Referenzprojekte des Fraunhofer IST

Die Transformation zur Elektromobilität gilt als wichtiger Baustein zum Erreichen einer klimaneutralen Mobilität bis spätestens 2050. Für Elektrofahrzeuge ist die Karosserie nach der Batterie der größte Faktor für CO2-Emissionen. Das Konsortium des Leitprojektes »FutureCarProduction« entwickelt daher ganzheitliche Lösungsansätze für die Bewertung neuer Karosseriekonzepte der Automobilindustrie.

PEM-Brennstoffzellen haben großes Potenzial zur Reduktion von Treibhausgasemissionen, werden aber durch die unwirtschaftliche Massenproduktion eingeschränkt. Im Projekt »Entwicklung von Fertigungsprozessfolgen für beschichtete metallische Bipolarplatten für Brennstoffzellen höchster Qualität und Energieeffizienz« arbeitet das Fraunhofer IST gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IWU und IWS an der Verbesserung der Eigenschaften, an der Erhöhung der Lebensdauer sowie an der Entwicklung und Erprobung neuer Herstellungsmethoden metallischer Biploarplatten. Dabei werden zwei Beschichtungsansätze und Umformverfahren kombiniert.

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.

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.

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.

Kohlenstofffaser verstärkter Kunststoff (CFK) ist in der Luft- und Raumfahrt ein Zaubermittel: Superleicht und mechanisch extrem belastbar. Leider ist es im Originalzustand weder elektrisch leitfähig noch lötbar. In einem gemeinsamen Projekt mit Airbus DS wurde ein Verfahren entwickelt, um CFK zu metallisieren und somit elektrisch leitend und lötbar zu machen. Damit wurden CFK-Hohlleiter beschichtet, die als Antennen für die ESA-Sentinel 1-Mission im erdnahen Orbit um die Erde fliegen.

Im Projekt SEMAKI soll das Gesamtkonzept eines Produktionssystems für die Beschichtungstechnik geplant werden. Essentiell für den Erfolg der Arbeit sind die Schnittstellen zu weiteren Fertigungstechnologien.

Metallisierte Kunststoffbauteile werden in der Automobilindustrie eingesetzt, um leichte und günstige Kunststoffe wie ABS mit einer hochwertigen Oberfläche zu versehen. Die galvanische Kunststoffmetallisierung erfordert allerdings eine chemische Vorbehandlung, die in naher Zukunft aufgrund der Gesundheitsgefährdung der eingesetzten Chrom(VI)-Verbindung verboten sein wird. In einem Fraunhofer-internen Projekt »REAKOLA« zusammen mit dem ILT wurde ein laserbasiertes Verfahren entwickelt, welches chemische Vorbehandlung der Kunststoffoberfläche auskommt und in Zukunft eine REACH-konforme galvanische Metallisierung ermöglicht.

Das Ziel des Kompetenzclusters zur Batteriezellproduktion ist es, den Produktionsprozess von Batteriezellen und dessen Einfluss auf die Zelleigenschaften und die Produktentstehungskosten zu erforschen und zu verbessern sowie für neue Batteriegenerationen weiterzuentwickeln. Damit soll die wissenschaftliche Basis für den Aufbau und die nachhaltige Weiterentwicklung einer international führenden, wettbewerbsfähigen Batteriezellproduktion in Deutschland gelegt werden.

Die Corona-Pandemie stellt Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor große Herausforderungen. Gemeinsames Ziel ist es, so schnell wie möglich einen Weg aus der Krise zu finden, wobei der Schutz der Menschen die oberste Priorität hat. Auch die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST aus Braunschweig leisten mit ihren Entwicklungen einen wichtigen Beitrag, aktivieren ihre Netzwerke, entwickeln Projektideen und unterstützen Wirtschaft und Gesellschaft bei der Bewältigung direkter Auswirkungen und späterer Folgen. Einige Projekte werden dabei direkt von der Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des zentralen Aktionsprogramms »Fraunhofer vs. Corona« mit internen Mitteln gefördert.