Referenzprojekte des Fraunhofer IST

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  • Strukturierte Aluminiumabscheidung auf Kupfer.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    Strukturierte Aluminiumabscheidung auf Kupfer.

    Aluminiumoberflächen erfreuen sich wachsender Beliebtheit. Auch auf Materialien anderer Art wie Kunststoffen oder anderen Metallen. Leider sind galvanische Verfahren, wie man sie von Kupfer, Nickel oder Gold kennt bei Aluminium nicht möglich. In einem vom BMBF geförderten Projekt »GALACTIF« wurde ein Verfahren entwickelt, um Aluminium galvanisch aus so genannten ionischen Flüssigkeiten abzuscheiden. Dabei ist es erstmalig gelungen, den Prozess aus der schützenden Glovebox in ein offenes System zu überführen, welches industriell weiterentwickelt werden kann.

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  • LabBag® – ein geschlossenes Minilabor zur 3D-Zellkultivierung.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    LabBag® – ein geschlossenes Minilabor zur 3D-Zellkultivierung.

    Menschliche Stammzellen sind ein großer Hoffnungsträger der modernen Medizin, z.B. in der regenerativen Medizin oder als Zellmodell für die Medikamentenentwicklung, denn humane pluripotente Stammzellen können alle im menschlichen Körper vorkommenden Zellen bilden. Im Rahmen des Fraunhofer-internen Projekts »LabBag®« hatten es sich die drei beteiligten Fraunhofer-Institute zum Ziel gesetzt, ein geschlossenes oberflächenbasiertes »Labor im Beutel« zur Kultivierung von Stammzellen zu entwickeln.

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  • Oberfläche MOCCA<sup>+®</sup>: Transmissionsspektrum und Fit während der Beschichtung eines Bandpasses mit 252 Schichten.
    © Fraunhofer IST

    Oberfläche MOCCA: Transmissionsspektrum und Fit während der Beschichtung eines Bandpasses mit 252 Schichten.

    Die Software MOCCA+® (Modular Optical Coating Control Application) kann auf Basis von optischen Spektren die Schichtdicke während einer laufenden Beschichtung eines Interferenzfilters berechnen und durch die Verknüpfung mit der Anlagensteuerung einen vollständig automatisierten Prozess realisieren. Sie wurde aus der institutionellen Forschungsumgebung auf Produktionsanlagen übertragen und hinsichtlich der damit verbundenen Anforderungen erweitert.

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  • Interferenzfilter für die Mars-Mission.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    Interferenzfilter für die Mars-Mission.

    Für die Mission Mars2020 wurden Bandpassfilter bei 950 nm auf der EOSS® mit dem Steuersoftware MOCCA+® beschichtet. Die Beschichtungsmaterialien mussten dafür stabil gegenüber Strahlung sein und der Filter vielen Zyklen im Thermal-Vacuum-Test zur Simulation der Tage und Jahre auf dem Mars standhalten. Sie wurden auf ein Quarzglas beschichtet, welches zugeschnitten und anschließend auf den Sensor geklebt wurde.

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  • Defektfreie ALD-Schichten auf einer Siliziumkugel für das Avogadro-Projekt.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    Defektfreie ALD-Schichten auf einer Siliziumkugel für das Avogadro-Projekt.

    Für die Neubestimmung der Avogadro-Konstante wird eine alternative, homogene SiO2-Beschichtung untersucht, um Messunsicherheiten zu verringern und Volumen und Masse der Kugel präzise bestimmen zu können. Mithilfe der am Fraunhofer IST verfügbaren Atomlagenabscheidung (ALD, Atomic Layer Deposition) können stöchiometrische SiO2-Schichten mit definierter Rauheit und einstellbarer Schichtdicke abgeschieden werden, deren Beschaffenheit den hohen Anforderungen entspricht. Die am Fraunhofer IST entwickelten SiO2-Schichten lassen sich nicht nur auf Kugelsysteme, sondern auf beliebig komplex strukturierte Oberflächen aufbringen. Mögliche zukünftige Einsatzbereiche reichen von optischen Anwendungen über den Halbleiter- und Elektronikbereich bis hin zur Medizintechnik.

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  • Darstellung eines mobilen, systemisch integrierten Versorgungsmoduls.
    © Fraunhofer IFF

    Darstellung eines mobilen, systemisch integrierten Versorgungsmoduls.

    Im Vorhaben Demo-medVer wird für eine systemisch integrierte medizinische Versorgung der Bevölkerung in der Pandemie sowie in Krisen- und Katastrophenfällen ein mobiles, dezentral einsetzbares System in modularer Bauweise entwickelt. Ein wesentlicher Bestandteil der dezentralen Versorgung und Schwerpunkt der Arbeiten am Fraunhofer IST sind der Aufbau und die Erprobung von mobilen Systemen zur Gewährleistung einer effizienten und flächendeckenden Versorgung mit Desinfektionsmitteln.

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  • Diamantbeschichtetes Fräswerkzeug.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    Diamantbeschichtetes Fräswerkzeug.

    Das toxische Cobalt, das unter menschenunwürdigen und umweltvernichtenden Bedingungen abgebaut wird, ist bisher ein essentieller Bestandteil von Hochleistungswerkzeugen, die für die Bearbeitung von Verbundmaterialen und Leichtmetallen u.a. der Windkraft und E-Automobilität verwendet werden. »Grüne« Zerspanungswerkzeuge aus cobaltfreien Hartmetallen und neuartigen robusten Diamant- und Hartstoffschichtsystemen sollen für deutsche Schlüsselindustrien entwickelt und verfügbar gemacht werden.

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  • 4-fach-Antireflex­schicht auf Glas: Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> – SiO<sub>3</sub> – Si<sub>3</sub>N<sub>4</sub> – SiO<sub>2</sub>.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    4-fach-Antireflex­schicht auf Glas: Si3N4 – SiO3 – Si3N4 – SiO2.

    Die Reduktion mechanischer Druckspannungen ist insbesondere für das in der Optik am meisten genutzte Material – SiO2 – ist bis heute ein Problem. Die Etablierung eines Beschichtungsprozesses zur Abscheidung spannungsfreier, aber zugleich optisch hochwertiger und dichter SiO2-Schichten mittels der Heißdraht CVD war Ziel diese Forschungsvorhabens.

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  • Das Wirkungsprinzip der eisfreien Scheibe.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    Das Wirkungsprinzip der eisfreien Scheibe.

    Forscher am Fraunhofer IST in Braunschweig haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie nicht nur transparente, leitfähige – und somit heizbare – Schichten herstellen können. Ihre Oberflächenschichten bringen einen weiteren entscheidenden Vorteil mit: Die Außenschicht ist niedrig emittierend. Sie sorgt also dafür, dass die Scheibe viel langsamer abkühlt. So kann sich Kondenswasser nicht bilden. Die Scheibe bleibt trocken und eisfrei.

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