Referenzprojekte des Fraunhofer IST

Im Projekt «Pure_Bio_H2« entwickelten die beteiligten Partner eine durchgängige Prozesskette zur Erzeugung von hochreinem, klimaneutralem Wasserstoff aus biogenen Rest- und Abfallstoffen wie z.B. Faserfangstoffe aus der Papierproduktion. Dabei kommen thermo katalytisches Reforming (TCR) sowie Metallmembranen zum Einsatz. Eine TCR-Laboranlage, eine Membran-Testkammer und ein Demonstrator bilden die Basis für eine wirtschaftliche Wasserstofferzeugung und CO₂ Einsparungen.

Wie gelingt ein wirtschaftlich, sozial und ökologisch nachhaltiger Strukturwandel im ehemaligen Helmstedter Revier? HELMIZ unterstützt diesen Wandel als zentrale Schnittstelle zwischen regionaler Wirtschaft und angewandter Forschung. Das Fraunhofer IST baut das Innovationszentrum gemeinsam mit dem Fraunhofer IKTS und in enger Kooperation mit der Wirtschaftsregion Helmstedt GmbH auf. Schwerpunkte sind Technologien und Dienstleistungen für die Energiewende, Ressourceneffizienz durch Kreislaufwirtschaft sowie nachhaltige und digitale Landwirtschaft. Durch die Vernetzung von Unternehmen und Forschung werden Innovationen schneller in die betriebliche Praxis überführt und die regionale Wertschöpfung gestärkt.

Im Projekt BeSens erweitert das Fraunhofer IST seine Forschungsinfrastruktur um zwei hochmoderne PVD-/PACVD-Beschichtungsanlagen. Damit werden neue Möglichkeiten für die Entwicklung und den Technologietransfer innovativer Dünnschichtsensoren geschaffen. Die Sensoren erfassen beispielsweise Kräfte, Temperaturen oder Verschleiß unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen und können gezielt an unterschiedliche Anwendungen angepasst werden. Gleichzeitig dienen die neuen Systeme Darüber hinaus dienen die Anlagen als Forschungsplattform für digitalisierte und effiziente Produktionsprozesse in der Dünnschichttechnologie und ermöglichen die gezielte Anpassung von Sensorsystemen an industrielle Anwendungen.

Das Demonstrator-Gewächshaus des Fraunhofer IST stellt eine Forschungsplattform für moderne Anbaumethoden wie Hydroponik bereit, um Systeme und Komponenten mit Schicht- und Oberflächentechniklösungen zu entwickeln und unter realen Bedingungen zu erproben. Damit können aktuelle Herausforderungen in Bezug auf Produktqualität, Schädlingsbekämpfung und Ressourcenminimierung angegangen werden.

In den 16 afrikanischen Sub-Sahara-Ländern haben 40 Prozent der Bevölkerung keinen Zugang zu sauberem Trinkwasser. Das Ziel des SafeWaterAfrica-Projektes war es, autonome und dezentrale »Made in Africa« Trinkwasseraufbereitungsanlagen für ländliche Gebiete zu erforschen und zu entwickeln. Das Trinkwasseraufbereitungssystem beinhaltet die IST-Technologie der elektrochemischen Oxidation, basierend auf diamantbeschichteten Elektroden. Sie ermöglichen eine sehr energieeffiziente Beseitigung der Keime.

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.

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 Projekt StrepTag3D werden innovative, 3D‑gedruckte Strukturen für die effiziente Aufreinigung komplexer Biomoleküle entwickelt. Ziel ist es, kostengünstige und robuste Alternativen zu herkömmlichen Agarose‑Chromatographiesäulen zu schaffen, die bislang den Durchsatz begrenzen und hohe Kosten verursachen. Dafür integriert das Fraunhofer IST eine Plasmaquelle direkt in den Extrusionsprozess von FDM‑Druckern. So entstehen während des Drucks reaktive Oberflächen, die gezielt mit Fängermolekülen funktionalisiert werden können – ganz ohne Lösungsmittel. In Kombination mit maßgeschneiderten 3D‑Strukturen und optimierten Aufreinigungsprotokollen eröffnet die Technologie neue Perspektiven für leistungsfähige, nachhaltige und wirtschaftliche Aufreinigungssysteme in biotechnologischen und therapeutischen Anwendungen.

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 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.