Referenzprojekte des Fraunhofer IST

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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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  • Versuchswerkzeug für die Warmmassivumformung. Links: Nitriertes Referenzwerkzeug, Verschleißbild an den Dornen des Testwerkzeugs nach 3000 Umformoperationen bei 1150 °C. Rechts: Testwerkzeug mit optimiertem borhaltigen Mehrlagenschichtsystem Ti-B-N, deutlich reduziertes Verschleißbild an den Dornen des Testwerkzeugs nach 3000 Umformoperationen bei 1150 °C.
    © Fraunhofer IST, Jan Benz

    Links: Nitriertes Referenzwerkzeug, Verschleißbild an den Dornen des Testwerkzeugs nach 3000 Umformoperationen bei 1150 °C. Rechts: Testwerkzeug mit optimiertem borhaltigen Mehrlagenschichtsystem Ti-B-N, deutlich reduziertes Verschleißbild an den Dornen des Testwerkzeugs nach 3000 Umformoperationen bei 1150 °C.

    Schmiedewerkzeuge sind einem komplexen Belastungskollektiv ausgesetzt, welches zu erhöhtem Verschleiß und damit zu einer Abnahme der Bauteilungenauigkeit sowie geringeren Lebensdauer der Umformwerkzeuge führt. Eine Möglichkeit zur Reduzierung des Verschleißes bildet die (Plasma-)Nitrierung. Im Rahmen dieses Projektes wurde ein grundlegendes Verständnis über die Wirkzusammenhänge geschaffen.

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  • Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lagerringen:​ Im Vordergrund Innenringe auf Kernstange aufgezogen mit Thermoelementzuführung in ein Messelement, im Hintergrund und rechts Außenringe​.
    © Fraunhofer IST

    Aufbau einer Untersuchungscharge mit Türmen aus Lagerringen:​ Im Vordergrund Innenringe auf Kernstange aufgezogen mit Thermoelementzuführung in ein Messelement, im Hintergrund und rechts Außenringe​.

    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.

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  • Automobilteile im Plasmanitrierprozess.
    © Fraunhofer IST, Jan Benz

    Automobilteile im Plasmanitrierprozess.

    Mit der Beschreibung des nachfolgenden Referenzprojekts möchten wir Ihnen die Möglichkeit geben, sich selbst einen Eindruck über das Potenzial der verschiedenen Diffusionsbehandlungen zu machen. Dabei erhalten Sie ein Einblick in die Problemstellung und die aufgetretenen Herausforderungen, die verfolgten Lösungsansätze des Fraunhofer IST sowie die gewonnen Erkenntnisse und den daraus resultieren Benefit aus und über das Projekt hinaus.

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  • © Pexels

    Im Projekt SE.MA.KI wird ein vollständig aufeinander abgestimmtes Produktionssystem mit standardisierten Schnittstellen, geplant welches einen modularen Aufbau und Wechsel der Technologien je nach Anwendungsfall erlaubt. In diesem Blogbeitrag liefert Dr. Torben Seemann einen Einblick in das Projekt.

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  • Demonstratoren für Neuro­transplantate zur Identifikation von epileptogenem Gewebe.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    Demonstratoren für Neuro­transplantate zur Identifikation von epileptogenem Gewebe.

    Gemeinsames Ziel im Rahmen des Projektes ist die Erarbeitung einer ressourcenschonenden Plattformstrategie des Technologie- und Wissenstransfers von Spezialprozessen der Forschung in die Medizinproduktefertigung bei KMUs. Die Plattformstrategie soll eine Alternative für die Fertigung von klinischen Prüfmustern schaffen, die die regulatorischen Anforderungen an Medizinprodukte berücksichtigt und Doppelstrukturen vermeidet.

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  • Energieeffiziente und nachhaltige Wasserversorgungstechnologien für Afrika (WASTEC)

    Ein gemeinsames Projekt von Fraunhofer und der Universität Stellenbosch (SU)

    DiaDis Diamantelektroden-Demonstrator zur Erzeugung ozonierten Wassers vor Ort.
    © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

    DiaDis Diamantelektroden-Demonstrator zur Erzeugung ozonierten Wassers vor Ort.

    Der Klimawandel und die damit verbundenen extremen Wetterbedingungen führen zusammen mit der wachsenden Bevölkerung in vielen Regionen der Welt zu erheblichem dauerhaften oder temporären Wasserstress. Das gemeinsame ICON-Projekt WASTEC von Fraunhofer und der Universität Stellenbosch zielt darauf ab, Strategien zur Bewältigung der ernsthaften Bedrohungen auf Wasserbedarf und -qualität unter den beiden großen Themenbereichen Entsalzung und Wasserwiederverwendung zu entwickeln.

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  • Das greenBatt-Cluster und darin enthaltene Prozesse.
    © Fraunhofer IST, Marén Gröschel

    Das greenBatt-Cluster und darin enthaltene Prozesse.

    Durch die derzeit ressourcen- und umweltintensive Batterieproduktion besteht der Bedarf nach einheitlichen und robusten Recycling- und Produktionssystemen sowie der Verwendung sekundärer Stoffe zur Schließung von Materialkreisläufen. Das Ziel des Kompetenzclusters greenBatt ist es, innovative Technologien, Methoden und Werkzeuge für einen energie- und materialeffizienten Batterielebenszyklus und geschlossene Stoff- und Materialkreisläufe zu entwickeln, zu gestalten und anzuwenden.

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  • Logo des Kompetenzclusters für Festkörperbatterien .
    © Justus-Liebig-Universität Gießen

    Kompetenzcluster für Festkörperbatterien.

    Festkörperbatterien sind ein aussichtsreiches Konzept zur Weiterentwicklung konventioneller Lithium-Ionen-Batterien. Durch den Einsatz von Festelektrolyten anstelle von Flüssigelektrolyten besteht das Potenzial, dass Festkörperbatterien langfristig höhere Speicherkapazitäten, kürzere Ladezeiten und mehr Sicherheit bieten können. Der Kompetenzcluster FestBatt arbeitet interdisziplinär an der Herstellung, Optimierung, Verarbeitung und Hochskalierung von Materialien für die Batterien der Zukunft.

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  • Perowskit-Silicium-Tandemsolarzelle auf Basis einer Silicium-Solarzelle, entwickelt im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts »MaNiTU« Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz.
    © Fraunhofer ISE

    Perowskit-Silicium-Tandemsolarzelle auf Basis einer Silicium-Solarzelle, entwickelt im Rahmen des Fraunhofer-Leitprojekts »MaNiTU« Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz.

    Die Effizienzsteigerung kostengünstiger Solarzellen ist eine zentrale Herausforderung im Rahmen des Ausbaus der Photovoltaik als wesentliche Säule der Energiewende. Im Fraunhofer-Leitprojekt »MaNiTU« entwickelt das Fraunhofer IST gemeinsam mit fünf weiteren Fraunhofer-Einrichtungen Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz. Basierend auf kostengünstigen Siliziumsolarzellen liegt der Fokus auf der Entwicklung von Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen der nächsten Generation. Ziele sind die Erreichung deutlich höherer Wirkungsgrade sowie die Etablierung industriefähiger Großflächen-Beschichtungssysteme und -prozesse. Neben der Erforschung und Anwendung von Beschichtungsprozessen liegen die Schwerpunkte des Fraunhofer IST auf deren Nachhaltigkeitsbewertung sowie der Optimierung von Energie- und Stoffströmen.

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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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  • Optisches Breitband-Monitoring-System MOCCA<sup>+®</sup> zur Prozesskontrolle von Industrieanlagen.
    © Fraunhofer IST, Jan Benz

    Optisches Breitband-Monitoring-System MOCCA zur Prozesskontrolle von Industrieanlagen.

    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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  • Automobilteile im Plasmanitrierprozess.
    © Fraunhofer IST, Jan Benz

    Automobilteile im Plasmanitrierprozess.

    Mit der Beschreibung des nachfolgenden Referenzprojekts möchten wir Ihnen die Möglichkeit geben, sich selbst einen Eindruck über das Potenzial der verschiedenen Diffusionsbehandlungen zu machen. Dabei erhalten Sie ein Einblick in die Problemstellung und die aufgetretenen Herausforderungen, die verfolgten Lösungsansätze des Fraunhofer IST sowie die gewonnen Erkenntnisse und den daraus resultieren Benefit aus und über das Projekt hinaus.

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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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  • Demo-medVer – Dezentrale medizinische Versorgung

    Ein Fraunhofer-Verbundvorhaben zur systemisch integrierten medizinischen Versorgung der Bevölkerung in der Pandemie sowie in Krisen- und Katastrophenfällen

    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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  • Sensorischer Multikupplungseinsatz zur Überwachung der Temperierung.
    © Fraunhofer IST

    Sensorischer Multikupplungseinsatz zur Überwachung der Temperierung.

    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.

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