Referenzprojekte des Fraunhofer IST

Plasmanitrieren ist ein etabliertes Verfahren zur Randschichthärtung von Stählen, das bei einer Vielzahl von Werkzeugen und Bauteilen angewendet wird. Das Nitrierergebnis hängt dabei maßgeblich von den verwendeten Stahlwerkstoffen und Prozessparametern ab. Das Wissen über die Prozessführung beruht größtenteils auf Erfahrungswerten mit häufig verwendeten Werkstoffen. Um einen idealen Plasmanitrierprozess für neue Werkstoffe und Anwendungen auszuwählen, sind in der Regel aufwändige Vorversuche erforderlich. Am Fraunhofer IST wurde daher ein Prognosetool entwickelt, mit dem Ergebnisse von Plasmanitrierprozessen vorhergesagt und damit die Qualität behandelter Bauteile verbessert werden können.

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.

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.

Im Begleitforschungsprojekt HySecunda bündeln neun Fraunhofer-Institute ihre Kompetenzen und arbeiten an praxisrelevanten, skalierbaren technologischen und kapazitiven Lösungen für einen Markthochlauf von grünem Wasserstoff in der gesamten SADC-Region (South Africa Development Community). Dabei liegt der Fokus auf den drei Schlüsselbereichen »Aus- und Weiterbildung«, »Zertifizierung und Markt für grünen Wasserstoff und Marktentwicklung« sowie »Technologien zur Grundlagenforschung«.

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.

Ziel des Fraunhofer Projektzentrums ZESS ist es, mobile und stationäre Energiespeichersysteme der nächsten Generation an die industrielle Reife heranzuführen. Im Bereich mobiler Lithium-Festkörperbatterien wird das ZESS zu einem einzigartigen nationalen Kompetenzzentrum entwickelt werden. Das Fraunhofer IST unterstützt durch seine Beteiligung die Weiterentwicklung von Energiespeichertechnologien durch interdisziplinäre Lösungsansätze unter Berücksichtigung der gesamten Wertschöpfungskette.

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 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.

Das Anlagenkonzept EOSS® für die Beschichtung optischer Interferenzfilter wurde auf Basis von Lizenzvergabe an Anlagenbauer in die Industrie transferiert. Die Tauglichkeit als Produktionsanlage außerhalb des IST konnte nachgewiesen werden.

Eine zusätzliche Komponente wurde in die Breitband-Monitoring-Software MOCCA+® (Modular Optical Coating Control Application) als auswählbare Option zur Schichtdickenkontrolle während der Abscheidung von optischen Interferenzfiltern eingebunden. Die in-situ gemessenen Transmissionsspektren einer EOSS® -Maschine (Enhanced Optical Sputtering System) in Produktionsumgebung konnten erfolgreich genutzt werden.