Saarbrücken, Nickel-Titan-Legierungen die Vakuum erzeugen, Dehnungsmesssensoren aus Silikon – was nach dem feuchten Traum eines Ingenieurs und nach einer Gute-Nacht-Geschichte für alle anderen klingt, ist der Job von Jens Preetz. Aber bevor Sie jetzt wegdämmern: Bleiben Sie dran und lassen Sie es mich anders formulieren. Im Folgenden geht es um ein Startup und seine Technologie. Technologie, die den Energieverbrauch von Produktionslinien um bis zu 90% senken kann. Die die Effizienz von Wärmepumpen mehr als verdoppeln kann. Und die Dehnungs- und Drucksensoren erstmals unzerstörbar macht – und gleichzeitig Pumpen im Healthcare-Bereich in nie dagewesenen Frequenzen ermöglicht. Ok, fairerweise: Es sind zwei Technologien. Aber der Reihe nach!
Jens Preetz steht am mateligent Stand auf der Internationalen Automobil-Ausstellung (IAA) in München und arbeitet an seinen E-Mails. Es ist ein großer Tisch, auf dem allerhand Monitore und technische Bauteile liegen. Wie eigentlich bei allen Ständen auf der IAA: Bauteile, Kaffeemaschinen – nur keine Fahrzeuge. Über ihm lässt ein Bildschirm die Besucher wissen, dass das Land Saarbrücken hier zeigt, dass es Automotive kann.
Ein Elektroimpuls und die zehntausendfache Tragkraft des Eigengewichts
Spricht man ihn an, merkt man schnell, dass hier jemand für seinen Job brennt. Preetz hält einen Draht hoch. „Wir haben hier einen Nickel-Titan-Draht mit 500 Mikrometer Durchmesser und einem Gewicht von einem Gramm“, erklärt er. „Dieser Draht kann zehn Kilogramm anheben, also das Zehntausendfache seines Eigengewichts.“ Wie? „Einfach, indem ein Stromimpuls durch den Draht geschickt wird.“ Das ist erst einmal nichts Neues, denn Nickel-Titan-Legierungen (NiTi-Legierungen) wurden 1958 in den USA entwickelt und sind seitdem die am häufigsten verwendete Formgedächtnislegierung (FGL).
FGL bedeutet, dass sich die Legierung ihre Ursprungsform merkt und durch eine Temperaturänderung, also etwa einen Stromimpuls, eigenständig in diese zurückkehrt. Ein Beispiel: Eine Büroklammer aus einer FGL wird bis zur Unkenntlichkeit verbogen und verdreht. Erhitzt man sie, wird aus dem verdrehten Draht wieder eine Büroklammer. Das liegt an zwei Phasen: den kalten Zustand nennt man Martensit – hier ist das Material einfach verformbar. Der warme Zustand nennt sich Austenit – hier ist es formstabil. Im Inneren ordnen sich die atomaren Strukturen neu, sobald sich der Zustand ändert. Ein vereinfachtes Beispiel, wie sich dadurch ein NiTi-Draht verkürzt: Die Atome sind im Martensit als Parallelogramm angeordnet. Durch den Stromimpuls und die damit einhergehende Erwärmung wechseln sie in quadratische Strukturen mit kürzerer Seitenlänge – der Draht zieht sich zusammen. Dieser Effekt lässt sich fast beliebig oft wiederholen.
Eine Feder, die Elektromagneten und Pneumatik ersetzt
Im Fall des NiTi-Drahtes, den Preetz präsentiert, sorgt der Stromimpuls für die Temperaturveränderung und damit die Formveränderung – genauer gesagt die Verkürzung des Drahtes. Die patentierte Weiterentwicklung der Gründer von mateligent ist rund, etwa fünf Zentimeter im Durchmesser. Die Innovation? Zwei Drahtbündel, also parallel angebrachte NiTi-Drähte, die eine bi-stabile Feder antreiben. Die Feder sieht aus wie ein ‘X’ aus und kann sich wie eine Membran nach innen oder außen biegen – und verbleibt jeweils in diesem Zustand. Die Feder kann zwischen ihren zwei Zuständen umgeschaltet werden, indem beim jeweiligen Drahtbündel ein elektrischer Impuls die Drähte verkürzt. Es ist ein ultraleichter, bistabiler Antrieb, der im Vergleich zu einem elektromagnetischen Antrieb bis zu 90% des Gewichtes, Bauraum und Energie einsparen kann.
Aber wo kann eine solcher NiTi-Antrieb eingesetzt werden? Stellen Sie sich eine Fertigung in der Automobilindustrie vor. Zahlreiche Roboter arbeiten im Takt, schrauben, setzen zusammen und heben Bauteile an. Preetz zeigt ein Video, in dem man einen Greifroboter sieht. „Normalerweise arbeiten diese Roboter mit Pneumatik, die ein Vakuum erzeugt, oder mit Elektromagneten“, erklärt er. „Pneumatik und die Erzeugung von Vakuum sind der größte Energiefresser in der Produktion. Eine einzige Vakuumgreifstelle kann so mit allen Verlusten in der Druckluftaufbereitung gerne bis zu 1000 Euro Stromkosten pro Jahr verursachen.”
Der Roboter aus dem Video verursacht diese Kosten nicht, denn er arbeitet mit den von mateligent entwickelten, patentierten Antrieb. Der Greifarm setzt auf dem Bauteil auf, der bistabile Federantrieb schaltet mit einem kurzen Stromimpuls um und erzeugt ein lokales Vakuum – das Bauteil kann angehoben werden. Rechts unten prangt das Volkswagen-Logo. „Unsere Lösung ist bereits in der Fabrik der Zukunft von Volkswagen im Einsatz.“ Die zweite und dritte Generation sind ebenfalls entwickelt: mit einem Sensor, der überprüft, ob und wie stark ein Vakuum anliegt, und einer zweiten NiTi-Antrieb, der im Zweifel Vakuum ‘nachproduziert’, also Mikroleckagen ausgeleichen kann.
„Wir können diese Technologie auch in anderen Anwendungen einsetzen“, ergänzt Preetz. „Kürzlich haben wir mit einem anderen Premium-Automobilhersteller ein Bauteil für die Klimaanlage entwickelt, welches die Klappen für die Lenkung des Luftstroms antreibt. Mit unserer NiTi-Technologie konnten wir das Bauteil mehr als 70 Prozent kleiner und leichter gestalten.“
Unzerstörbare Sensoren
Nickel-Titan-Legierungen sind jedoch nur die Hälfte dessen, was mateligent kann. „Unsere zweite Innovation ist, dass wir Sensoren und Aktuatoren auf Basis hauchdünner Silikonfolie drucken können“, erklärt Preetz. Dann wird es kurz technisch – gefolgt von einem einfachen Beispiel: Ein Kondensator ist ein Energiespeicher, bei dem zwei gegenüberliegende leitende Platten eine Ladung halten. Wie viel Kapazität ein Kondensator besitzt (also, umgangssprachlich, wie viel Ladung gespeichert werden kann) , hängt von der Fläche und dem Abstand der Platten ab. „Wir drucken leitende Schichten von beiden Seiten auf eine 50 Mikrometer dünne, superelastische Silikonfolie.“ Preetz zieht an einem Silikonstrang, der an einen Laptop angeschlossen ist – auf dem Monitor zeigen sich Ausschläge. Durch die Verformung ändern sich Fläche und Abstand der Schichten – und damit die Kapazität die durch die Veränderung der Spannung gemessen wird. „So entsteht ein Dehnungssensor oder auch ein Drucksensor. In unserem Fall ein unzerstörbarer Dehnungssensor.“ Egal wie stark Preetz das Silikon verknotet – der Sensor funktioniert weiter. „Das ist eine Weltneuheit, die völlig neue Anwendungen im Healthtech-Bereich oder der Industrie ermöglicht.“
Serienfertigung und die Tour de France
Die Technologie ist längst nicht mehr theoretisch. Die Sensoren werden in den USA in Serie gefertigt, und ein dortiges Startup sammelte kürzlich mehrere Millionen ein – für ein Geschäftsmodell im Healthtec-Bereich, das auf den Sensoren von mateligent basiert. Ein Dehnungsmessstreifen an der Bauchseite misst die Atmung über die Ausdehnung der Lunge, und das extrem präzise. Das ist besonders relevant im Alter und im Leistungssport. Sie dürfen raten, was das letzte Gewinnerteam der Tour de France zur Messung der Atmung verwendet hat.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten? Genauso vielfältig wie bei der NiTi-Technologie. Da die Sensoren auch Druck messen können, können sie auch in Schuhen zum Einsatz kommen, um das Geh-Verhalten zu analysieren – etwa zur Sturzprävention. “Stürze im Alter sind ein enormes Risiko. Oder im Versand: Roboter zerdrücken oft Kartons, weil sie ‘nicht fühlen’ können. Mit unseren Sensoren ändert sich das.”
Und wenn Roboter mit Gefühl in den Fingern noch nicht ausgefallen genug sind: Aus dem Sensor kann auch ein Aktor werden – ein Antrieb, etwa für eine Pumpe. Statt Spannung zu messen, legt man eine sinusförmige Spannung an. Dann beginnt die Silikonmembran zu schwingen. Das ermöglicht eine weitere Weltneuheit: extrem schnelle, präzise Pumpen, die Änderungen in der Amplitude und Frequenz gleichzeitig ermöglichen, und deren Membran bis in den Kilohertz-Bereich schwingen kann.
Die Firmenstruktur
An Anwendungsmöglichkeiten fehlt es also nicht. Umso wichtiger ist es, am Anfang den Fokus zu wahren und die richtige Firmenstruktur zu wählen. „Es gibt viele Unternehmen, die unsere Technologie in einer sehr spezifischen Nische einsetzen möchten“, sagt Preetz. Deshalb entschied man sich bei der Gründung, die Technologien auf verschiedene Firmen aufzuteilen. mateligent ist eigentlich nur der Thinktank, die Holding. „Technologie ist einfach kein einzelnes Produkt.“
Unter mateligent gibt es heute zwei Firmen: die mateligent nititec GmbH bündelt alle Aktivitäten rund um NiTi. Darunter sitzt das Spin-Off nititec vacuum gripper, in die ein Investor drei Millionen Euro investiert hat, um die Vakuum-Greiftechnik in 2026 in den Markt zu bringen. Die zweite Firma ist die mateligent iDEAS GmbH – auch hier stieg ein Investor mit drei Millionen Euro ein. „In der iDEAS bündeln wir die elektroaktiven Polymere, also die Sensoren. Den Investor haben wir an Bord geholt, um Serienproduktion und Technologie vom damaligen Forschungspartner abzukaufen. Insgesamt verfügen die Firmen über rund 100 Patente. Und mit unserem Fundraising wollen wir jetzt ein weiteres Patentpaket der Co-Founder von der Universität erwerben und einbringen.“ Erstmals kann nun auch über Tokenize.it in die mateligent GmbH investiert werden – über Genussrechte, die Investoren wirtschaftlich den Gesellschaftern gleichstellen.
Also: Was meinen Sie? Vielleicht sollte man Technologie aus Saarbrücken in Zukunft eine Chance geben. Oftmals ist sie eben nicht so langweilig, wie es anfangs scheint!
Über Jens Preetz:
Seine berufliche Laufbahn beginnt Jens Preetz mit einem Studium der Energie- und Automatisierungstechnik mit Schwerpunkt erneuerbare Energien in Konstanz. Nach dem Studium wechselt er in ein Startup. Zunächst arbeitet der heute 59-Jährige als Produktionsleiter, bevor er in den Vertrieb wechselt. Parallel macht er sich selbstständig, gibt Sales-Trainings und berät Unternehmen, bevor er als Key Account Manager zur Firma ETO nach Stockach wechselt. „Dort begann dann mein Wissensaufbau im Bereich Mechatronik und Aktuatorik“, erinnert er sich.
Der zweifache Vater verantwortet den Aufbau des PKW-Kundenbereichs. 2004 wechselt er zu Kendrion ins Management und verantwortet in der Industrie-Division weltweit die Bereiche Sales, Marketing und Business Development. Mitten in der Corona-Krise entscheidet er sich 2009, noch einmal neu anzufangen. „Ich bin dann zu einem kleinen Mittelständler gewechselt, Magnetbau Schramme.“
Insgesamt sammelt er rund 25 Jahre Berufserfahrung im Bereich Mechatronik – mit Schwerpunkt auf Elektromagneten und Ventilen. 2018 entdeckt er auf einer Messe am Stand des Instituts iMSL der Universität Saarbrücken die heutige Technologie von mateligent. Ihm ist sofort klar: Das ist ein Nokia-Effekt, die Zukunft. Doch die Geschäftsführung teilt seine Ansicht nicht und setzt weiter auf Elektromagnete. Preetz jedoch ist überzeugt. Er quittiert nach elf Jahren und startet 2020 am iMSL als Berater. 2021 gründet Preetz gemeinsam mit Paul Motzki und Stefan Seelecke, den Köpfen hinter der Technologie, mateligent. Heute sind in der Gruppe hochqualifizierte Geschäftsführer und Entwickler an Bord, und Preetz fokussiert sich als Gesellschafter zu 100 Prozent auf potenzielle Investoren.
