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.

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.