Referenzprojekte des Fraunhofer IST

Thema des Vorhabens ist die Erforschung und Entwicklung einer Beschichtungstechnologie zur Abscheidung optischer Präzisionsbeschichtungen auf Sphären, Asphären und Planoptiken. Asphären sollen mit sehr breitbandigen, verlustarmen, hocheffizienten und über einen großen Winkelbereich wirkenden Antireflexbeschichtungen beschichtet werden. Technologisch wird das Magnetronsputtern eingesetzt, da es qualitativ hoch anspruchsvolle optische Beschichtungen ermöglicht.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Konstruktives Entwerfen, Industrie- und Gesundheitsbau der TU Braunschweig und dem Städtischen Klinikum Braunschweig wird auf dem Gelände des Klinikums ein neues anwendungsorientiertes Forschungs- und Studienlabor eines Patientenzimmers der Zukunft aufgebaut. Ziel der Kooperation ist die kontinuierliche Entwicklung praxistauglicher baulich-technischer Musterlösungen, innovativer Materialien und Oberflächen sowie zukunftsfähiger Produkte.

Optische Systeme bestehen in der Regel aus mehreren planaren und gekrümmten Komponenten (Linsen). Oftmals werden optische Bandpassfilter zur Filterung des Lichts bestimmter Spektralbereich eingesetzt. Anwendungen sind z.B. LIDAR-Scanner. Ein optisches System kann deutlich vereinfacht werden, wenn diese Filter direkt auf einer der Linsen aufgebracht wird. Beschichtungstechnisch ist das eine große Herausforderung.

Im Rahmen des Projekts wurde eine neue, zukunftsfähige MEMS-Baugruppe (MEMS: Microelectromechanical Systems) für den Einsatz als Inertialsensoren zur Erfassung von mehrachsiger Beschleunigung, Drehraten, Magnetfeldern etc. in Konsumenten-Endgeräten wie Smartphones, Tablets, Smartwatches, Fitnessarmbändern oder Transportmitteln (Segway, Drohnen) entwickelt.

Forscher am Fraunhofer IST in Braunschweig haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie nicht nur transparente, leitfähige – und somit heizbare – Schichten herstellen können. Ihre Oberflächenschichten bringen einen weiteren entscheidenden Vorteil mit: Die Außenschicht ist niedrig emittierend. Sie sorgt also dafür, dass die Scheibe viel langsamer abkühlt. So kann sich Kondenswasser nicht bilden. Die Scheibe bleibt trocken und eisfrei.

Wie lässt sich ein wirtschaftlicher, sozialer und ein ökologisch nachhaltiger Strukturwandel im ehemaligen Helmstedter Revier gestalten? Wie können Arbeitsplätze in der Region gesichert und neue geschaffen werden? Welche Innovationen sind notwendig, um die landwirtschaftlichen Betriebe in der Region langfristig zu stärken? Um diese Fragen zu beantworten und den lokalen Wandel in den Bereichen Technologie und Dienstleistung, Ressourceneffizienz und nachhaltige digitale Landwirtschaft zu stärken und die Wertschöpfung in der Region zu steigern, arbeitet das Fraunhofer IST gemeinsam mit dem Fraunhofer IKTS und in enger Kooperation mit der Wirtschaftsregion Helmstedt GmbH am Aufbau und der Etablierung eines Innovationszentrums für Maßnahmen zum Wissens- und Technologietransfer.

Der Wasserstoff Campus Salzgitter soll durch Stadt, Land, Industrie- und Forschungspartner getragen werden und langfristige Wertschöpfung und Beschäftigung in der Region schaffen und sichern. Hierzu sind nachhaltig tragbare Geschäftsmodelle, marktreife Produkte, eine industrielle Wasserstoffinfrastruktur sowie eine Ausbildungsplattform für Fach- und Führungskräfte zu entwickeln und umzusetzen.

Biegen, Ziehen, Walzen, Drücken – Möglichkeiten, Bleche umzuformen, gibt es viele. Alle Methoden haben aber eines gemeinsam: Enorme Kräfte und schwankende Temperaturen führen oft zu Fehlstellen an den Blechen. Um dies zu verhindern und die Effizienz des Prozesses zu steigern, werden am Fraunhofer IST Sensorsysteme entwickelt, die während des Umformprozesses Kräfte und Temperaturen messen.

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.

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.

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.

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.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Integrierte Produktion Hannover gemeinnützige GmbH (IPH) hat das Fraunhofer IST spezielle Sensoreinsätze in Form eines Messtrichters entwickelt, die direkt in die Oberfläche des Werkzeugs integriert werden können. Diese Methode erlaubt es, bestehende Maschinen und Werkzeuge nachzurüsten und bietet zudem die Möglichkeit, Verbesserungen und Weiterentwicklungen der Sensorik durch einfaches Austauschen des Einsatzes umzusetzen.

Ein wesentlicher Schritt in allen Fertigungsprozessen ist die Oberflächenbeschichtungstechnik von Metallen, welche u. a. durch Korrosions- und Verschleißschutz die Haltbarkeit von Bauteilen entscheidend beeinflusst. Die elektrochemische oder galvanotechnische Beschichtung ist dabei eines der effektivsten und kostengünstigsten Verfahren der Oberflächentechnik mit einem sehr hohen Marktanteil weltweit.

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.

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.

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.

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.

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.

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.