SDG 9: Industrialisierung, Innovation und Infrastruktur

Innovationsforschung ist ein bedeutendes Stichwort im Hinblick auf die nachhaltige und positive wirtschaftliche Entwicklung einer Gesellschaft. Das Fraunhofer IST arbeitet in Hinblick auf das 9. Nachhaltigkeitsziel der Vereinten Nationen (UN) an folgenden Themen:

Nachhaltige Industrialisierung durch Sensorik

Im Zeitalter der Industrie 4.0 wird die Vernetzung von Produktion, Logistik und Kunden immer bedeutender. Digitalisierung und Automatisierung verschiedener Produktionsabläufe spielen bei der Entwicklung einer nachhaltigen Industrialisierung eine große Rolle. Das Fraunhofer IST forscht daher an der Entwicklung verschiedener Dünnschichtsensoren, die Kraft-, Druck-, Dehnungs- oder Temperaturmessungen ermöglichen. Sogenannte »Smart Tools«, intelligente Werkzeuge mit erweiterten Funktionen, ermöglichen hochgenaue Messungen von Belastungen in vielfältigen industriellen Einsatzgebieten, steigern die Produktionseffizienz und tragen zur Erfüllung von erhöhten Sicherheitsanforderungen bei. So werden z. B. Module mit sensorischen Dünnschichtsystemen in Tiefziehanlagen und Antriebsmaschinen integriert, um eine effizientere Umformung und Bearbeitung von Bauteilen zu gewährleisten.

Holzfaserverstärktes Spritzgussteil in Kontakt mit Sensormodul.
© Fraunhofer IST, Falko Oldenburg
Holzfaserverstärktes Spritzgussteil in Kontakt mit Sensormodul.

Nachhaltige Fabrikplanung

Eine nachhaltige Industrialisierung setzt eine Analyse von verschiedenen Lebenszyklen voraus. Das Fraunhofer IST arbeitet daher an einer zielorientierten und systemischen Fabrikplanung im Bereich der Batteriezellfertigung. Modellbasierte Planungen, Simulationen und Betrieb von Batterie-Produktionssystemen sind dabei wichtige Faktoren. Die Aktivitäten des Instituts decken den kompletten Lebenszyklus von Batteriesystemen ab – vom Rohstoff bis zum Batterierecycling – und konzentrieren sich gleichermaßen auf technische, ökonomische und ökologische Fragestellungen.

Integrated planning of battery cell production.
© Fraunhofer IST, Marén Gröschel
Integrated planning of battery cell production.

Innovation durch Simulation

Das Simulieren und das Modellieren von Beschichtungsprozessen bildet eine wichtige Grundlage für Innovationen. Basierend auf Daten aus einer am Fraunhofer IST durchgeführten Prozesssimulation konnte so z. B. ein »digitaler Zwilling« aufgebaut werden, der die Entwicklung hochkomplexer präzisionsoptischer Filtersysteme möglich machte.

Simulation von zehn Nano­partikeln, ebenfalls in der EOSS<sup>®</sup>-Anlage.
© Fraunhofer IST
Simulation von zehn Nano­partikeln, ebenfalls in der EOSS®-Anlage.

Projektbeispiele

 

IR-Bandpassfilter

Einen Baustein für kompaktere, leichtere LIDAR-Systeme liefert das Fraunhofer IST mit der Entwicklung eines Prozesses, der eine direkte Abscheidung eines Bandpassfilters auf der Linse ermöglichen soll.

 

Generative Fertigung

Am Fraunhofer IST werden additiv gefertigte Bauteile galvanisch metallisiert und mit den gewünschten Oberflächeneigenschaften versehen.

 

Aufskalierung von PECVD-Prozessen

Das Fraunhofer IST arbeitet daran, eine gezielte Aufskalierung des PECVD-Verfahrens zu ermöglichen.

 

Dünnschichtsensorik Temperaturmessung

Das Fraunhofer IST entwickelte eine verschleißfeste Dünnschichtsensorik zur langzeitstabilen Messung von Temperaturen in mischreibungsbeanspruchten Zahnflankenkontakten.

 

Robuste thermoresistive Sensorik

Am Fraunhofer IST wird ein Schmiedegesenk mit einem thermoresistiven und zugleich verschleißbeständigen Dünnschichtsystem beschichtet.

 

Randschicht-Behandlung

Am Fraunhofer IST wurden Behandlungen entwickelt, die das Reibungs- und Verschleißverhalten von Hochtemperaturwerkstoffen signifikant verbessern.