Referenzprojekte des Fraunhofer IST

In Hochstromanwendungen, wie etwa Ladeinfrastrukturkomponenten für die E-Mobilität, ist eine Temperaturüberwachung gesetzlich vorgeschrieben. Ziel ist es, Schäden an den Komponenten durch zu hohe Temperaturen zu vermeiden und fehlerhaftes Verhalten während des Ladevorgangs rechtzeitig zu erkennen. Das Fraunhofer IST entwickelte gemeinsam mit dem Fraunhofer IVI und dem Fraunhofer IWU hochspannungsfeste Dünnschichtsensoren zur Temperaturüberwachung in Hochstrom-Ladeinfrastrukturen. Die Sensoren ermöglichen eine hochauflösende Messung direkt an elektrischen Kontaktpartnern und schaffen die Grundlage für eine zuverlässige Zustandsüberwachung von Ladesteckern für extreme Ladeleistungen.

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.

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 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.

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.

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.

Lockere Schrauben an wichtigen Verbindungsstellen stellen ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar. Das Forschungszentrum IoT-COMMs – Teil des Fraunhofer-Clusters of Excellence Cognitive Internet Technologies CCIT – hat eine intelligente Schraubverbindung entwickelt, die eine drahtlose, energieautarke Überwachung ermöglicht. Dabei misst ein Dünnschichtsensor Krafteinwirkungen auf die Schraubverbindung und die Umgebungstemperatur am Montageort und ermöglicht so ein Langzeit-Monitoring.

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.

Im Projekt HTPlasBor wird eine neuartige Hochtemperatur-Plasmaborieranlage zur Erzeugung hochharter Boridschichten auf Werkzeugstählen und Hochtemperaturwerkstoffen entwickelt. Durch die Kombination aus innovativer Plasmaaktivierung, leistungsfähiger Hochfrequenztechnik und neuer Reaktorarchitektur sollen größere Diffusionstiefen bei verkürzten Prozesszeiten erreicht und neue Anwendungen der thermochemischen Randschichttechnik erschlossen werden.

Im Projekt HTPlasBor wird eine neuartige Hochtemperatur-Plasmaborieranlage zur Erzeugung hochharter Boridschichten auf Werkzeugstählen und Hochtemperaturwerkstoffen entwickelt. Durch die Kombination aus innovativer Plasmaaktivierung, leistungsfähiger Hochfrequenztechnik und neuer Reaktorarchitektur sollen größere Diffusionstiefen bei verkürzten Prozesszeiten erreicht und neue Anwendungen der thermochemischen Randschichttechnik erschlossen werden.