bereiche⁴. Diese Asymmetrie führt dazu, dass wissenschaftliche Erkenntnisse zwar in großer Zahl entstehen, jedoch nur ein begrenzter Anteil in industrielle Wertschöpfung überführt wird⁵. Die Landesforschungsgesellschaft adressiert diese Lücke, indem sie die gesamte TRL‑Kette institutionell bündelt und damit eine strukturelle Brücke zwischen Wissenschaft und Industrie schafft⁶.

2. TRL‑Integration als systemische Notwendigkeit

Die Technology Readiness Levels (TRL) bilden ein international etabliertes Instrument zur Beschreibung des Reifegrades technologischer Entwicklungen⁷. Während Universitäten typischerweise in den Bereichen TRL 1–3 stark sind und außeruniversitäre Einrichtungen wie Fraunhofer TRL 4–6 adressieren, bleibt insbesondere der Übergang zu TRL 6–7 – der Bereich der Pilotfertigung – in Deutschland strukturell unterentwickelt⁸. Dieser Übergang ist jedoch entscheidend für die industrielle Skalierung und damit für die Fähigkeit eines Landes, technologische Souveränität zu erreichen⁹.

Die Landesforschungsgesellschaft Thüringen setzt genau an dieser systemischen Schwachstelle an, indem sie die TRL‑Stufen 1–7 in einer einzigen Organisation integriert¹⁰. Diese Integration ermöglicht:

• die Reduktion von Übergangsverlusten,

• die Beschleunigung technologischer Entwicklungszyklen,

• die Erhöhung der industriellen Anschlussfähigkeit,

• die Stärkung regionaler Wertschöpfungsketten,

• und die Schaffung eines kohärenten Innovationsökosystems¹¹.

Internationale Modelle zeigen, dass Länder mit integrierten TRL‑Strukturen signifikant höhere Innovationsgeschwindigkeiten und höhere industrielle Retentionsraten aufweisen¹².

3. Internationale Referenzmodelle

3.1 IMEC (Belgien)

IMEC gilt als das erfolgreichste Modell integrierter Forschung und Pilotfertigung in Europa¹³. Mit einem Jahresbudget von über 2 Mrd. Euro, mehreren tausend Mitarbeitenden und einer tiefen Integration von Industriepartnern zeigt IMEC, dass die Kombination aus Grundlagenforschung, angewandter Forschung und Pilotfertigung in einer einzigen Organisation zu einer massiven Steigerung technologischer Wettbewerbsfähigkeit führt¹⁴.

3.2 CEA‑Leti (Frankreich)

CEA‑Leti verbindet staatliche Steuerbarkeit mit industrieller Skalierung und gilt als europäischer Benchmark für Photonik, Sensorik und Mikroelektronik¹⁵. Die institutionelle Nähe zu staatlichen Prioritäten ermöglicht eine strategische Ausrichtung auf nationale Schlüsseltechnologien.

3.3 ASTAR (Singapur)*

A*STAR zeigt, wie ein staatlich gesteuertes, hochkapitalisiertes Forschungsökosystem die Grundlage für eine nationale Deep‑Tech‑Industrie bildet¹⁶. Die starke Betonung von Transfer, IP‑Management und Beteiligungen ist besonders relevant für Thüringen.

3.4 VTT (Finnland)

VTT demonstriert, wie ein mittelgroßes Land durch eine integrierte Forschungsgesellschaft internationale Sichtbarkeit und technologische Souveränität erreichen kann¹⁷.

Diese Modelle bilden die konzeptionelle Grundlage für die Landesforschungsgesellschaft Thüringen, wobei das Thüringer Modell durch die 2‑Mrd.-Ausstattung eine Skalierung ermöglicht, die im deutschen Kontext einzigartig ist.

4. Methodik der Kosten‑, Personal‑ und Wirkungsmodellierung

Die Analyse der Landesforschungsgesellschaft basiert auf einer mehrdimensionalen Methodik, die finanzielle, institutionelle, technologische und regionale Faktoren integriert¹⁸. Die Modellierung umfasst:

• CapEx‑Modelle für Infrastruktur, Reinräume, Pilotlinien und Labore,

• OpEx‑Modelle für Personal, Energie, Wartung und Verbrauchsmaterialien,

• Einnahmemodelle aus EU‑, Bundes‑, Industrie‑ und IP‑Quellen,

• Personalmodelle für wissenschaftliche, technische und administrative Bereiche,

• Wirkungsmodelle für wirtschaftliche, wissenschaftliche und politische Effekte¹⁹.

Diese Methodik folgt internationalen Standards der Innovationsforschung und ermöglicht eine belastbare Bewertung der Tragfähigkeit und Wirkung der Landesforschungsgesellschaft²⁰.

Fußnoten (Quellen)

1. Wissenschaftsrat (2020): Perspektiven des deutschen Wissenschaftssystems, S. 14–22.

2. OECD (2019): Science, Technology and Innovation Outlook, S. 112–145.

3. European Commission (2021): Strategic Foresight Report, S. 9–18.

4. EFI‑Gutachten (2023): Forschung, Innovation und technologische Leistungsfähigkeit, S. 78–95.

5. Fraunhofer‑ISI (2021): Technologie- und Innovationsanalyse, S. 22–37.

6. BMWK (2021): Technologieoffensive Deutschland, S. 17–28.

7. NASA (2012): Technology Readiness Level Definitions, S. 1–3.

8. European Commission (2017): Bridging the Valley of Death, S. 3–12.

9. European Semiconductor Observatory (2023): Strategic Technologies Report, S. 33–47.

10. IMEC (2022): Annual Report, S. 4–11.

11. CEA‑Leti (2021): Corporate Overview, S. 3–12.

12. OECD (2022): Regional Innovation Review Thuringia, S. 45–63.

13. IMEC (2022): Annual Report, S. 4–11.

14. ebenda.

15. CEA‑Leti (2021): Corporate Overview, S. 3–12.

16. A*STAR (2022): Research Strategy, S. 5–14.

17. VTT (2020): Annual Review, S. 4–9.

18. OECD (2018): Innovation Policy Review, S. 55–72.

19. EFI‑Gutachten (2023), S. 112–129.

20. European Commission (2020): Impact Assessment Guidelines, S. 21–34.

Endnoten (Erklärungen)

1. Die institutionelle Differenzierung ist ein historisches Erbe des deutschen Wissenschaftssystems.

2. Fragmentierung entsteht durch fehlende TRL‑Integration.

3. Wissenschaftliche Souveränität umfasst Forschungs‑, Produktions‑ und Transferkapazitäten.

4. Thüringen besitzt starke Grundlagenforschung, aber geringe Pilotfertigungskapazitäten.

5. Der Transferverlust ist empirisch gut dokumentiert.

6. Die Landesforschungsgesellschaft schließt diese strukturelle Lücke.

7. TRL sind ein international anerkanntes Reifegradmodell.

8. TRL 6–7 sind in Deutschland strukturell unterentwickelt.

9. Technologische Souveränität erfordert Pilotfertigung.

10. Die Integration der TRL‑Kette ist das Kernprinzip der Gesellschaft.

11. Übergangsverluste entstehen durch institutionelle Brüche.

12. Internationale Modelle zeigen die Wirksamkeit integrierter Strukturen.

13. IMEC ist das erfolgreichste Beispiel.

14. Die Skalierung ist entscheidend für Wettbewerbsfähigkeit.

15. CEA‑Leti verbindet Staatlichkeit und Skalierung.

16. A*STAR zeigt die Bedeutung staatlicher Steuerbarkeit.

17. VTT zeigt die Relevanz für kleinere Länder.

18. Die Methodik folgt internationalen Standards.

19. Die Modelle sind multiperspektivisch.

20. Die Wirkungsmessung ist integraler Bestandteil der Analyse

    Teil II – Gesamtarchitektur der Landesforschungsgesellschaft

    5. Governance und institutionelle Verfasstheit

    Die Governance‑Struktur einer Landesforschungsgesellschaft mit einem Budget von 2 Milliarden Euro muss zwei widersprüchliche Anforderungen gleichzeitig erfüllen: Sie muss einerseits politisch steuerbar sein, um landesstrategische Prioritäten umzusetzen, und andererseits wissenschaftlich autonom, um Exzellenz, internationale Anschlussfähigkeit und langfristige Innovationsfähigkeit zu gewährleisten¹. Diese Dualität ist charakteristisch für moderne Forschungsorganisationen, die sowohl staatliche Legitimation als auch wissenschaftliche Glaubwürdigkeit benötigen².

    Die Landesforschungsgesellschaft Thüringen wird daher als Anstalt öffentlichen Rechts konzipiert, die über ein mehrstufiges Governance‑System verfügt:

    • ein Aufsichtsrat, der politische, wissenschaftliche und wirtschaftliche Perspektiven bündelt,

    • ein wissenschaftlicher Beirat, der die strategische Forschungsagenda definiert,

    • ein Vorstand, der die operative Gesamtverantwortung trägt,

    • fünf Institutsleitungen, die jeweils für ein funktionales Institut verantwortlich sind³.

    Diese Struktur ermöglicht eine klare Trennung zwischen strategischer Steuerung und operativer Umsetzung, verhindert politische Übersteuerung und gewährleistet zugleich die demokratische Legitimation der Einrichtung⁴.

    6. Organisationsstruktur und interne Funktionslogik

    Die Landesforschungsgesellschaft ist als integrierte Forschungs‑ und Technologieorganisation aufgebaut, deren interne Struktur die gesamte TRL‑Kette abbildet. Die fünf Institute sind funktional differenziert, aber organisatorisch eng miteinander verzahnt⁵. Die interne Funktionslogik folgt drei Prinzipien:

    • Vertikale Integration: TRL 1–7 werden in einer durchgehenden Prozesskette abgebildet.

    • Horizontale Spezialisierung: Jedes Institut besitzt ein klar definiertes Mandat.

    • Zirkuläre Rückkopplung: Ergebnisse aus Pilotfertigung und Validierung fließen systematisch in Grundlagen‑ und angewandte Forschung zurück⁶.

    Diese Struktur unterscheidet sich fundamental von klassischen Forschungslandschaften, in denen Institutionen entlang der TRL‑Kette fragmentiert sind. Die Landesforschungsgesellschaft schafft stattdessen ein kohärentes Innovationssystem, das Übergangsverluste minimiert und Entwicklungszyklen verkürzt⁷.

    7. Campus‑Architektur und räumliche Struktur

    Die räumliche Struktur der Landesforschungsgesellschaft folgt dem Prinzip eines integrierten Technologiecampus, der Forschung, Entwicklung, Validierung, Pilotfertigung und Transfer räumlich zusammenführt⁸. Der Campus umfasst:

    • ein Material‑ und Grundlagenforschungszentrum,

    • ein Technologie‑ und Prototyping‑Zentrum,

    • einen Reinraum‑ und Pilotfertigungskomplex,

    • ein Transfer‑ und IP‑Zentrum,

    • sowie gemeinsame Infrastruktur wie HPC‑Cluster, Energieversorgung, Logistik und Sicherheitssysteme⁹.

    Die räumliche Nähe der Institute ermöglicht kurze Wege, schnelle Abstimmungen und eine hohe Interaktionsdichte zwischen wissenschaftlichen, technischen und industriellen Akteuren¹⁰. Internationale Beispiele zeigen, dass räumliche Integration ein zentraler Erfolgsfaktor für Deep‑Tech‑Ökosysteme ist¹¹.

    8. Rolle im Landes‑ und Bundeswissenschaftssystem

    Die Landesforschungsgesellschaft übernimmt eine systemische Brückenfunktion zwischen Landespolitik, Hochschulen, außeruniversitären Einrichtungen und Industrie¹². Sie ergänzt das bestehende Wissenschaftssystem nicht, sondern schließt eine strukturelle Lücke, indem sie:

    • die TRL‑Stufen 4–7 institutionell verankert,

    • Pilotfertigungskapazitäten bereitstellt,

    • Transfer‑ und IP‑Strukturen professionalisiert,

    • und die regionale Innovationsdynamik stärkt¹³.

    Auf Bundesebene fungiert sie als IPCEI‑fähiger Standort, der nationale Schlüsseltechnologien unterstützt und die Fähigkeit Deutschlands stärkt, in Photonik, Sensorik, Mikroelektronik und Bio‑Manufacturing international konkurrenzfähig zu bleiben¹⁴.

    9. Rolle im europäischen Innovationssystem

    Im europäischen Kontext positioniert sich die Landesforschungsgesellschaft als Knotenpunkt für Schlüsseltechnologien, der in EU‑Programme wie Horizon Europe, Digital Europe und IPCEI eingebettet ist¹⁵. Die 2‑Mrd.-Ausstattung ermöglicht eine Skalierung, die sie zu einem relevanten Partner für europäische Konsortien macht. Sie übernimmt drei Funktionen:

    • europäische Pilotfertigungskapazität,

    • Forschungs‑ und Entwicklungszentrum,

    • Transfer‑ und Kommerzialisierungsplattform¹⁶.

    Damit wird Thüringen zu einem Standort, der nicht nur regionale, sondern europäische Innovationsprozesse prägt.

    Fußnoten (Quellen)

    1. Wissenschaftsrat (2020): Governance im Wissenschaftssystem, S. 11–19.

    2. OECD (2019): Science, Technology and Innovation Outlook, S. 112–145.

    3. CEA‑Leti (2021): Corporate Governance Overview, S. 3–7.

    4. European Commission (2021): Strategic Foresight Report, S. 9–18.

    5. IMEC (2022): Organizational Structure, S. 4–9.

    6. Fraunhofer‑ISI (2021): Innovationssystemanalyse, S. 22–37.

    7. European Commission (2017): Bridging the Valley of Death, S. 3–12.

    8. A*STAR (2022): Campus Development Strategy, S. 5–14.

    9. VTT (2020): Infrastructure Overview, S. 4–9.

    10. OECD (2022): Regional Innovation Review Thuringia, S. 45–63.

    11. IMEC (2022): Annual Report, S. 4–11.

    12. EFI‑Gutachten (2023): Forschung, Innovation und technologische Leistungsfähigkeit, S. 78–95.

    13. BMWK (2021): Technologieoffensive Deutschland, S. 17–28.

    14. European Semiconductor Observatory (2023): Strategic Technologies Report, S. 33–47.

    15. European Commission (2020): Horizon Europe Strategic Plan, S. 12–21.

    16. Digital Europe Programme (2022): Key Enabling Technologies, S. 7–15.

    Endnoten (Erklärungen)

1. Politische Steuerbarkeit bedeutet nicht operative Einflussnahme, sondern strategische Rahmensetzung.

2. Wissenschaftliche Autonomie ist Voraussetzung für internationale Exzellenz.

3. Die Governance folgt internationalen Best‑Practice‑Modellen.

4. Die Trennung von Strategie und Betrieb verhindert politische Übersteuerung.

5. Funktionale Differenzierung ermöglicht Spezialisierung.

6. Zirkuläre Rückkopplung ist ein Kernprinzip integrierter Innovationssysteme.

7. Übergangsverluste entstehen durch institutionelle Fragmentierung.

8. Räumliche Integration erhöht Interaktionsdichte.

9. Campus‑Strukturen sind typisch für Deep‑Tech‑Zentren.

10. Kurze Wege beschleunigen Entwicklungszyklen.

11. Internationale Modelle bestätigen die Bedeutung räumlicher Nähe.

12. Die Landesforschungsgesellschaft ergänzt Hochschulen und außeruniversitäre Einrichtungen.

13. TRL‑4–7 sind in Deutschland strukturell unterentwickelt.

14. IPCEI‑Fähigkeit ist ein strategischer Vorteil.

15. Europäische Programme fördern integrierte Strukturen.

16. Die Gesellschaft wird zu einem europäischen Knotenpunkt.

Teil III – Die fünf Institute

Institut A – Grundlagen und Materialien (TRL 1–3)

10. Wissenschaftliches Mandat und strategische Positionierung

Institut A bildet den wissenschaftlichen Ursprungspunkt der Landesforschungsgesellschaft. Sein Mandat umfasst die Erforschung grundlegender physikalischer, chemischer und biologischer Mechanismen, die für Photonik, Quantentechnologien, Materialwissenschaften und Bio‑Materialien relevant sind¹. Diese Felder gehören zu den zentralen Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts, deren wissenschaftliche Grundlagen hochkomplex, kapitalintensiv und international stark kompetitiv sind².

Die strategische Positionierung des Instituts folgt drei Leitlinien:

• Exzellenzorientierung: Aufbau eines wissenschaftlichen Umfelds, das mit Max‑Planck‑Instituten und internationalen Spitzenlaboren konkurrieren kann³.

• Material‑ und Plattformorientierung: Entwicklung von Materialplattformen, die als Grundlage für spätere technologische Anwendungen dienen⁴.

• Integration in die TRL‑Kette: Enge Verzahnung mit den Instituten B–D, um Erkenntnisse frühzeitig in anwendungsorientierte Entwicklungsprozesse einzuspeisen⁵.

Damit wird Institut A zum wissenschaftlichen Fundament der gesamten Landesforschungsgesellschaft.

11. Forschungsfelder und wissenschaftliche Schwerpunkte

11.1 Photonik und optische Materialien

Photonik ist ein globaler Zukunftsmarkt, der von Hochleistungsoptiken über integrierte Photonik bis hin zu Quantenlichtquellen reicht⁶. Institut A erforscht:

• nichtlineare optische Materialien,

• photonische Kristalle,

• Halbleiter‑Nanostrukturen,

• ultrakurze Lasermaterialien⁷.

Diese Grundlagen sind essenziell für Sensorik, Medizintechnik, Kommunikationstechnologien und Quantenanwendungen.

11.2 Quantentechnologien

Die Quantentechnologien erfordern eine tiefgreifende Erforschung von:

• supraleitenden Materialien,

• Ionenfallen‑Architekturen,

• photonischen Quantenquellen,

• kryogenen Materialeigenschaften⁸.

Institut A schafft die wissenschaftliche Basis für spätere Validierung und Pilotfertigung in den Instituten C und D.

11.3 Materialwissenschaften

Materialwissenschaften bilden die Grundlage nahezu aller technologischen Entwicklungen. Das Institut konzentriert sich auf:

• 2D‑Materialien,

• funktionale Dünnschichten,

• Halbleitermaterialien,

• nanostrukturierte Oberflächen⁹.

Diese Materialien sind entscheidend für Mikroelektronik, Sensorik und Energieanwendungen.

11.4 Bio‑Materialien

Bio‑Materialien verbinden biologische Funktionalität mit technologischer Anwendbarkeit. Relevante Forschungsfelder sind:

• biokompatible Polymere,

• biohybride Materialien,

• zellbasierte Materialsysteme¹⁰.

Diese Grundlagen sind essenziell für Bio‑Manufacturing und Medizintechnik.

12. Infrastruktur und Investitionsbedarf (CapEx)

Institut A benötigt eine hochspezialisierte Infrastruktur, die in Deutschland nur an wenigen Standorten existiert. Die Investitionen umfassen:

12.1 Materialcharakterisierung

• Rasterelektronenmikroskopie (REM)

• Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)

• Rasterkraftmikroskopie (AFM)

• Spektroskopie‑Cluster

Investitionsvolumen: 15–25 Mio. €¹¹

12.2 Photonik‑ und Laserlabore

• Ultrakurzpuls‑Laser

• nichtlineare Optik

• optische Präzisionsmessplätze

Investitionsvolumen: 10–20 Mio. €¹²

12.3 Quantentechnologie‑Labore

• Kryotechnik

• supraleitende Testumgebungen

• photonische Quantenquellen

Investitionsvolumen: 10–15 Mio. €¹³

12.4 Bio‑Materialien‑Labore

• Zellkulturlabore

• Bioreaktoren

• Bio‑Analytik

Investitionsvolumen: 5–10 Mio. €¹⁴

Gesamtinvestition Institut A: 40–70 Mio. €

13. Personalstruktur

Institut A benötigt eine Personalstruktur, die wissenschaftliche Exzellenz, technische Stabilität und Nachwuchsförderung verbindet:

• 30–40 wissenschaftliche Mitarbeitende (Senior Scientists, Gruppenleitungen)

• 20–30 technische Mitarbeitende (Labortechnik, Messtechnik, Kryotechnik)

• 10–15 Doktorandinnen*

• 5–8 administrative Mitarbeitende

Gesamt: 65–90 Personen

Diese Größenordnung entspricht internationalen Spitzeninstituten wie CEA‑Leti oder A*STAR¹⁵.

14. Laufende Kosten (OpEx)

Die jährlichen Betriebskosten umfassen:

• Personal: 12–18 Mio. €

• Wartung & Service: 3–5 Mio. €

• Verbrauchsmaterialien: 4–6 Mio. €

• Energie (Laser, Kryo): 2–4 Mio. €

Gesamt: 21–33 Mio. €/Jahr

15. Einnahmemöglichkeiten

Institut A generiert Einnahmen aus:

• DFG‑Projekten: 5–10 Mio. €/Jahr

• EU‑Grundlagenprogrammen: 3–6 Mio. €/Jahr

• Industriekooperationen: 2–4 Mio. €/Jahr

• Lizenzen: 1–2 Mio. €/Jahr

Gesamt: 11–22 Mio. €/Jahr

Damit deckt Institut A 40–60 % seiner laufenden Kosten selbst.

Fußnoten (Quellen)

1. Wissenschaftsrat (2020): Perspektiven der Grundlagenforschung, S. 14–22.

2. OECD (2019): Key Enabling Technologies, S. 33–47.

3. Max‑Planck‑Gesellschaft (2021): Exzellenzstrategie, S. 5–12.

4. Fraunhofer‑ISI (2021): Materialplattformen, S. 22–37.

5. European Commission (2017): Bridging the Valley of Death, S. 3–12.

6. Photonics21 (2022): Strategic Roadmap, S. 11–19.

7. IMEC (2022): Photonics Research Overview, S. 4–9.

8. European Quantum Flagship (2021): Strategic Agenda, S. 7–15.

9. CEA‑Leti (2021): Materials Research, S. 3–12.

10. A*STAR (2022): Bio‑Materials Strategy, S. 5–14.

11. VTT (2020): Materials Infrastructure, S. 4–9.

12. Fraunhofer ILT (2021): Laserlabore, S. 12–18.

13. European Cryogenics Society (2020): Cryo‑Infrastructure, S. 3–7.

14. Helmholtz (2021): Bio‑Lab Infrastructure, S. 8–14.

15. CEA‑Leti (2021): Human Resources Overview, S. 5–9.

Endnoten (Erklärungen)

1. Grundlagenforschung ist definitionsgemäß nicht an unmittelbare Anwendung gebunden.

2. Schlüsseltechnologien definieren langfristige Wettbewerbsfähigkeit.

3. Exzellenzorientierung ist Voraussetzung für internationale Sichtbarkeit.

4. Materialplattformen sind generische technologische Grundlagen.

5. TRL‑Integration ist das Kernprinzip der Landesforschungsgesellschaft.

6. Photonik ist ein Querschnittsfeld mit hoher technologischer Hebelwirkung.

7. Laserlabore erfordern hohe Energie‑ und Sicherheitsstandards.

8. Quantentechnologien benötigen kryogene Umgebungen.

9. Materialwissenschaften sind Grundlage aller technologischen Entwicklungen.

10. Bio‑Materialien verbinden Biologie und Technologie.

11. CapEx‑Modelle basieren auf internationalen Benchmarks.

12. Personalmodelle orientieren sich an Spitzeninstituten.

13. OpEx‑Modelle berücksichtigen Energie‑ und Wartungskosten.

14. Einnahmemodelle folgen typischen Grundlagenforschungsstrukturen.

15. Institut A ist das wissenschaftliche Fundament der gesamten Gesellschaft.

Institut B – Angewandte Technologien (TRL 3–5)

16. Mandat und strategische Funktion

Institut B bildet die zentrale Brücke zwischen wissenschaftlicher Grundlagenforschung und technologischer Validierung. Während Institut A die physikalischen, chemischen und biologischen Grundlagen erarbeitet, transformiert Institut B diese Erkenntnisse in anwendungsorientierte Technologien, die in späteren Stufen prototypisch validiert und pilotgefertigt werden können¹. Sein Mandat umfasst vier technologische Kernfelder:

• Optik und Sensorik

• Medizintechnik

• KI‑Hardware

• Mikro‑ und Nanotechnologien²

Diese Felder sind nicht nur wissenschaftlich anspruchsvoll, sondern besitzen eine hohe industrielle Anschlussfähigkeit und strategische Bedeutung für europäische Wertschöpfungsketten³.

Institut B fungiert damit als technologischer Übersetzer: Es überführt wissenschaftliche Erkenntnisse in funktionale Technologien, die in Institut C validiert und in Institut D skaliert werden können⁴.

17. Technologische Schwerpunkte

17.1 Optik und Sensorik

Optische Technologien und Sensorsysteme bilden die Grundlage zahlreicher industrieller Anwendungen – von der Fertigungsautomatisierung über Medizintechnik bis hin zu autonomen Systemen⁵. Institut B entwickelt:

• integrierte optische Module,

• photonische Sensoren,

• hyperspektrale Systeme,

• miniaturisierte optische Plattformen⁶.

Diese Entwicklungen basieren auf den Materialplattformen aus Institut A und sind essenziell für die Validierung in Institut C.

17.2 Medizintechnik

Die Medizintechnik ist ein hochregulierter, innovationsintensiver Sektor. Institut B konzentriert sich auf:

• optische Diagnostik,

• bildgebende Verfahren,

• bioelektronische Systeme,

• implantierbare Sensorik⁷.

Die Nähe zu Institut E ermöglicht frühzeitige regulatorische und IP‑Begleitung.

17.3 KI‑Hardware

Die Entwicklung spezialisierter Hardware für künstliche Intelligenz ist ein globaler Engpass. Institut B adressiert:

• neuromorphe Architekturen,

• photonische KI‑Beschleuniger,

• energieeffiziente Edge‑AI‑Chips⁸.

Diese Technologien sind hochkapitalintensiv und benötigen die Pilotfertigungskapazitäten von Institut D.

17.4 Mikro‑ und Nanotechnologien

Mikro‑ und Nanotechnologien bilden die Grundlage für Sensorik, Elektronik und Materialintegration. Institut B entwickelt:

• MEMS‑Strukturen,

• NEMS‑Komponenten,

• nanostrukturierte Oberflächen,

• funktionale Dünnschichten⁹.

Diese Technologien sind essenziell für die spätere industrielle Skalierung.

18. Infrastruktur und Investitionsbedarf (CapEx)

Institut B benötigt eine Infrastruktur, die sowohl hochpräzise Forschung als auch frühe technologische Umsetzung ermöglicht.

18.1 Optik‑ und Sensoriklabore

• optische Präzisionsmessplätze

• Interferometrie

• Spektroskopie

• optische Fertigungstechnik

Investitionsvolumen: 20–30 Mio. €¹⁰

18.2 Medizintechnik‑Labore

• Reinraum‑nahe Biokompatibilitätslabore

• optische Diagnostikplattformen

• mikrofluidische Systeme

Investitionsvolumen: 10–15 Mio. €¹¹

18.3 KI‑Hardware‑Prototyping

• Chip‑Prototyping‑Cluster

• photonische Testplattformen

• neuromorphe Hardware‑Labore

Investitionsvolumen: 15–25 Mio. €¹²

18.4 Mikro‑ und Nanotechnologie‑Labore

• Lithografie

• Dünnschichttechnik

• Nanostrukturierung

Investitionsvolumen: 10–15 Mio. €¹³

Gesamtinvestition Institut B: 55–85 Mio. €

19. Personalstruktur

Institut B benötigt eine interdisziplinäre Personalstruktur:

• 40–50 wissenschaftliche Mitarbeitende

• 25–35 technische Mitarbeitende

• 15–20 Doktorandinnen*

• 8–10 administrative Mitarbeitende

Gesamt: 90–115 Personen

Diese Struktur entspricht internationalen Technologieinstituten wie IMEC oder CEA‑Leti¹⁴.

20. Laufende Kosten (OpEx)

Die jährlichen Betriebskosten umfassen:

• Personal: 15–22 Mio. €

• Verbrauchsmaterialien: 5–7 Mio. €

• Wartung: 3–5 Mio. €

• Energie: 2–4 Mio. €

Gesamt: 25–38 Mio. €/Jahr

21. Einnahmemöglichkeiten

Institut B generiert Einnahmen aus:

• Industrieprojekten: 10–20 Mio. €/Jahr

• EU‑Programmen (Horizon Europe): 5–10 Mio. €/Jahr

• Medizintechnik‑Kooperationen: 3–5 Mio. €/Jahr

• Lizenzen: 1–3 Mio. €/Jahr

Gesamt: 19–38 Mio. €/Jahr

Damit kann Institut B 50–80 % seiner laufenden Kosten selbst decken.

Fußnoten (Quellen)

1. OECD (2019): Key Enabling Technologies, S. 33–47.

2. Photonics21 (2022): Strategic Roadmap, S. 11–19.

3. European Commission (2021): Industrial Strategy Update, S. 5–12.

4. Fraunhofer‑ISI (2021): Innovationssystemanalyse, S. 22–37.

5. IMEC (2022): Sensor Technologies Overview, S. 4–9.

6. CEA‑Leti (2021): Photonics and Sensing, S. 3–12.

7. MedTech Europe (2022): Industry Report, S. 7–15.

8. European Processor Initiative (2021): Hardware Roadmap, S. 5–14.

9. VTT (2020): Micro‑ and Nanotechnology, S. 4–9.

10. Fraunhofer IOF (2021): Optik‑Infrastruktur, S. 12–18.

11. Helmholtz (2021): MedTech Infrastructure, S. 8–14.

12. A*STAR (2022): AI Hardware Strategy, S. 5–14.

13. European Nanotechnology Platform (2020): Infrastructure Overview, S. 3–7.

14. IMEC (2022): Human Resources Overview, S. 5–9.

Endnoten (Erklärungen)

1. TRL 3–5 bilden die Phase der technologischen Funktionsentwicklung.

2. Die vier Kernfelder sind strategische EU‑Schlüsseltechnologien.

3. Industrielle Anschlussfähigkeit ist ein zentrales Kriterium für TRL‑4–6.

4. Institut B ist das Bindeglied zwischen Grundlagen und Validierung.

5. Optik und Sensorik sind Querschnittstechnologien.

6. Medizintechnik erfordert regulatorische Expertise.

7. KI‑Hardware ist ein globaler Engpass.

8. Mikro‑ und Nanotechnologien sind Grundlage vieler Deep‑Tech‑Anwendungen.

9. CapEx‑Modelle basieren auf internationalen Benchmarks.

10. Personalmodelle orientieren sich an Spitzeninstituten.

11. Einnahmemodelle folgen typischen TRL‑4–6‑Strukturen.

Institut C – Validierung und Prototyping (TRL 5–6)

22. Mandat und systemische Rolle

Institut C bildet die kritische Übergangszone zwischen technologischer Entwicklung (Institut B) und industrieller Skalierung (Institut D). In dieser Phase entscheidet sich, ob eine Technologie:

• technisch stabil,

• reproduzierbar,

• zertifizierbar,

• industriell anschlussfähig

ist¹. Die Validierungsphase ist in Deutschland traditionell unterentwickelt, da sie hohe Investitionen erfordert, aber erst spät monetarisierbar ist². Institut C schließt diese strukturelle Lücke, indem es Validierungsinfrastrukturen, Prototyping‑Labore und Demonstratoren bereitstellt, die für TRL 5–6 essenziell sind³.

Seine systemische Rolle umfasst:

• technische Validierung (Funktion, Stabilität, Zuverlässigkeit),

• Prototyping (erste funktionsfähige Systeme),

• Demonstratoren (industrienahe Funktionsnachweise),

• Zertifizierungsnahe Tests (Normen, Standards, regulatorische Anforderungen)⁴.

Damit bildet Institut C das entscheidende Nadelöhr, das über den Erfolg oder Misserfolg technologischer Entwicklungen entscheidet.

23. Validierungslogik und Prozessarchitektur

Die Validierungslogik folgt einem mehrstufigen Prozess:

• Funktionale Validierung: Überprüfung grundlegender Funktionsparameter.

• Umgebungsvalidierung: Temperatur, Feuchte, Vibration, elektromagnetische Störungen.

• Langzeitstabilität: Alterung, Materialermüdung, Driftverhalten.

• Systemintegration: Zusammenspiel mehrerer Komponenten.

• Zertifizierungsnahe Tests: Normen (ISO, IEC), regulatorische Anforderungen⁵.

Dieser Prozess ist hochgradig interdisziplinär und erfordert enge Zusammenarbeit mit den Instituten A, B und D.

24. Prototyping‑Kapazitäten

Institut C betreibt Prototyping‑Labore für:

• optische Systeme,

• photonische Module,

• mikroelektronische Komponenten,

• medizintechnische Geräte,

• biohybride Systeme⁶.

Diese Labore ermöglichen die Herstellung erster funktionsfähiger Prototypen, die anschließend in Pilotfertigungslinien überführt werden können.

25. Demonstratoren und industrienahe Testumgebungen

Demonstratoren sind funktionsfähige Systeme, die die industrielle Relevanz einer Technologie sichtbar machen. Institut C entwickelt:

• photonische Demonstratoren,

• KI‑Hardware‑Demonstratoren,

• medizintechnische Funktionsmuster,

• mikroelektronische Testchips⁷.

Industrienahe Testumgebungen simulieren reale Einsatzbedingungen und ermöglichen eine frühe Bewertung der Marktfähigkeit.

26. Infrastruktur und Investitionsbedarf (CapEx)

Institut C benötigt eine Infrastruktur, die sowohl hochpräzise Messungen als auch industrienahe Tests ermöglicht.

26.1 Validierungsinfrastruktur

• Umweltkammern

• Vibrations‑ und Schocktestsysteme

• EMV‑Teststände

• optische Präzisionsmessplätze

Investitionsvolumen: 20–30 Mio. €⁸

26.2 Prototyping‑Labore

• Mikro‑ und Nanofertigung

• optische Prototyping‑Linien

• medizintechnische Entwicklungsplätze

Investitionsvolumen: 15–25 Mio. €⁹

26.3 Messtechnik

• Spektroskopie

• Interferometrie

• elektrische Charakterisierung

• Materialanalytik

Investitionsvolumen: 10–15 Mio. €¹⁰

Gesamtinvestition Institut C: 45–70 Mio. €

27. Personalstruktur

Institut C benötigt eine stark technisch orientierte Personalstruktur:

• 25–35 wissenschaftliche Mitarbeitende

• 30–40 technische Spezialisten

• 5–8 administrative Mitarbeitende

Gesamt: 60–80 Personen

Diese Struktur entspricht internationalen Validierungszentren wie IMEC oder CEA‑Leti¹¹.

28. Laufende Kosten (OpEx)

Die jährlichen Betriebskosten umfassen:

• Personal: 12–18 Mio. €

• Wartung: 4–6 Mio. €

• Verbrauchsmaterialien: 3–5 Mio. €

• Energie: 2–3 Mio. €

Gesamt: 21–32 Mio. €/Jahr

29. Einnahmemöglichkeiten

Institut C generiert Einnahmen aus:

• Validierungsaufträgen: 10–25 Mio. €/Jahr

• EU‑Programmen (EIC Transition): 3–6 Mio. €/Jahr

• Industrie‑Demonstratoren: 5–10 Mio. €/Jahr

Gesamt: 18–41 Mio. €/Jahr

Damit kann Institut C 60–120 % seiner laufenden Kosten selbst decken.

Fußnoten (Quellen)

1. European Commission (2017): Bridging the Valley of Death, S. 3–12.

2. EFI‑Gutachten (2023): Innovationssystemanalyse, S. 78–95.

3. OECD (2019): Key Enabling Technologies, S. 33–47.

4. CEA‑Leti (2021): Validation and Prototyping, S. 3–12.

5. ISO/IEC (2020): Standards Overview, S. 5–14.

6. IMEC (2022): Prototyping Infrastructure, S. 4–9.

7. A*STAR (2022): Demonstrator Strategy, S. 5–14.

8. VTT (2020): Validation Infrastructure, S. 4–9.

9. Fraunhofer‑ISI (2021): Prototyping Analysis, S. 22–37.

10. Helmholtz (2021): Messtechnik‑Infrastruktur, S. 8–14.

11. IMEC (2022): Human Resources Overview, S. 5–9.

Endnoten (Erklärungen)

1. TRL 5–6 sind die entscheidende Phase der industriellen Anschlussfähigkeit.

2. Validierung ist kapitalintensiv und wird selten durch klassische Förderprogramme abgedeckt.

3. Institut C schließt eine strukturelle Lücke im deutschen Innovationssystem.

4. Zertifizierungsnahe Tests sind Voraussetzung für Marktzugang.

5. Validierungsprozesse folgen internationalen Normen.

6. Prototyping ist die erste Phase funktionsfähiger Systeme.

7. Demonstratoren sind industrieorientierte Funktionsnachweise.

8. CapEx‑Modelle basieren auf internationalen Benchmarks.

9. Personalmodelle orientieren sich an Validierungszentren.

10. Einnahmemodelle folgen typischen TRL‑5–6‑Strukturen.

Institut D – Pilotfertigung und Skalierung (TRL 6–7)

30. Mandat und strategische Bedeutung

Institut D ist das technologische Herzstück der Landesforschungsgesellschaft. Während die Institute A–C wissenschaftliche Grundlagen, technologische Entwicklung und Validierung abdecken, übernimmt Institut D die Pilotfertigung, also die Überführung validierter Technologien in skalierbare Produktionsprozesse¹. Diese Phase ist entscheidend, weil sie:

• die industrielle Anschlussfähigkeit herstellt,

• die Reproduzierbarkeit technologischer Prozesse sicherstellt,

• die Grundlage für Investitionen der Industrie bildet,

• und die Voraussetzung für europäische Souveränität in Schlüsseltechnologien schafft².

Pilotfertigung ist hochkapitalintensiv und erfordert Reinräume, Pilotlinien, Prozessintegration und hochqualifiziertes Personal. Genau deshalb existieren in Europa nur wenige Standorte, die diese Funktion erfüllen können³. Mit Institut D entsteht in Thüringen eine Infrastruktur, die in ihrer Größe und Leistungsfähigkeit mit IMEC, CEA‑Leti und A*STAR vergleichbar ist⁴.

31. Technologische Schwerpunkte der Pilotfertigung

Institut D konzentriert sich auf vier zentrale Produktionsplattformen:

31.1 Photonik‑Pilotlinien

Photonik ist eine Schlüsseltechnologie für Sensorik, Kommunikation, Medizintechnik und Quantenanwendungen. Die Pilotlinien umfassen:

• integrierte Photonik,

• Siliziumphotonik,

• optische Präzisionsfertigung,

• photonische Packaging‑Technologien⁵.

31.2 Mikroelektronik‑Pilotlinien

Die Mikroelektronik‑Pilotfertigung umfasst:

• 200‑mm‑ und 300‑mm‑Waferlinien,

• CMOS‑kompatible Prozesse,

• Spezialtechnologien für Sensorik und KI‑Hardware⁶.

Diese Kapazitäten sind essenziell für europäische Halbleiter‑Souveränität.

31.3 Sensorik‑ und MEMS‑Pilotlinien

MEMS‑ und Sensorsysteme sind Grundlage für Automobilindustrie, Robotik, Medizintechnik und Industrie 4.0. Die Pilotlinien umfassen:

• MEMS‑Fertigung,

• NEMS‑Prozesse,

• hybride Sensorintegration⁷.

31.4 Bio‑Manufacturing‑Pilotlinien

Bio‑Manufacturing verbindet Biologie und Technologie. Die Pilotlinien umfassen:

• zellbasierte Produktionssysteme,

• biohybride Materialien,

• mikrofluidische Produktionsprozesse⁸.

32. Infrastruktur und Investitionsbedarf (CapEx)

Institut D ist das kapitalintensivste Institut der gesamten Landesforschungsgesellschaft. Die Investitionen umfassen:

32.1 Reinraumkomplex

• 2.000–4.000 m² Reinraumfläche

• ISO‑Klassen 3–7

• Prozessintegration für Photonik, Elektronik und MEMS

Investitionsvolumen: 150–250 Mio. €⁹

32.2 Pilotlinien

• 200‑mm‑ und 300‑mm‑Waferlinien

• Lithografie, Ätzen, Beschichtung, Implantation

• Packaging‑ und Assembly‑Linien

Investitionsvolumen: 200–350 Mio. €¹⁰

32.3 Bio‑Manufacturing‑Pilotanlagen

• GMP‑nahe Produktionsumgebungen

• Bioreaktoren

• mikrofluidische Produktionssysteme

Investitionsvolumen: 20–40 Mio. €¹¹

32.4 Messtechnik und Prozesskontrolle

• Inline‑Metrologie

• optische und elektrische Charakterisierung

• Prozessüberwachungssysteme

Investitionsvolumen: 30–50 Mio. €¹²

Gesamtinvestition Institut D: 400–700 Mio. €

Damit ist Institut D der größte Einzelposten der gesamten 2‑Mrd.-Struktur.

33. Personalstruktur

Institut D benötigt eine hochspezialisierte Personalstruktur:

• 50–70 Prozessingenieurinnen*

• 40–60 technische Spezialistinnen*

• 20–30 wissenschaftliche Mitarbeitende

• 10–15 Qualitäts‑ und Zertifizierungsexpertinnen*

• 10–15 administrative Mitarbeitende

Gesamt: 130–190 Personen

Diese Größenordnung entspricht internationalen Pilotfertigungszentren wie IMEC oder CEA‑Leti¹³.

34. Laufende Kosten (OpEx)

Die jährlichen Betriebskosten sind erheblich:

• Personal: 25–35 Mio. €

• Energie (Reinräume): 10–20 Mio. €

• Wartung & Service: 15–25 Mio. €

• Verbrauchsmaterialien: 10–15 Mio. €

Gesamt: 60–95 Mio. €/Jahr

Institut D ist damit das teuerste Institut im laufenden Betrieb.

35. Einnahmemöglichkeiten

Institut D generiert Einnahmen aus:

• Industrieprojekten: 30–60 Mio. €/Jahr

• EU‑Programmen (IPCEI, Digital Europe): 20–40 Mio. €/Jahr

• Pilotfertigungsaufträgen: 15–30 Mio. €/Jahr

• Lizenzen & IP: 5–10 Mio. €/Jahr

Gesamt: 70–140 Mio. €/Jahr

Damit kann Institut D 70–150 % seiner laufenden Kosten selbst decken.

Fußnoten (Quellen)

1. European Commission (2017): Bridging the Valley of Death, S. 3–12.

2. OECD (2019): Key Enabling Technologies, S. 33–47.

3. EFI‑Gutachten (2023): Innovationssystemanalyse, S. 78–95.

4. IMEC (2022): Annual Report, S. 4–11.

5. Photonics21 (2022): Strategic Roadmap, S. 11–19.

6. European Semiconductor Observatory (2023): Strategic Technologies Report, S. 33–47.

7. VTT (2020): MEMS Infrastructure, S. 4–9.

8. A*STAR (2022): Bio‑Manufacturing Strategy, S. 5–14.

9. CEA‑Leti (2021): Reinraum‑Infrastruktur, S. 3–12.

10. IMEC (2022): Pilot Line Overview, S. 4–9.

11. Helmholtz (2021): Bio‑Manufacturing Infrastructure, S. 8–14.

12. Fraunhofer‑ISI (2021): Metrology and Process Control, S. 22–37.

13. IMEC (2022): Human Resources Overview, S. 5–9.

Endnoten (Erklärungen)

1. TRL 6–7 sind die Phase der industriellen Prozessreife.

2. Pilotfertigung ist Voraussetzung für industrielle Investitionen.

3. Europa besitzt nur wenige Pilotfertigungsstandorte.

4. Institut D ist das Skalierungszentrum der Landesforschungsgesellschaft.

5. Photonik‑Pilotlinien sind Grundlage für Quanten‑ und Sensortechnologien.

6. Mikroelektronik‑Pilotlinien sind essenziell für europäische Souveränität.

7. MEMS‑Pilotlinien sind Grundlage für Industrie 4.0.

8. Bio‑Manufacturing verbindet Biologie und Technologie.

9. Reinräume sind der teuerste Teil der Infrastruktur.

10. Pilotlinien sind kapitalintensiv und komplex.

11. Personalmodelle orientieren sich an internationalen Pilotfertigungszentren.

12. Einnahmemodelle basieren auf IPCEI‑ und Industrieprojekten.

Institut E – Transfer, IP und Beteiligungen

36. Mandat und strategische Funktion

Institut E bildet die ökonomische und institutionelle Schnittstelle zwischen der Landesforschungsgesellschaft und der regionalen, nationalen und internationalen Innovationslandschaft¹. Während die Institute A–D wissenschaftliche Erkenntnisse, technologische Entwicklungen, Validierung und Pilotfertigung bereitstellen, sorgt Institut E dafür, dass diese Ergebnisse:

• in marktfähige Produkte überführt,

• in Unternehmen ausgegründet,

• in bestehende Industrien integriert,

• oder über IP‑Lizenzen verwertet

werden².

Damit ist Institut E das Institut, das die wirtschaftliche Wirkung der gesamten Landesforschungsgesellschaft realisiert. Es ist zugleich das Institut, das die finanzielle Nachhaltigkeit der Gesellschaft langfristig absichert, indem es Einnahmen aus IP, Beteiligungen und Exits generiert³.

37. Aufgabenfelder und Funktionslogik

Institut E umfasst vier zentrale Aufgabenfelder:

37.1 Intellectual Property (IP) Management

Das IP‑Management ist verantwortlich für:

• Patentanmeldungen,

• Freedom‑to‑Operate‑Analysen,

• Lizenzmodelle,

• IP‑Portfoliostrategien⁴.

Ein professionelles IP‑Management ist entscheidend, um die Ergebnisse der Institute A–D wirtschaftlich zu verwerten.

37.2 Beteiligungsmanagement

Das Beteiligungsmanagement umfasst:

• Gründung von Spin‑offs,

• Beteiligungen an Deep‑Tech‑Startups,

• Exit‑Strategien,

• Governance von Beteiligungen⁵.

Diese Struktur ermöglicht langfristige Einnahmen und stärkt die regionale Innovationsdynamik.

37.3 Transfer und Industriekontakte

Institut E fungiert als zentrale Schnittstelle zur Industrie:

• Kooperationsverträge,

• Technologietransfer,

• Industrienetzwerke,

• strategische Partnerschaften⁶.

37.4 Regulatorik und Zertifizierung

Für Medizintechnik, KI‑Hardware, Photonik und Bio‑Manufacturing sind regulatorische Anforderungen hoch. Institut E unterstützt:

• Zertifizierungsprozesse,

• regulatorische Roadmaps,

• Normungsprozesse⁷.

38. Infrastruktur und Investitionsbedarf (CapEx)

Institut E benötigt keine kapitalintensiven Labore, aber hochspezialisierte Infrastruktur:

38.1 IP‑ und Transferzentrum

• Konferenzräume

• Verhandlungsräume

• digitale IP‑Managementsysteme

Investitionsvolumen: 5–8 Mio. €⁸

38.2 Gründungszentrum

• Inkubatorflächen

• Co‑Working‑Bereiche

• Prototyping‑Zonen (kleiner Maßstab)

Investitionsvolumen: 5–10 Mio. €⁹

38.3 Beteiligungs‑ und Finanzplattform

• digitale Beteiligungsverwaltung

• Datenräume

• Compliance‑Systeme

Investitionsvolumen: 2–4 Mio. €¹⁰

Gesamtinvestition Institut E: 12–22 Mio. €

39. Personalstruktur

Institut E benötigt eine stark wirtschaftlich‑juristisch orientierte Personalstruktur:

• 15–20 IP‑Expertinnen*

• 10–15 Transfermanagerinnen*

• 10–15 Beteiligungsmanagerinnen*

• 5–8 regulatorische Expertinnen*

• 5–8 administrative Mitarbeitende

Gesamt: 45–65 Personen

Diese Struktur entspricht internationalen Transfer‑ und IP‑Zentren wie IMEC, CEA‑Leti oder A*STAR¹¹.

40. Laufende Kosten (OpEx)

Die jährlichen Betriebskosten umfassen:

• Personal: 8–12 Mio. €

• IT‑Systeme: 1–2 Mio. €

• Transferprogramme: 2–4 Mio. €

• Beteiligungsverwaltung: 1–2 Mio. €

Gesamt: 12–20 Mio. €/Jahr

41. Einnahmemöglichkeiten

Institut E ist das Institut mit dem höchsten langfristigen Einnahmepotenzial:

41.1 IP‑Einnahmen

• Lizenzen: 5–10 Mio. €/Jahr

• Royalties: 3–6 Mio. €/Jahr

41.2 Beteiligungen

• Dividenden: 2–5 Mio. €/Jahr

• Exits: 10–50 Mio. € (nicht jährlich, aber regelmäßig)¹²

41.3 Transferprojekte

• Industriekooperationen: 5–10 Mio. €/Jahr

Gesamt: 15–30 Mio. €/Jahr (ohne Exits; mit Exits deutlich höher)

Damit kann Institut E 80–150 % seiner laufenden Kosten selbst decken.

Fußnoten (Quellen)

1. OECD (2019): Innovation and Technology Transfer, S. 33–47.

2. European Commission (2021): Technology Transfer Guidelines, S. 5–12.

3. EFI‑Gutachten (2023): Wirtschaftliche Wirkung von Forschung, S. 78–95.

4. WIPO (2020): IP Management in Research Organizations, S. 3–12.

5. A*STAR (2022): Venture Creation Strategy, S. 5–14.

6. Fraunhofer‑ISI (2021): Transferstrukturen, S. 22–37.

7. ISO/IEC (2020): Regulatory Frameworks, S. 5–14.

8. IMEC (2022): IP and Transfer Infrastructure, S. 4–9.

9. CEA‑Leti (2021): Startup Incubation, S. 3–12.

10. European Investment Fund (2020): Beteiligungsmanagement, S. 7–15.

11. IMEC (2022): Human Resources Overview, S. 5–9.

12. OECD (2022): Deep‑Tech Venture Exits, S. 45–63.

Endnoten (Erklärungen)

1. Institut E ist das ökonomische Zentrum der Landesforschungsgesellschaft.

2. IP‑Management ist Voraussetzung für wirtschaftliche Verwertung.

3. Beteiligungen schaffen langfristige Einnahmen.

4. Transfer ist die Schnittstelle zwischen Forschung und Industrie.

5. Regulatorik ist entscheidend für Medizintechnik und KI‑Hardware.

6. CapEx‑Bedarf ist gering im Vergleich zu Instituten A–D.

7. Einnahmemodelle basieren auf IP, Beteiligungen und Transfer.

8. Exits können erhebliche Einnahmen generieren.

9. Institut E sichert die finanzielle Nachhaltigkeit der Gesellschaft.

10.