Mediathek

Im Porträt: Forschen an tribologischen Systemen für mehr Nachhaltigkeit

Am Fraunhofer IST arbeiten wir an Schichten und Oberflächen für zukunftsfähige Produkte und Produktionssysteme. Unser Kollege Markus Mejauschek beschäftigt sich in der Abteilung »Tribologie und Sensorik« als wissenschaftlicher Mitarbeiter mit der Entwicklung langlebiger und damit nachhaltiger Produkte wie z.B. Bauteile oder Werkzeuge. Im fünften Teil unserer Serie »Im Porträt« gibt er einen Einblick in seinen Arbeitsalltag – Forschen an tribologischen Systemen für mehr Nachhaltigkeit durch Optimierung von Reibung und Verschleiß.

Bereit für die Zukunft: Spatenstich für das Institutsgebäude des Fraunhofer ZESS

Das Fraunhofer-Zentrum für Energiespeicher und Systeme ZESS steht für die Entwicklung von Systemlösungen für Energiespeicher und Wasserstofftechnologien. Zur Umsetzung dieser Ziele erhalten die drei Forschungspartner, das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST sowie das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, ein neues Institutsgebäude am Forschungsflughafen Braunschweig. Der Spatenstich am 7. Juni 2023 markiert den Baubeginn für ein Forschungsgebäude, das eine Nutzfläche von über 3400 Quadratmetern umfasst. An der Zeremonie nahmen unter anderem der Minister für Wissenschaft und Kultur des Landes Niedersachsen, Falko Mohrs, der Oberbürgermeister der Stadt Braunschweig, Dr. Thorsten Kornblum, sowie der Vizepräsident für Technologietransfer und Innovation der TU Braunschweig, Prof. Dr.-Ing. Arno Kwade, teil.

Im Porträt: Auszubildende in der Forschung

Am Fraunhofer IST bilden wir in vier Ausbildungsberufen aus. Die Ausbildung zur Physiklaborantin bzw. zum Physiklaboranten ist eine davon. Friederike und Denis haben ihre Ausbildung am Fraunhofer IST vor kurzem abgeschlossen und ziehen für uns Bilanz.

#WeKnowSustainability: Nachhaltigkeit und Life Cycle Engineering

Das Thema Nachhaltigkeit ist ein zentraler Erfolgsfaktor, damit die Industrie zu einer klimafreundlichen und ressourcenschonenden Zukunft beitragen kann. Am Fraunhofer IST entwickeln wir Werkzeuge und Instrumente zur Messung der Nachhaltigkeitsperformance. Im Rahmen des Life Cycle Engineering berücksichtigen wir dabei den gesamten Produktlebenszyklus – vom Rohstoff bis zum Recycling. Mit unseren Kunden und Partnern arbeiten wir damit gemeinsam an einem Weg zur Klimaneutralität.

Im Porträt: Nachhaltigkeit in der Forschung

In der zweiten Folge unserer Serie »Im Porträt« stellen wir Prof. Dr. Stephan Krinke vor, der das Fraunhofer IST mit seiner Expertise im Bereich des Nachhaltigkeitsmanagements und Life Cycle Engineerings unterstützt. Welche Ziele er verfolgt, um mit den Forschungsarbeiten am Fraunhofer IST einen Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit und Klimaneutralität in der Forschung zu leisten und was ihn motiviert hat, von der Industrie in die angewandte Forschung zu wechseln, das und mehr erfahren Sie im Video:

Im Porträt: Frauen in der Wissenschaft

Dr. Kristina Lachmann leitet die Gruppen Atmophärendruck-Plasmaverfahren und Medizintechnik und pharmazeutische Systeme am Fraunhofer IST. Wie ihre Karriere am Fraunhofer IST von der studentischen Hilfskraft zur Leiterin der beiden Gruppen verlief, wie sie ihr Privatleben mit zwei kleinen Kindern und ihre Arbeit als Führungskraft unter einen Hut bekommt und welchen Rat sie jungen Kolleginnen und Kollegen gibt, die noch am Beginn ihrer wissenschaftlichen Karriere stehen, sehen Sie in diesem Video.

Ganzheitlich digitale Prozesskette – vom Material zum Hightech-Produkt

Am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST haben wir den gesamten Produktlebenszyklus im Blick und entwickeln nachhaltige Produkte und zugehörige Produktionssysteme. Digitalisierung, Vernetzung und Automatisierung sind dabei Schlüssel zur ganzheitlichen Gestaltung von Prozessketten und deren Einbettung in Fabriksysteme. Zentral für unsere Arbeit ist ein tiefergehendes Verständnis der Beziehungen zwischen den Prozessparametern, der resultierenden Struktur von Schichten und Oberflächen sowie den finalen Eigenschaften des Produkts. Inline- und Laboranalytik schaffen dafür das Fundament und liefern wichtige Daten für simulationsbasierte Ansätze, z. B. für eine Simulation des Schichtwachstums oder neue daten-getriebene Ansätze z. B. auf Basis von Machine Learning.

Ein Blick ins Institut

Am Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST erschließen wir die Potenziale für zukunftsfähige Produkte und zugehörige wettbewerbsfähige, skalierbare Produktionssysteme. Unsere Forschung umfasst die Anlagentechnik, gesamte Prozessketten der Verfahrens-/Prozess- und Fertigungstechnik bis hin zur Betrachtung ganzer Fabriken. Ausgehend von den Anforderungen der Nachhaltigkeit haben wir den gesamten Produktlebensweg im Blick– vom Werkstoff über den Prozess zum Bauteil und Produkt bis hin zum Recycling. Aufbauend auf unseren Technologie- und Kompetenzfeldern schaffen die Fachabteilungen des Fraunhofer IST Lösungen insbesondere in den Branchen Maschinen- und Anlagenbau, Werkzeuge, Fahrzeugbau, Luft- und Raumfahrt, Energie, Optik, Medizin, Pharma und Umwelttechnik. Dazu gehören sowohl Lösungen für die Batterieproduktion, die Herstellung tribologischer Systeme und Sensorik, die Produktion präzisionsoptischer Systeme als auch Methoden und Technologien für digitale Services.

Die Analytik stellt sich vor

Bei der Entwicklung neuer Materialien und Herstellungsverfahren, zur Qualitätssicherung, in der Produktion sowie zur Aufklärung von Schadensfällen ist die Verfügbarkeit von Analyse- und Prüfverfahren ein entscheidender Am Fraunhofer IST bieten wir als Querschnitts- und Dienstleistungsabteilung unseren Kunden aus Industrie und Forschung eine Vielzahl von Verfahren im Bereich der Schicht- und Oberflächenanalytik sowie Prüftechnik an und führen komplexe Materialanalysen durch.

Plasma im Beutel

Lebende Zellen werden in modernen Therapieverfahren wie Bluttransfusionen, Stammzelltherapien und Knochenmarktransplantationen oder bei der Regeneration von schweren Verbrennungen immer häufiger verwendet. Die standardmäßige Kultivierung dieser Zellen in offenen Systemen ist mit einem hohen Kontaminationsrisiko verbunden, welches nur durch hohen apparativen Aufwand und eine geeignete Infrastruktur im Labor verringert werden kann. Die Verwendung geschlossener Beutelsysteme als Kultivierungsgefäße kann hier Abhilfe schaffen. Gewöhnliche Kunststoffe bieten meist keine geeignete Oberfläche für die Kultivierung, da eine Anhaftung der Zellen nicht möglich ist. Um diese zu erreichen, muss die Oberfläche vorbehandelt oder beschichtet werden. Hierzu wurde am Fraunhofer IST basierend auf einem Plasmaverfahren bei Atmosphärendruck ein Prozess entwickelt, der eine automatisierte Beschichtung der Innenseiten von geschlossenen Kunststoffbeuteln ermöglicht.

Die Technologie Kalt-Plasmaspritzen

Das Kalt-Plasmaspritzen ist eine thermo-kinetische Beschichtungstechnik, die sich von geläufigen Technologien wie z.B. dem seit Jahrzehnten marktgängigen thermischen Plasmaspritzen abgrenzt. Hauptmerkmal der Technologie ist ein aus Luft oder Stickstoff erzeugter Plasmastrahl mit niedriger Temperatur, in welchen ultrafeine Metallpartikel eingespeist werden. Derartiges Beschichtungsgut wird im Plasmajet sehr effizient aufgeschmolzen. Auf diese Weise können einerseits die einzukoppelnde Plasmaleistung bzw. der Energieverbrauch und andererseits die Hitzebelastung von Objekten minimiert werden. Mit dem Verfahren gelingt es, sowohl schmale Leiterbahnstrukturen als auch flächendeckende Schichten zu erzeugen. Dank einer besonderen Pulverfördertechnik werden neben in der Elektrotechnik klassischen Metallarten auch Aluminium, Konstantan, Edelstahl, Titan sowie Metallkombinationen in Form von homogen oder gradierten Schichtsystemen erzeugt. Thermosensible Materialien wie Polymerfolien, Textilien, Holz usw. können mit dem Kalt-Plasmaspritzen z.B. metallisch beschichtet werden. Bei Textilgewebe wird dabei jede einzelne Faser umhüllt, ohne diese zu beschädigen. Durch die im Plasma vorliegenden reaktiven Spezies kann es auch zu einer gezielten chemischen / physikalischen Veränderung der Ausgangsmaterialien kommen. So kann z.B. die Stöchimetrie eines Photokatalysators mithilfe des Kaltplasmaspritzens verändert werden, was sich positiv auf die Bandlücke und damit auf die katalytische Wirkung auswirkt.

Disc-Jet – Atmosphärendruck-Plasmaquelle zur Oberflächenbehandlung

Am Anwendungszentrum des Fraunhofer IST entstehen in enger Zusammenarbeit mit der Industrie kundenspezifische Plasmaquellen, die ein breites Spektrum an Anwendungsfällen bedienen. Durch die Behandlung diverser Materialsysteme wie Metalle, Polymere, Gläser, Naturstoffe, etc., deren teils stark variierende Oberflächeneigenschaften einen signifikanten Einfluss auf die Plasmaparameter und deren Charakteristik haben können, bieten wir eine langjährige Expertise im Bereich der Prozessentwicklung. Dadurch wird eine zielführende Anpassung Ihrer Anforderungen an unsere Systeme gewährleistet.