Innovationskunst Metropolregion: Im Zentrum des »Röntgenfiebers«

Am 8. November 1895, »zu später Abendstunde, in der sich keine dienstbaren Geister mehr im Laboratorium befanden«, bereitet der Würzburger Physikprofessor Wilhelm Conrad Röntgen eines seiner Experimente vor. Röntgen möchte die Leuchtfähigkeit von Gasen testen, indem er mithilfe von elektrischem Strom Gasentladungen in einer Vakuumröhre aus Glas erzeugt. Er dunkelt sein Labor ab, wickelt die Glasröhre in schwarzes Papier, schaltet den Strom ein – und sein Blick fällt auf ein nebensächliches, scheinbar belangloses Phänomen: Ein Leuchtschirm, der zufällig neben der lichtdicht verpackten Röhre auf einem Tisch liegt, beginnt in der Dunkelheit des Labors grün zu leuchten. Selbst Holz, Papierhefte und ein rund 1000 Seiten dickes Buch können die wunderlichen Strahlen nicht aufhalten, Platin und Blei hingegen schon. Röntgen hält seine Hand in die Strahlen und macht die wohl aufregendste Entdeckung seines Lebens: Auf dem Leuchtschirm sieht er die Schatten seiner Handknochen!

Was nach der Bekanntmachung der sensationellen Entdeckung der »X-Strahlen« geschieht, ist bis dahin einzigartig in der Geschichte der Wissenschaft. Nie zuvor hat sich eine Nachricht so schnell auf der ganzen Welt verbreitet. Bereits Mitte Januar 1896 befindet sich die Welt im »Röntgenfieber«. Alles Denkbare wird durchleuchtet: Geldbörsen, Mumien, Möbel – und vor allem der menschliche Körper. Sofort machen sich Forschende, medizinisches Fachpersonal und Ingenieure und Ingenieurinnen an die Arbeit, die Technik zu verbessern und neue Anwendungen zu ermöglichen.

Die Metropolregion Nürnberg ist dabei von Anfang an eines der weltweit wichtigsten Zentren der Weiterentwicklung der Röntgentechnik. Im Laufe der 125 Jahre, die seit der Entdeckung der Röntgenstrahlen vergangen sind, sollten hier unzählige hilfreiche und faszinierende Anwendungen der Röntgentechnik erfunden werden. So gehen zum Beispiel wichtige Grundlagen der modernen dreidimensionalen Bildgebung auf den Mathematiker Johann Radon zurück, der ab 1925 an der Universität Erlangen gelehrt hat. Praktisch nutzbar gemacht haben diese Grundlagen zwei Global Player aus der Region, die von Anfang die Röntgentechnik vorangetrieben und geprägt haben: das Entwicklungszentrum Röntgentechnik des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen und der Medizintechnikhersteller Siemens Healthineers.

Raunen und Staunen in Erlangen

Die Unternehmen Siemens & Halske aus Berlin und Reiniger, Gebbert & Schall (RGS) aus Erlangen – die beiden ältesten Wurzeln von Siemens Healthineers – sind Konkurrenten, als Röntgen seine Entdeckung der Öffentlichkeit vorstellt. Bis 1925, dem Jahr, in dem RGS und die Medizintechnik von Siemens fusionieren, sollten sich die beiden Firmen ein Wettrennen um die fortschrittlichste Medizintechnik liefern – und dieses Rennen dreht sich ab 1896 hauptsächlich um die Weiterentwicklung der Röntgentechnik. RGS schickt bereits drei Tage nach Bekanntwerden der Entdeckung einen Ingenieur von Erlangen ins nahegelegene Würzburg. In der Pionierzeit der medizinischen Röntgentechnik bei Reiniger, Gebbert & Schall »ging ein Raunen und Staunen durch die Arbeiterreihen«, schreibt ein Mitarbeiter von RGS in seinen Erinnerungen. »Die Firma griff dieses Gebiet gleich ganz energisch auf und versuchte gebrauchsfertige Apparate und Einrichtungen herzustellen.« In Berlin meldet Siemens bereits am 24. März 1896 das weltweit erste Patent einer Röntgenröhre zum Patent an.

In den folgenden 125 Jahren bleibt die Metropolregion – auch, weil nach dem Zusammenschluss mit Siemens die Medizintechnik der Berliner nach Erlangen verlegt wird – einer der weltweit führenden Standorte in der Weiterentwicklung der medizinischen Röntgentechnik. Zahlreiche Innovationen, die zu den heutigen High-End-Systemen geführt haben, wurden in Erlangen oder im Siemens-Healthineers-Werk in Forchheim entwickelt. So kann zum Beispiel der in Forchheim entwickelte leistungsfähigste medizinische Computertomograph der Welt, das Siemens Healthineers Somatom Force, Körperstrukturen sichtbar machen, die kleiner sind als 0,25 Millimeter.

Das Innere des Patienten oder der Patientin lässt sich heute mit dem ebenfalls in der Region entwickelten Cinematic-Rendering-Verfahren in fotorealistischer Qualität abbilden. In Zukunft wird die Bedeutung der Metropolregion für die Weiterentwicklung der medizinischen Röntgentechnik weiter wachsen: Siemens Healthineers investiert in den kommenden Jahren etwa 350 Millionen Euro, um auf dem Healthineers Campus in Forchheim ergänzend zu den bestehenden Anlagen eine hochmoderne Fabrik für medizintechnische Komponenten sowie ein neues Entwicklungs- und Logistikzentrum errichten.   

Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT am Standort Fürth

Auch am Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS in Fürth spielt die Computertomographie eine wesentliche Rolle. 150 Forscherinnen und Forscher arbeiten daran, die bisherigen Einsatzbereiche der Röntgentechnik zu erweitern und so völlig neue Lösungen zu erschließen. Anders als es bei Siemens Healthineers der Fall ist, liegt der Entwicklungsschwerpunkt auf industrieller Röntgentechnik. Auch heute noch, 125 Jahre nach ihrer Entdeckung, birgt die Röntgenstrahlung ein immenses Innovationspotenzial, welches noch lange nicht ausgeschöpft ist.

Im Technikum des Instituts forschen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter an unterschiedlichsten Röntgensystemen. Die vorhandene Infrastruktur reicht von einem extrem hochauflösenden Röntgenmikroskop, mit dem sich selbst haarfeine Objekte untersuchen lassen, über extrem mobile Systeme, die kaum größer sind als eine Mikrowelle, bis hin zu hochmodernen RoboCT-Systemen, bei denen die Röntgenkomponenten an miteinander korrespondierenden Industrierobotern angebracht sind und so enorm flexibel eingesetzt werden können.

Mittels am Fraunhofer EZRT entwickelter Röntgentechnologien lassen sich auch ganze Fertigungsprozesse beobachten. Wo bislang eine manuelle Qualitätsüberprüfung stattfinden musste, können heute Röntgensysteme im Zusammenspiel mit intelligenter Software dabei helfen, eine ausschussfreie Produktion zu etablieren. Röntgensysteme kommen aber nicht ausschließlich im Produktionsumfeld zum Einsatz, sondern finden sich entlang der gesamten Wertschöpfungskette im Produktlebenszyklus: Angefangen von der Güte des Rohstoffs bis hin zur Materialunterscheidung im Recyclingprozess.

Die computergestützte Röntgentomographie war lange Zeit aufgrund der begrenzten Leistung von Röntgenquellen auf kleinere und leicht zu durchdringende Objekte beschränkt. Dank der Entwicklung eines sogenannten XXL-Computertomographen, welcher einen Linearbeschleuniger von Siemens Healthineers als Röntgenquelle nutzt und dem eine entsprechend dimensionierte Röntgenkamera zur Verfügung steht, ergeben sich völlig neue Anwendungsbereiche für die X-Strahlen. Das weltweit einzigartige System eröffnet eine neue Dimension der dreidimensionalen Erfassung und Analyse von großen, komplexen Bauteilen mit Abmessungen im Meter-Bereich wie zum Beispiel vollständig endmontierter Automobile. Diese Möglichkeiten haben mittlerweile weltweite Beachtung und Anerkennung in den Bereichen Produktentwicklung, Qualitätssicherung und auch bei der Digitalisierung historischer Gegenstände und Artefakte gefunden.

Global Player in der Metropolregion

All diese Beispiele zeigen, dass das »Röntgenfieber« in der Metropolregion nie geendet hat. Noch heute treibt die Neugierde unserer Forscherinnen und Forscher die Technologien an, wie es auch schon bei den Röntgenpioniere des Jahres 1896 war. Nicht zuletzt wegen weltweit bedeutsamer Innovationen starker Marken wie Siemens Healthineers, Fraunhofer IIS und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg steht unsere Metropolregion in vielen Innovationsrankings auf dem Podium ganz oben – Innovationskunst aus der Metropolregion Nürnberg.