Referenzprojekte des Fraunhofer IST

Mit dem Ziel, den Energieverbrauch sowie die CO2-, Lärm- und Bremsstaubemission beim Gebrauch von Fahrzeuganhängern zu reduzieren, wird im Rahmen des vom BMWi geförderten Projekts »ev (electric vehicle)-Trailer« ein innovatives elektrisches Antriebs- und Regelungssystem für Fahrzeuganhänger entwickelt. Herausragendes Merkmal ist die herstellerunabhängige autarke Arbeitsweise des evTrailers mit jeder beliebigen konventionellen Sattelzugmaschine.

Die ressourceneffiziente Fertigung von Kunststoffbauteilen im Spritzguss setzt eine exakte Temperierung der Werkzeuge voraus. Um die Auslegung und Überwachung der Temperierung zu verbessern, müssen die realen Temperaturen und Drücke während des Spritzgiessprozesses erfasst werden. Dazu wurde am Fraunhofer IST ein Multikupplungseinsatz mit einem medienbeständigem multisensorischen Dünnschichtsystem entwickelt, das in direktem Kontakt mit dem überströmenden Wasser die Größen Temperatur, Druck und Durchfluss messen soll.

Multifunktionale Schichtsysteme bilden die Basis für ein neues Fertigungsverständnis und ermöglichen somit in schnellster Zeit neue Materialverbunde optimal im Spritzguss zu verarbeiten. Im Projekt Smart NFR wurden zum einen Sensormodule in den Spritzgießprozess integriert, mit denen die Temperaturverteilung und die Fließdynamik der Schmelze in Echtzeit ermittelt werden konnte. Zum anderen konnte eine Verschleißoptimierung gegenüber naturfaserverstärkten Kunststoffen nachgewiesen werden.

Die Partner im Projekt »Accellerating digital transformation in Europe by Intelligent NETwork automation – Automation of Network edge Infrastructure & Applications with aRtificiAl intelligence (AI-NET-ANIARA)« haben sich zum Ziel gesetzt, auf Basis konkreter Anwendungsszenarien aus dem Gebiet Sensoren und Fertigung, Lösungen für einen automatisierten, intelligenten und standortübergreifenden Datenaustausch zu entwickeln.

Die Digitalisierung von Produktionsprozessen erfordert neuartige Sensoren zur direkten Messung in Aktivzonen. Durch Dünnschichtsensorik sollen auf Basis der angestrebten Echtzeit-Verschleißindikation die notwendigen Bedingungen zur Realisierung bedarfsgerechter Werkzeugwechsel geschaffen werden. Dadurch können Material-, Energie- und Standzeitverluste, die derzeit durch die Ausschussproduktion entstehen, minimiert werden.

Mit dem Wachstum der Wasserstoffwirtschaft steigt der Bedarf an zuverlässigen und robusten Sensorlösungen zur sicheren Detektion von Wasserstoff, einem hochentzündlichen und schwer detektierbaren Gas. Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST entwickelt hierfür innovative, nanostrukturierte Sensorschichten, die hohe Messstabilität, Selektivität und Integrationsfähigkeit bieten und in Zusammenarbeit mit dem Spin-off Integrative Nanotech industriell umgesetzt werden.

Im Projekt SemiProcessing entwickeln die Forschenden am Fraunhofer IST einen ganzheitlichen Mess- und Auswerteansatz zur präzisen Bestimmung optischer Konstanten großflächiger Diamantschichten. Durch die Kombination von Photometrie, Ellipsometrie und globaler Modellierung werden auch komplexe Schichtsysteme zuverlässig charakterisiert. So entstehen belastbare Prozessdaten für eine effizientere Wafer-Analyse, verbesserte Schichthomogenität und stabile industrielle Beschichtungsprozesse.

Im Projekt »SimVision« entwickeln die Fraunhofer-Institute ITWM, IGD und IST gemeinsam mit der TU Wien eine KI-basierte Lösung zur automatisierten visuellen Inspektion beschichteter Bauteile. Durch die Kombination realer und synthetischer Trainingsdaten lassen sich Defekte auch auf komplexen Oberflächen zuverlässig erkennen – für eine effizientere und skalierbare Qualitätssicherung in der Produktion.

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.

Transparente optische Gläser mit hohem Kratzschutz werden heutzutage in vielen Branchen benötigt: von Sichtscheiben für Smartphones und Uhren über optische Instrumente und Sensorsysteme bis hin zu Anwendungen in der Medizintechnik.. Das Ziel des Forschungsvorhabens ULTRAHARD ist die Entwicklung einer ultraharten optischen Diamantschicht für die Anwendung in Antireflexionsschichten (AR-Schichten). Es sollen hiermit transparente, kratzfreie Oberflächen und hohe Bauteil-Lebensdauern ermöglicht werden.

Eine flächendeckende medizinische Versorgung stellt vor allem in ländlichen Regionen Afrikas eine große Herausforderung dar. Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST entwickelt daher gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und der Universität Stellenbosch in Südafrika eine mobile Versorgungsplattform, mit der selbst entlegenste Gebiete erreicht werden können.

Im Projekt H2-iNFFra bauen die TU Braunschweig und das Fraunhofer IST am Niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik (NFF) eine leistungsstarke Infrastruktur für Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologien auf. Die neue Forschungsplattform ermöglicht Tests von Brennstoffzellen bis 200 kW sowie Untersuchungen zu GH₂- und LH₂-Versorgung, Diagnostik und Systemintegration für Mobilitäts- und Energieanwendungen.

Ziel des Fraunhofer Projektzentrums ZESS ist es, mobile und stationäre Energiespeichersysteme der nächsten Generation an die industrielle Reife heranzuführen. Im Bereich mobiler Lithium-Festkörperbatterien wird das ZESS zu einem einzigartigen nationalen Kompetenzzentrum entwickelt werden. Das Fraunhofer IST unterstützt durch seine Beteiligung die Weiterentwicklung von Energiespeichertechnologien durch interdisziplinäre Lösungsansätze unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette.

Im Projekt KaPlaTech entwickelt das Fraunhofer IST strukturierte Plasmaelektroden für kontrollierte Plasmaentladungen. Kaltes Atmosphärendruckplasma ermöglicht dabei eine schonende, gezielte Medikamentenverabreichung.

Der Klimawandel und die wachsende Weltbevölkerung stellen die Landwirtschaft vor enorme Herausforderungen. Sinkende Erträge, zunehmende Wetterextreme und Schädlingsbefall bedrohen die globale Ernährungssicherheit. Gleichzeitig erfordert die nachhaltige Nutzung von Ressourcen eine gezieltere Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen. Der Einsatz hyperspektraler Bildgebung bietet hier neue Lösungen: Sie liefert wertvolle Informationen und ermöglicht damit z.B. eine präzisere Düngung und Bewässerung. Im Projekt RAINBOW arbeitet das Fraunhofer IST an einem neuen Ansatz für hyperspektrale Fernerkundung.

Das Projekt DIGI4PLAS zielt darauf ab, industrielle Produktionsprozesse durch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) und innovativer Messtechniken zu optimieren. Die Kombination dieser Technologien werden in der DIGI4PLAS-Toolbox zusammengefasst und ermöglicht eine neuartige, kontinuierliche Überwachung und Steuerung von Plasmaproduktionsprozessen, die in einer Vielzahl von Oberflächenbehandlungen genutzt werden.

Dichtungslose Wälzlager, die unter Medienschmierung verwendet werden können, besitzen ein hohes Potential für den Einsatz in energieeffizienten und ressourcenschonenden Anwendungen. Standardwälzlagermaterialien sind unter diesen hohen tribokorrosiven Bedingungen nur sehr begrenzt einsetzbar. Im Rahmen des Projekts POSEIDON II werden kostengünstige neuartige Stähle durch Randschichtbehandlungen mittels angepasster Niedertemperatur-Plasmadiffusionsbehandlung optimiert.

Papierbasierte Konstruktionsmaterialien sind in Form von Verpackungsmitteln ein fester Bestandteil unseres alltäglichen Lebens. Um Papier für diese und neuartige Anwendungsgebiete nutzbar zu machen, muss die Ausstattung des Werkstoffes mit hydrophoben und antimikrobiellen Eigenschaften verbessert werden. Im Gegensatz zu aktuell eingesetzten Prozessen für die Modifikation der Papiereigenschaften soll im Produktionsprozess die Plasmapolymerisation zum Einsatz kommen. Im Rahmen des Projekts BioPlas4Paper wurde ein neuartiges Plasma­quellenkonzept entwickelt, mit dem unter Atmosphärendruck eine reproduzierbare Prozessumgebung geschaffen werden kann, die die Einflüsse der Umgebungsluft auf ein Minimum reduziert und so homogene, reproduzierbare Beschichtungs­ergebnisse erreicht.

Im Begleitforschungsprojekt HySecunda bündeln neun Fraunhofer-Institute ihre Kompetenzen und arbeiten an praxisrelevanten, skalierbaren technologischen und kapazitiven Lösungen für einen Markthochlauf von grünem Wasserstoff in der gesamten SADC-Region (South Africa Development Community). Dabei liegt der Fokus auf den drei Schlüsselbereichen »Aus- und Weiterbildung«, »Zertifizierung und Markt für grünen Wasserstoff und Marktentwicklung« sowie »Technologien zur Grundlagenforschung«.

Der Wasserstoff Campus Salzgitter soll durch Stadt, Land, Industrie- und Forschungspartner getragen werden und langfristige Wertschöpfung und Beschäftigung in der Region schaffen und sichern. Hierzu sind nachhaltig tragbare Geschäftsmodelle, marktreife Produkte, eine industrielle Wasserstoffinfrastruktur sowie eine Ausbildungsplattform für Fach- und Führungskräfte zu entwickeln und umzusetzen.