Gedruckte Intelligenz aus Finnland

Im Spätfrühling, wenn das letzte Eis geschmolzen und die Sonne nur mehr knapp vor Mitternacht kurz hinter dem Horizont verschwindet, erwacht Oulu, die nördlichste Großstadt der EU, erst so richtig. Dann füllen sich die Straßen und Lokale der High-Tech-Stadt mit Studenten, Wissenschaftlern und Unternehmern, um die Zeit des scheinbar unendlichen Sonnenuntergangs auszukosten. Aber auch um neue Visionen Wirklichkeit werden zu lassen.

"Oulu liegt im Mittelpunkt der Welt", kommt Jukka Klemettilä, CEO von Oulu Innovation, der regionalen Entwicklungs- und Innovationsagentur, gleich den Fragen der Journalisten zuvor, warum gerade hier die Wiege der Innovation liegen soll. Rund um Mittsommernacht gilt die zentrale Weltstellung zumindest in einigen Forschungsbereichen, denn dann lockt die nur 200 Kilometer vom Polarkreis entfernte Forschungsmetropole mit zahlreichen Veranstaltungen an den Universitätsinstituten und Forschungsstätten die internationale Forschungselite.

Das große Vorhaben von Oulu ist derzeit aber, die Zukunftstechnologien Bio-, Nano- und Informationstechnologie zusammenzuführen. Neben etablierten Konzernen und Startups forschen und entwickeln hierzu zahlreiche Forschungsinstitute. Die Nano-Technologie zeigt ihre Stärken als "Basis"-Werkstofftechnologie, die mittlerweile schon in vielen Bereichen (Mikrochips, Speicher, etc.) eingesetzt wird. Aber auch Biotechnologie und IT - etwa in Form von Sensoren oder Informationssystemen für die Medizin- oder Umwelttechnik - verschmelzen zusehends.

Technologie-Verschmelzung

Und gerade in diesen konvergenten Produkten und Anwendungen sehen die Innovations- und Standortmanager von Oulu eindeutig die Zukunft. Unter dem Motto "Were Bio Meets Nano and ICT" werden Projekte in diesem Bereich deshalb nun auch verstärkt finanziell gefördert. Einer der Hauptforschungsschwerpunkte, die das Oulu Innovation Centers of Exellence verfolgt und entsprechend finanziell und infrastrukturell fördert, ist die neue Technologie "Printed Intelligence", besser als "Printable Electronics" bekannt.

Denn dieser Technologie wird ein ähnliches Potenzial vorausgesagt wie einst jener Industrie, die mit ihren elektronischen Schaltkreisen die Welt verändert hat. "Wir erwarten uns hier eine ähnliche Entwicklung wie in der Halbleiterindustrie", so Klemettilä. Um aber in diesem vor allem auf Massenprodukte ausgelegten Markt künftig mitspielen zu können, zählt laut Klemettilä vor allem eines: Man muss zu den Schnellsten gehören.

Flexible Wegwerfelektronik

Schon bekannte Anwendungen gibt es bei den "Disposable Electronics", also jenen elektronischen Elementen, die Alltagsgegenstände mit so günstiger Elektronik "intelligent" machen, dass sie ohne weiteres Nachdenken entsorgt werden können. Das können etwa RFID-Tags oder Biosensoren sein, die anzeigen, ob verderbliche Lebensmittel noch frisch sind. Aber die kleinen, sehr kostengünstigen und flexiblen Elemente lassen sich auch für zahlreiche Anwendungen in Stoffen wie Papier, Kleidung etc. integrieren. Dementsprechend groß sind die Erwartungen für das Geschäft. Der Marktforscher NanoMarkets prognostiziert für den Disposable Electronics Markt immerhin ein Volumen von 26,2 Mrs. US-Dollar im Jahr 2015, wovon nicht ganz die Hälfte der funkenden Technologie RFID gegeben wird.

Ein anschauliches Beispiel für die Verschmelzung der Technologien sind etwa kleine Biosensoren, die in der guten alten Zeitung auf die Wetterseite gedruckt werden, um mittels Farbskalen die aktuelle Pollen- und Luftbelastung anzuzeigen. Die Forscher basteln jedenfalls schon an vielen Anwendungen: ob für Sportler (integrierte Pulsmesser, etc.), in der Medizin, der Umweltüberwachung oder für Spiele.

Bis diese einfach aufgedruckte Wegwerfelektronik wirklich marktreif sein wird, dürfte noch einige Zeit vergehen. Neben der Entwicklung neuer organischer elektronischer Elemente im Miniformat liegt das Hauptproblem vor allem in den Kosten. "Hier muss man gleich den globalen Markt ansprechen, selbst Europa bietet dazu zu kleine Volumen", erklärt Matti Koivu, Programm-Direktor von PrintoCent, dem Innovationszentrum für gedruckte Elektronik und optische Messtechnologien. Das Programm wird vom Technical Research Centre of Finland (VTT) koordiniert.

Vor allem in Kombination mit gedruckten Antennen bieten sich durch die mögliche Anbindung an das Internet oder andere Kommunikationsnetze riesige Entwicklungschancen. Das Stichwort dazu lautet " The Internet of Things". Damit sollen alltägliche Gegenstände mit dem Internet vernetzt werden können. Dank "Printed Intelligence" kann also die elektronische Intelligenz quasi überall eingebaut werden. Smarte Kreditkarten, mit RFID versehene Verpackungen oder Frischhaltesensoren sind erste Beispiele.

Gedruckte, flexible organische Displays

An neuen organischen Transistoren und Speichern wird mittlerweile weltweit intensiv geforscht. Im Displaybereich gibt es erste Anwendungen für OLEDs (Organic LEDs), die aber derzeit noch sehr teuer sind. Nicht ganz ohne Stolz präsentiert deshalb der VTT-Technologiemanager Arto Maaninen den Prototypen einer neuartigen Druckmaschine, auf der die ersten flexiblen OLEDs gedruckt worden sind. Denn durch diese Technologie sollen Minidisplays künftig sehr günstig und flexibel werden. Aber auch für preiswerte Photovoltaikmodule zur Sonnenstromgewinnung verspricht "Printed Electronics" einiges.

Diese Pilotanlage am Institut für Printed Intelligence in Oulu, die ROKO Pilot Printing Line, druckt Schaltungen samt Biosensoren, OLEDs etc. mit immerhin schon zehn Metern pro Minute auf 300 mm breite Folienrollen, die etwas an die guten alten Overheadfolien erinnern. An einem deutlich leistungsfähigeren Folgemodell arbeiten die Forscher und Entwickler von PrintoCent gerade.

Zahlreiche neue Anwendungen

Bei "Printed Intelligence" handelt es sich laut Koivu um weit mehr als einen Technologieersatz. Entstehen soll letztlich eine kostengünstige Erweiterung für die Elektronik- und Printbranche. Die traditionelle Lücke zwischen Papier und andern Druckprodukten und der ICT- und Elektronikindustrie wird so geschlossen. Mit geeintem Know-how möchte Koivu kostengünstige Massenproduktion für neue Funktionalitäten in täglichen Produkten schaffen.

Es handelt sich also teils um völlig neue Märkte, in denen "Wegwerfsensoren", einfache elektronische Komponenten, Schaltkreise und neue Papierprodukte, Verpackungen, Codierungs- und Identifizierungstechnologien sowie eben gedruckte OLEDs neue Produkte und Funktionalitäten ermöglichen. Mit dem VTT Center of Printed Intelligence - in dem heute schon 40 Angestellte arbeiten und einige europäische Projekte koordiniert werden - möchten die Finnen ein weltweit führendes Innovationszentrum schaffen. Jüngst wurden wieder zusätzliche Investitionen von zehn Mio. Euro für die nächsten drei Jahre angekündigt, um damit erste industrielle Anwendungen und Marktaktivitäten zu fördern.

Kooperationen gesucht

Finnland verfolgt schon seit langem das "Open Innovation"-Prinzip. Dadurch lassen sich universitäre Forschung, etablierte Unternehmen, Startups und die weltweiten Märkte relativ einfach und flexibel in einer virtuellen Organisation vereinen. Für die erste Produktwelle suchen die Forscher in Oulu nun internationale Kooperationen.

Die gibt es in anderen Sektoren, etwa in der Biotechnologie auch schon zwischen Finnland und Österreich in Form großer internationaler Forschungsprojekte. Einer der großen Anwendungsbereiche von Printed Intelligence sollen künftig Biosensoren sein, die eine rasche und kostengünstige Diagnose im medizinischen Bereich ermöglichen. Andere Projektideen hängen im von Nokia geprägten Oulu naturgemäß besonders mit Mobilfunk, Internet und Kommunikation zusammen.

High-Tech aus dem Norden

Wachgeküsst hat die Stadt Oulu, die doch etwas abseits von den großen Metropolen Europas liegt und einst vor allem für Holzteer zum Schiffbau und Lachs bekannt war, der Mobilfunkkonzern Nokia. Mit seinen Forschungszentren hat er in den letzten Jahren viele Unternehmen im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie angelockt.

Die Stadtgemeinde Oulu wollte aber mit ihren rund 130.000 Einwohnern nicht nur von einem Konzern und einer Sparte abhängig sein. Deshalb nutzte sie die Einkünfte aus dem Handy- und IT-Boom und investierte kräftig in die Infrastruktur. Unter anderem auch in zahlreiche Forschungsstätten, Labors und Universitätsinstitute, um so den Nährboden für innovative Technologien auch in den Bereichen Bio- und Nanotechnologie zu schaffen. Zugleich wurde einiges für die Lebensqualität und den für Unternehmen und Forschung wichtigen Universitätsbetrieb getan. So hat Oulu das erste ortsumspannende, frei zugängliche WLAN der Welt installiert. Rund 800 High-Tech-Unternehmen mit über 18.000 Angestellten, die einen Umsatz von rund fünf Mrd. Euro erzielen, sind das vorläufige Ergebnis. In der Region werden für Forschung und Entwicklung 3.361 Euro pro Einwohner ausgegeben. Zum Vergleich: In ganz Finnland liegt der Schnitt bei 1.043 Euro pro Einwohner und in Österreich waren es 2006 nur 740 Euro.