Strategische Neuausrichtung
Duotec setzt auf R&D und Quantentechnologien
Der Elektronikspezialist Duotec richtet sich strategisch neu aus. Neben der klassischen Fertigung rücken Forschung, Entwicklung und die Industrialisierung neuer Technologien, insbesondere im Quantenumfeld, stärker in den Mittelpunkt.
Als Duotec 1988 in Halver gegründet wurde, bestand die Idee darin, kundenspezifische Elektronik sowohl zu entwickeln als auch zu fertigen. »Wir haben die Duotec von Anbeginn nicht als reines EMS-Unternehmen gesehen, sondern haben innovative Technologien entwickelt, über die sich die Kunden differenzieren konnten«, sagt Arthur Rönisch, der bis Anfang dieses Jahres Geschäftsführer von Duotec war und Duotec weiterhin als Berater eng verbunden bleibt. Seit Anfang des Jahres konzentriert sich Arthur Rönisch auf die Leitung der mit Duotec eng verbundenen Zelocon. Mit einem bei Raumtemperatur supraleitenden Material bereitet die Zelocon die nächste Generation der Mikro- und Nanoelektronik vor.
Von Anfang an stand Duotec nach Rönischs Worten für die Verbindung von Entwicklung und Fertigung anwendungsspezifischer Elektronik – mit Fokus auf Differenzierung durch Technologie und Innovation. Dazu nennt er ein Beispiel: Duotec hat den Kunden seit vielen Jahren das Direct Overmolding von Elektronikbaugruppen mit Thermoplast angeboten. Duotec hat jetzt zusätzlich eine neue Technik eingeführt, die Nachteile des Thermoplastverfahrens umgeht. Denn für das Thermoplastverfahren sind Temperaturen von über 200 °C und hoher Druck erforderlich, so dass die elektronischen Baugruppen Schaden nehmen können. Dagegen kommt das neu eingeführte Verfahren, in dem die Baugruppen mit Duroplast »overmoldet« werden, ohne derart hohe Temperaturen aus. Außerdem ist Duroplast robuster als Thermoplast, bietet also einen besseren mechanischen Schutz.
Der innere Aufbau eines Quantum-Key-Distribution-Sensors von Duotec, der so klein wie eine Cent-Münze ist.
Das Verfahren des Direct Overmoldings hat den Vorteil, dass sich Stecker und weitere mechanische Elemente im Spritzgussprozess in die Baugruppe integrieren lassen. Auch der Zustand von Leuchtdioden in der Baugruppe lässt sich erkennen, wenn selektiv transparente Materialien zum Einsatz kommen. Allerdings ist es nicht so einfach, das Direct Overmolding von Elektronikbaugruppen in die Fertigung zu bringen – Duotec ist es dennoch gelungen. »Das war eines unserer Differenzierungsmerkmale, das konnte sonst niemand – und das ist nur ein Beispiel für technologische Innovationen in unserem Hause«, freut sich Rönisch.
Auf diese Weise hatte sich Duotec bereits früh einen guten Ruf aufgebaut und war bekannt dafür, Elektronik- und Sensorsysteme zu entwickeln, die Anwendern viel Spielraum für Differenzierungen gaben. Das ergänzte sich gut mit der EMS-Division von Duotec, die in der Fertigung mit Technologien wie Chip-on-Board und Hybridtechniken ebenfalls ganz vorne mit dabei war, denn so können neue Technologien und die darauf optimierten Fertigungsverfahren Hand in Hand unter einem Dach entwickelt werden.
2018 feierte Duotec nicht nur sein dreißigjähriges Bestehen, sondern stellte die Weichen für weiteres Wachstum. »Wir wollten Forschung und Entwicklung noch weiter stärken, Innovationen vorantreiben und in ganz neue Technologien einsteigen, die sich gerade im Stadium der Industrialisierung befinden«, sagt Arthur Rönisch.
2026: R&D und Quantentechnologien im Fokus
Mit Beginn dieses Jahres ist Duotec in eine neue Phase eingetreten. »Die Branche befindet sich wieder einmal im Umbruch, auch mittelständische EMS-Unternehmen kaufen kräftig zu, und es entstehen immer größere Unternehmensgruppen. Da stellte sich uns natürlich die Frage, wie es bei Duotec weitergehen soll«, erklärt Rönisch. Die strategische Ausrichtung der Duotec ist jetzt mit dem Fokus auf R&D und Quantentechnologien getroffen worden.
Michael Hahn hat bereits im vergangenen Jahr bei der Duotec unterstützt und das Unternehmen kennengelernt. Im Zuge der Übernahme durch die Turck & Hahn Consulting trat er zum 1. Januar dieses Jahres in die Geschäftsführung ein. Die Duotec GmbH in Halver bleibt als eigenständige GmbH bestehen. Die ehemaligen Duotec Fertigungsstandorte treten in diesem Zuge unter der einheitlichen Marke ml&s (manufacturing logistics & services) auf.
Ende 2024 hatte Michael Hahn zusammen mit seiner Frau Laura, eine Enkelin von Werner Turck, die Turck & Hahn Consulting in Halver gegründet. Das Unternehmen ist in Deep-Tech-Start-ups im Elektronikumfeld investiert.
Diese Strategie von Turck & Hahn Consulting beantwortet damit die oben gestellte Frage, wie sich Duotec künftig aufstellen möchte. Durch die Beteiligungen an der Quantum Technologies aus Leipzig sowie der SmartNanotubes Technologies aus Dresden und dem Partnerunternehmen Zelocon sollen neue Generationen von Sensortechnologie entstehen. Das Unternehmen will sich auf die jeweiligen Kernkompetenzen fokussieren, Partnerschaften aufbauen, die bestehenden Technologien weiterentwickeln, den Schwerpunkt auf die Entwicklung setzen und innovative Zukunftstechnologien vorantreiben, um sie zu industrialisieren und auf den Markt zu bringen.
Michael Hahn, CEO von Duotec: »Wir treiben die Industrialisierung von Quantentechnologien in konkrete Produkte voran, die dort funktionieren, wo klassische Technologien an ihre Grenzen stoßen.«
Supraleiter bei Raumtemperatur
Die 2023 gegründete Zelocon entwickelt Supraleiter, die bei Raumtemperatur arbeiten. Sie haben also nichts mit den Hochtemperatur-Supraleitern zu tun, die beispielsweise in dem neuen supraleitenden »SuperLink«-Kabel zum Einsatz kommen, das in München zwei Umspannwerke verbinden soll. Solche Kabel müssen mit flüssigem Stickstoff auf -196 °C gekühlt werden und bestehen aus speziellen Keramiksubstanzen.
»Ich will dieses vielversprechende Start-up in die Zukunft führen. Die Arbeit an Supraleitern, die bei Raumtemperatur funktionieren, ist für mich eine weitere spannende technologische Herausforderung. Mit der Zelocon und der Duotec haben wir das Doppel: Zelocon entwickelt und produziert Material und Komponenten, Duotec entwickelt und produziert Baugruppen und Geräte«, sagt Arthur Rönisch.
Die Supraleiter, die Zelocon entwickelt, sind ganz anders aufgebaut als die bekannten Hochtemperatur-Supraleiter, die mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden müssen. Sie basieren auf einer modifizierten Graphit-Kristallstruktur, in der der Strom zwischen den Graphitschichten widerstandslos fließen kann – bei Zimmertemperatur. Ein echter Durchbruch, denn bisher galten supraleitende Eigenschaften bei Raumtemperatur als unerreichbar. Zelocon verfolgt mit diesen Materialien das Ziel, sie für industrielle Anwendungen nutzbar zu machen.
Von der Forschung in die Anwendung
Maßgeblich erforscht hat dieses Gebiet Pablo David Esquinazi, Professor Emeritus am Felix-Bloch-Institut für Festkörperphysik der Universität Leipzig, ein Experte auf dem Gebiet der Supraleitung. Zelocon arbeitet eng mit ihm zusammen, um seine Forschungsergebnisse in die Anwendung zu überführen. Allerdings kommen diese Supraleitertypen nur dort zum Einsatz, wo vergleichsweise sehr kleine Ströme fließen. Für den Einsatz in supraleitenden Kabeln, Motoren, Generatoren, Überstrombegrenzern oder Stromschienen sind diese Materialien nicht geeignet.
Dafür aber für eine Vielfalt von ebenfalls hochinteressanten Anwendungen, für die Zelocon die Materialien gezielt weiterentwickelt. Dazu zählen Magnetfeldsensoren, Komponenten für Quantencomputer sowie für den Einsatz in Chips. Überall dort könnten sie die Leistungsaufnahme um Größenordnungen reduzieren und die Effizienz der resultierenden Systeme enorm steigern. Gerade im Bereich der Mikroelektronik, wo der Energieverbrauch und die Wärmeentwicklung zunehmend an physikalische Grenzen stoßen, wäre ein supraleitendes Material bei Raumtemperatur von enormem Wert.
Allerdings betritt Zelocon mit dieser Technologie absolutes Neuland. Denn während die Hochtemperatur-Supraleitung seit der Entdeckung der entsprechenden Materialien, für die Dr. Johannes Georg Bednorz 1987 den Nobelpreis erhalten hat, gut erforscht sind, stehen die Materialien, die Pablo David Esquinazi entwickelt hat, erst am Anfang. Selbst die Frage, ob der supraleitende Effekt tatsächlich bei Raumtemperatur eintritt, ist in der Wissenschaft umstritten.
Arthur Rönisch führt das darauf zurück, dass bisher die meisten Wissenschaftler die Supraleitung sehr hoher Ströme untersucht haben. Dagegen seien die Stromstärken, mit denen Esquinazi arbeitet, viel geringer. Außerdem sind die supraleitenden Materialien gänzlich verschieden. Dass es zwischen den Forschern, die sich mit der Supraleitung sehr hoher Ströme beschäftigen, und den wenigen, die die Supraleitung sehr kleiner Ströme erforschen, zu Missverständnissen kommen könne, sei nicht überraschend. Aber ein gewisses Risiko gehört eben dazu, wenn ein Unternehmen technologisches Neuland betreten will. »Genau deshalb gibt es Zelocon«, sagt Rönisch, »wir wollen diese Lücke zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung schließen.« Genau das ist auch die Strategie von Turck & Hahn Consulting, die in weitere durchaus risikobehaftete Technologien investiert, etwa im Bereich der Quantencomputer in das Start-up SaxonQ.
Quantensensoren erschließen neue Märkte
Duotec, die über viel Erfahrung im Sektor der Sensortechnologie verfügt, ist ebenfalls von den Möglichkeiten der Quantentechnologien fasziniert und treibt sie in zwei unterschiedlichen Sektoren voran. Erstens entwickelt das Unternehmen Sensoren, die auf Basis von Defekten in der Kristallstruktur von Diamanten (NV-Zentren) arbeiten. Sie lassen sich in Sensoren integrieren, die sehr klein sind, Magnetfelder hochgenau messen können und über einen weiten Temperaturbereich arbeiten. »Wenn NV-Zentren auf Glasfaser gebracht werden, kann an Orten gemessen werden, die bisher schlicht unzugänglich waren«, sagt Michael Hahn.
Denn Glasfasern, die einen Durchmesser von nicht mehr als 50 µm aufweisen, können auch an Orten arbeiten, die den konventionellen Magnetfeldsensoren wegen ihrer Größe verschlossen bleiben müssen. Darüber hinaus haben die auf Glasfasern basierenden Sensoren den Vorteil, dass sie – weil das Basismaterial Diamant ist – nicht nur über einen sehr weiten Temperaturbereich arbeiten können, sondern ihnen auch Laugen und Säuren nichts anhaben können und sie zudem biokompatibel sind. Die galvanische Trennung ist wegen der Glasfaser ebenfalls gegeben – 380 kV sind kein Problem.
»Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass unsere Quantensensoren nicht über Mikrowellen angesteuert werden müssen. Deshalb könnten sie problemlos in Umgebungen eingesetzt werden, die elektromagnetischen Feldern ausgesetzt sind, welche die Mikrowellen unweigerlich stören würden. Zudem würden die benötigten Leitungen den Vorteil der kleinen Bauform wieder zunichtemachen. Wir dagegen können die Technologie sogar in den Spalt eines Elektromotors platzieren. Das alles sind wichtige Alleinstellungsmerkmale, die viele Anwender interessieren dürften«, sagt Michael Hahn.
Single Photon Detection
Das gilt auch für die zweite Quantentechnologie, auf die Duotec setzt: Sensoren für die Single Photon Detection. Das prinzipielle Problem dabei: Bei der Single Photon Detection sind die Signale naturgemäß äußerst schwach, müssen also verstärkt werden. Außerdem folgen sie sehr schnell aufeinander, es muss im ps-Bereich gemessen werden. Das führt dazu, das schon die parasitären Effekte der Leitung die Signale verschleifen. Es wäre also wünschenswert, die Leitungen so kurz wie möglich zu machen und die Auswerteelektronik so nah wie möglich an den Sensor zu bringen.
Das ist Duotec gelungen: Die Ingenieure haben eine SPAD (Single Photon Avalanche Diode) einschließlich eines integrierten Peltier-Elements zur Kühlung sowie einer Frontend-Schaltung in einem Standard-TO8-Gehäuse untergebracht. Am Ausgang stehen dann die unverschleiften LVDS-Signale zur Verfügung, die direkt weiterverarbeitet werden können.
Arthur Rönisch, CEO von Zelocon: »Wir haben uns nie als reinen EMS-Dienstleister verstanden, sondern als Entwickler von Technologien zur Differenzierung. Mit Zelocon betreten wir jetzt bewusst technologisches Neuland: Ein bei Raumtemperatur supraleitendes Material hat das Potenzial, die Elektronik grundlegend zu verändern. Wir sorgen dafür, dass diese Entwicklungen nicht im Labor bleiben, sondern in reale Anwendungen wandern – denn genau so entsteht Differenzierung.«
Für Quanten-Kryptografie und LiDAR
Auch den zugehörigen Time-to-Digital-Converter entwickelt Duotec selbst. Er sorgt dafür, dass nicht nur gemessen wird, ob ein Photon angekommen ist, sondern auch, wann es eintraf. Das ist für den Einsatz in der Quantenkryptografie für Koinzidenzmessungen essentiell (aber auch in LiDAR-Systemen, um Entfernungen zu messen). »Dadurch ist es uns gelungen, vier Single-Photon-Detektoren – für vier Polarisationsrichtung je einer – von einem 19-Zoll-Rack auf die Größe einer Cent-Münze zu reduzieren«, sagt Michael Hahn. »Diese Miniaturisierung bringt die Industrialisierung der Quantum-Key-Distribution einen erheblichen Schritt näher. Was die Voraussetzung für die Quantenkryptografie ist, die eine absolut sichere und vertrauenswürdige Kommunikation ist, deren Bedeutung uns gerade vor Augen geführt wird.«
Dabei kommt Duotec entgegen, dass das Unternehmen auf eine langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Sensortechnologien beispielsweise der Drucksensoren zurückblicken kann. Selbstverständlich habe Duotec auch auf dem Gebiet der eher konventionellen Technologien immer wieder Besonderheiten entwickelt (siehe Kastentext »Nichtinvasive und invasive Drucksensorik«), die es dem Unternehmen erlaubten, sich differenzieren zu können, wie Arthur Rönsich betont: »0815 ist eben nicht unser Thema, wir machen nicht das, was in anderen Weltregionen in Massen produziert wird.«
Quantentechnologien in die Industrie bringen
Für die die kommenden zwölf Monate hat sich Michael Hahn vor allem vorgenommen, die neuen Technologien im Quantenumfeld in Produkte zu überführen und auf den Markt zu bringen. Auch bei Zelocon stehen wichtige Meilensteine an: Die Raumtemperatur-Supraleiter sollen bald in ersten Demonstratoren zum Einsatz kommen. »Mit dem über Jahrzehnten aufgebauten Entwicklungs- und Fertigungs-Know-how von Duotec sollte dies gelingen, denn das ist das ideale Sprungbrett, um in die Industrialisierung der Quantentechnologien einzusteigen«, ist Hahn überzeugt.
Die Strategie von Duotec besteht außerdem darin, sich stärker als bisher in den Bereichen der elektronischen Nase beschäftigen. Wichtige Sektor sind Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft. Michael Hahn nennt als ein Beispiel Bodenaushub. Er fällt in riesigen Mengen an, aber ob er recycelt werden kann oder kontaminiert ist und Schadstoffe enthält, ist von außen nicht festzustellen. »Hier arbeiten wir mit der RWTH Aachen zusammen an einem Projekt, in dessen Rahmen auf Basis bestimmter Sensoren ein System zum Ziel hat, das es erlaubt, eine eventuelle Kontamination festzustellen und die jeweiligen Schadstoffe zu ermitteln.
Außerdem kooperiert Duotec mit Forschungseinrichtungen, um Kunststoffe besser zu recyceln, als es heute geschieht. »Nur etwa 25 Prozent der Kunststoffe werden heute tatsächlich in Europa recycelt und kehren in den Kreislauf zurück«, erklärt Hahn. Der größte Teil werde leider verbrannt oder anders entsorgt. Das Problem sei drängend, denn die EU-Vorgaben schreiben bereits jetzt eine schrittweise Erhöhung der Recycling-Quote vor. Es muss mehr getan werden, um dies wirtschaftlich darstellen zu können. Daran arbeiten wir.«
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