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Terahertz-Technologie auf dem Vormarsch

Der Wandel vom rein wissenschaftlichen Interesse an der Terahertz-Messtechnik zur Kommerzialisierung kann nun durch Zahlen eindeutig belegt werden. Patentanmeldungen, Publikationszahlen und Systemanbieter weisen beachtliche Steigerungsraten auf, die Systemvarianten werden vielfältiger, erste Serienanwendungen existieren und die Systempreise fallen. Dies alles sind günstige Indikatoren für potenzielle Interessenten und Anwender.

Der Bereich des elektromagnetischen Spektrums zwischen Infrarot und Mikrowellen, der heute meist „Terahertz“ genannt wird, ist per se nicht neu. Die früheren Synonyme wie Ferninfrarot- oder SubmillimeterWellen wurden jedoch weitgehend verdrängt. Der Begriff „Terahertz“ läutete vor über 20 Jahre eine neue Ära in der Erzeugung und Detektion und damit in der Nutzung und den Einsatzmöglichkeiten ein. Viele Isolatoren wie Kunststoffe, Keramiken oder Papier lassen sich mit dieser Strahlung durchleuchten und prüfen – und das ohne ionisierende Strahlung und berührungslos. Vielfach wurde bereits akademisch über mögliche Anwendungsszenarien wie z. B. in der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP), Analytik und Prozessmessung diskutiert und gesprochen.

Dass diese Szenarien mehr als nur reine wissenschaftliche Mutmaßungen sind, zeigen nun eindrucksvoll aktuelle Zahlen einer Studie des SKZ. Entgegen bisherigen Untersuchungen wurden nicht mögliche Anwendungen rezitiert und gesucht, sondern die Wahrnehmung, Aktivität und aktuelle Marktverfügbarkeit ausgewertet. Hierbei wurden gezielt Anwendungen in der Messtechnik und Prüfung betrachtet, was forcierte Einsatzszenarien sind.

Hierbei zeigt sich, dass das Interesse an der Terahertz-Technologie ungebrochen ist. Dies untermauern die in den letzten 10 Jahren konstant gebliebenen Internet-Suchanfragen zu „Terahertz“. Die Anzahl der Publikationen weist eine jährliche Wachstumsrate von etwa 16 % auf. Hierbei veränderte sich der Schwerpunkt von nahezu ausschließlich wissenschaftlichen Veröffentlichungen in den Anfangsjahren zu mittlerweile etwa 55 % in ingenieurwissenschaftlichen Medien. Auch die Zahl der weltweiten Patentanmeldungen steigt seit etwa dem Jahr 2000 mit einer jährlichen Wachstumsrate von über 20 % stark an. Mittlerweile sind weltweit über 20 kommerzielle Hersteller von Terahertz-Systemen (ohne universitäre und institutionelle Anbieter) verfügbar, sodass in der DACH-Region möglichen Interessenten über 30 Hersteller und Distributoren zur Seite stehen. Im Schnitt kommt jedes Jahr ein neuer Anbieter hinzu.

Als Zentren der Kommerzialisierung und Zielmärkte können v. a. Nordamerika, Asien und Europa mit Schwerpunkt Deutschland ausgemacht werden. Die verfügbare Systemvielfalt ist mittlerweile sehr breit gefächert. Dies betrifft das Funktionsprinzip wie voll-elektronisch oder elektrooptisch sowie Puls- oder Dauerstrichbetrieb. Dabei werden Frequenzen von 0,02 bis 30 THz angeboten. Genauso breit gestreut ist das Preissegment für Terahertz-Systeme, das von rund 15.000 EUR bis weit über 250.000 EUR reicht. Auch die Bauformen sind vielfältig. Sie beginnen bei kleinen Turn-Key-Systemen mit nur einem Liter Bauvolumen bis hin zu großvolumigen Laboranalyseapparaten mit über 300 Litern Gesamtgröße.

Der steigende Wettbewerb wird auch zukünftig sinkende Preise bescheren. Aufgrund der historischen Entwicklung darf auch weiterhin mit rund 10 % Preissenkung pro Jahr gerechnet werden. Die jährliche Wachstumsrate der etablierten Terahertz-Gerätehersteller im entsprechenden Marktsegment liegt in der Größenordnung 5 - 20 % und entspricht somit bisherigen Prognosen.

Diese Entwicklungen zeigen, dass die Terahertz-Messtechnik mittlerweile mehr als nur rein wissenschaftliches Interesse weckt. Gestützt von den ersten Serienanwendungen in der Kunststoffindustrie darf auf eine weiterhin interessante Entwicklung gehofft werden. Der potenzielle Anwender und Interessent dürfte in jedem Fall auf sehr motivierte Systemanbieter und ein reichhaltiges Angebot treffen. Das SKZ bietet hier eine neutrale Instanz und Unterstützung.


Weitere Daten und Details können folgender Publikation entnommen werden:
Thomas Hochrein: “Markets, Availability, Notice, and Technical Performance of Terahertz Systems: Historic Development, Present, and Trends”, Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (2014), DOI 10.1007/s10762-014-0124-6

http://link.springer.com/article/10.1007/s10762-014-0124-6

Abb.1: Zeitliche Entwicklung der weltweiten Patentanmeldungen mit dem Begriff „Terahertz“ zwischen 1990 und 2011 sowie exponentieller Fit.
Abb.2: Weltweite zeitliche Entwicklung der Zahl von originären Terahertz-System-Herstellern sowie der zusätzlichen Distributoren in der DACH-Region zwischen 2003 und März 2014. Hierbei wurde das Markteintrittsdatum für das jeweils erste Terahertz-System und nicht das Firmengründungsdatum berücksichtigt.
Abb.3: Preisverteilung derzeit verfügbarer Terahertz-Systeme der weltweiten Systemhersteller. Der Kasten zeigt am Beispiel optisch gepulster Terahertz-Systeme die Preisentwicklung seit 2002.

(Bilder: SKZ)

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Ansprechpartner:

Dr. Johann Erath
Leiter Forschungsmanagement
+49 931 4104-472
j.erath@skz.de
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