Fraunhofer-GesellschaftFraunhofer stellt sich den aktuellen Herausforderungen für die deutsche Industrie. Mit ihren Leitprojekten setzt sie strategische Schwerpunkte, um konkrete Lösungen zum Nutzen für den Standort Deutschland zu entwickeln. Die Themen orientieren sich an den Erfordernissen der Wirtschaft. Das Ziel ist es, wissenschaftlich originäre Ideen schnell in marktfähige Produkte umzusetzen. Die beteiligten Fraunhofer-Institute bündeln ihre Kompetenzen und binden die Industriepartner frühzeitig in die Projekte ein.
Leitprojekte – Schnelle Umsetzung für den Markt
Digitales Ökosystem für eine resiliente und nachhaltige Versorgung mit funktionssicheren Werkstoffen – ORCHESTER
Mit dem Leitprojekt »ORCHESTER« etablieren wir die Fraunhofer-Gesellschaft als Dirigent im Zusammenspiel zwischen Industrie, Verbänden, Politik und Forschung bei der Versorgung mit funktionssicheren Werkstoffen für die Energiewende. Als interdisziplinäres Konsortium komponieren wir experimentelle, simulationsgestützte, prozess-, sensortechnische und digitale Technologien zu einem digitalen Ökosystem, das integrierbare Lösungen zur Bewertung der Funktionssicherheit bereitstellt und auf Basis einer digitalen Wissensbasis Handlungsempfehlungen ermöglicht. Wir verstehen »ORCHESTER« als physische Plattform, mit der langfristige und vertrauensvolle Beziehungen zu Unternehmen der Wertschöpfungsketten für Edelstähle, Aluminiumwerkstoffe und Magnetmaterialien aufgebaut werden können.
Grünes Ammoniak als dezentraler, sektorenübergreifender Energievektor für die deutsche Energiewende – AmmonVektor
Der industrielle Bedarf an Strom und Prozesswärme in Deutschland ist immens und wird ohne Importe nachhaltig erzeugter Energieträger nicht gedeckt werden können. Ein solcher Energieträger der Zukunft ist Wasserstoff. Mit dem Nachteil, dass sein schiffsgebundener Import sowie die dezentrale Verteilung und Speicherung aufwändig und daher hochpreisig sind. Zudem ist der Wasserstofftransport technologisch noch nicht ausgereift. Lösungen für diese logistischen Herausforderungen werden im Rahmen von AmmonVektor entwickelt.
Experimental Vertical Take-Off and Landing Glider – ALBACOPTER®
Teile des städtischen Verkehrs in die Luft zu verlagern, ist längst kein Zukunftstraum mehr. Innerhalb des Leitprojekts ALBACOPTER soll eine fliegende Experimentalplattform mit der VTOL-Fähigkeit eines Multicopters und den aerodynamischen Vorzügen eines Gleiters entwickelt und für Test- und Demonstrationsflüge zugelassen werden.
Ganzheitliches Verfahren für eine nachhaltige, modulare und zirkuläre Gebäudesanierung – BAU-DNS
Zentrale Ansätze von BAU-DNS sind eine Produktivitätssteigerung, verbunden mit Kostensenkung, und die Erhöhung der Zirkularität und CO2-Neutralität von Materialien und Systemen. Das Konsortium verfolgt dafür drei Stränge: durchgängige Datennutzung, nachhaltige Prozesse und eine systemische Fertigung, die dem Fachkräftemangel entgegenwirken soll.
Elektrokalorische Wärmepumpen – ElKaWe
Im Leitprojekt ElKaWe arbeiten sechs Fraunhofer-Institute unter der Leitung des Fraunhofer IPM an der Entwicklung elektrokalorischer Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen. Wärmepumpen arbeiten heute nahezu ausschließlich auf Basis von Kompressor-Technologie. Elektrokalorische Wärmepumpen versprechen einen deutlich höheren Wirkungsgrad und kommen ohne schädliche Kältemittel aus. Im Rahmen des Projekts entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler keramische und polymerbasierte elektrokalorische Materialien und arbeiten an einem innovativen Systemansatz, der eine besonders effiziente Wärmeabfuhr ermöglicht.
Empathische technische Systeme für die resiliente Produktion – EMOTION
Das Leitprojekt »EMOTION« will den Bedarf nach Resilienz in der Produktion beantworten. In resilienten, also reaktions-, lern- und anpassungsfähigen Produktionssystemen müssen Menschen, intelligente Maschinen und Produkte synergetisch und kompetenzergänzend zusammenarbeiten. So entsteht in einem turbulenten Geschäftsumfeld Widerstandsfähigkeit gegenüber disruptiven Veränderungen. Eine solche Zusammenarbeit erfordert das wechselseitige Verständnis und gemeinsame Handeln aller beteiligten Akteure, wodurch Empathie zu einer maßgebenden Fähigkeit resilienter Produktionssysteme wird.
Ganzheitliche Lösungsansätze zur Bewertung und Entwicklung integraler Karosseriekonzepte für einen nachhaltigen Fahrzeugbau – FutureCarProduction
Das Konsortium des Leitprojektes »FutureCarProduction« wird ganzheitliche Lösungsansätze für die Bewertung neuer Karosseriekonzepte der Automobilindustrie entwickeln. Dazu gilt es Methoden, Prozesse und Technologien zu etablieren, mit denen die ökologische Nachhaltigkeit methodisch bewertet und technologisch gewährleistet werden kann im Zielkonflikt mit technischer Performance und Kosten.
Gekoppelte Agrarsysteme für eine resiliente und ressourcenoptimierte Produktion von hochwertigen Lebensmittelproteinen – FutureProteins
Das Leitprojekt »FutureProteins« kombiniert die Herstellung alternativer Proteinquellen in geschlossenen Agrarsystemen mit einer integrierten Nutzung aller Nebenströme zur Herstellung weiterer Proteinrohstoffe. Als alternative Proteinquellen dienen hierbei bestimmte Pflanzen (Kartoffeln, Weizengras, Luzerne), Insekten (Mehlwürmer), filamentöse Pilze sowie Mikroalgen. Sie enthalten allesamt ein für die menschliche Ernährung hochwertiges Aminosäureprofil sowie gute Anwendungseigenschaften, wodurch sie für die Lebensmittelindustrie sehr attraktiv sind.
Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen – MaNiTU
Im Leitprojekt MaNiTU entwickeln sechs Fraunhofer-Institute nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.
Analoge neuromorphe Beschleuniger, die effiziente und sichere Smart-Sensoren ermöglichen – NeurOSmart
Das Ziel des Leitprojekts NeurOSmart besteht darin, einen neuen Standard für intelligente hybride Computing-Architekturen in autonomen Maschinen und Transportsystemen zu setzen. Hierfür werden ein hochleistungsfähiges Sensorsystem, KI-gestützte Vorverarbeitung und ein neuartiger hoch performanter, analog-neuromorpher, ultra-low-power In-Memory-Beschleuniger Chip kombiniert. Die Perspektive ist eine Steigerung der Energieeffizienz von sensornaher Datenverarbeitung für mobile, autonome Systeme. Dies ermöglicht die Entwicklung neuartiger autonomer Systeme mit bisher unerreichbarer Intelligenz und Energieeffizienz.
Quantenmagnetometrie – QMag
Am 1. April 2019 startete die Fraunhofer-Gesellschaft das Leitprojekt QMag. Die Freiburger Fraunhofer-Institute IAF, IPM und IWM wollen die Quantenmagnetometrie aus dem universitären Forschungsumfeld in konkrete industrielle Anwendungen überführen. Im Schulterschluss mit den Fraunhofer-Instituten IMM, IISB und dem Fraunhofer Centre for Applied Photonics CAP entwickelt das Forscherteam hochintegrierte und bildgebende Quantenmagnetometer mit höchster Ortsauflösung und optimierter Empfindlichkeit.
mRNA-Wirkstoffe automatisiert produzieren – RNAuto
Innovative Arzneimittel wie neuartige Impfstoffe oder Gen- und. Zelltherapeutika auf Basis von mRNA sollen künftig in einem bezahlbaren Gesundheitssystem einer Vielzahl von Patientinnen und Patienten zur Verfügung stehen. Dafür werden automatisierte Produktionstechnologien benötigt, die sicher und zuverlässig nach den hohen Anforderungen für Arzneimittel (GMP-Zertifizierung) produzieren. Um einen KI-gesteuerten, digital kontrollierten und automatisierten Produktionsprozess im Sinne von Industrie 4.0 zu erarbeiten, bündelt das Konsortium interdisziplinäre Kompetenzen aus Medizin, Biologie und Ingenieurwissenschaften.
Shaping the Future of Green Chemistry by Process Intensification and Digitalization – ShaPID
Die chemische Industrie ist für eine Vielzahl industrieller Wertschöpfungsketten unverzichtbar und einer der wichtigsten Impulsgeber für neue Produktentwicklungen und Innovationen. Globale Herausforderungen in den Bereichen Klimaschutz, Energie- und Ressourceneffizienz haben dazu geführt, dass sich die chemische Industrie ehrgeizige Ziele gesetzt hat, um ihre Produktionsprozesse zu defossilisieren sowie eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung zu etablieren. Die im Leitprojekt »ShaPID« kooperierenden neun Fraunhofer-Institute wollen die chemische Industrie unterstützen, indem sie ihre angewandte Forschung für das Erreichen der herausfordernden Nachhaltigkeitsziele bündeln und gleichzeitig ihre FuE-Beziehungen zu einer der innovationsstärksten Branchen intensivieren.
Nachhaltige biobasierte und biohybride Materialien – SUBI2MA
Mit dem Leitprojekt SUBI2MA (Sustainable Biobasied and Biohybrid Materials) stellen wir einen einzigartigen Ansatz zur Biotransformation der Kunststofftechnik vor. Im Zentrum steht der Nutzen von biobasierten Materialbausteinen aufgrund von deren exklusiven molekularen Funktionalitäten. SUBI2MA geht mit diesen Kriterien in der Biotransformation der Kunststoffe noch einen entscheidenden Schritt weiter: Durch die Integration derartiger biologischer Komponenten können zukünftig ganz neue Materialien entwickelt, hergestellt und dem Markt zur Verfügung gestellt werden.
Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen – SWAP
Das Fraunhofer-Leitprojekt »Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen« (SWAP) will neue technologische Konzepte aufzeigen, wie die Produktion der Zukunft gestaltet werden kann. Aktuell werden die zu produzierenden Güter an einzelnen Bearbeitungsstationen klassisch in einer definierten Prozessreihenfolge gefertigt und montiert.
Aus Abfall werden »grüne« Moleküle für die Chemie − Waste4Future
Kohlenstoff im Kreislauf führen, und somit Plastikmüll und Emissionen vermeiden: Das ist das Ziel im Projekt »Waste4Future«. Die Fraunhofer-Institute und -Einrichtungen IMWS, IZFP, IWKS, IOSB, FHR, LBF und IVV bündeln darin ihre Kompetenzen, um ein entropiebasiertes Bewertungsmodell für kohlenstoffhaltige Abfallströme und neue Technologien für Sensorierung, Sortierung sowie das werkstoffliche und chemische Recycling zu entwickeln. Die angestrebten Ergebnisse tragen zur verbesserten Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz von Kunststoffen bei und ebnen den Weg für eine Chemieindustrie, die weniger fossile Rohstoffe benötigt und weniger CO2 ausstößt.
Mobilfunk der nächsten Generation – 6G SENTINEL
Mit dem Projekt 6G SENTINEL (Six-G Enablers: Flexible Networks, THz Technology and Integration, Non-Terrestrial Networks, SidElink, and Localization) werden die Weichen für die sechste Mobilfunkgeneration gestellt, deren Einführung für 2030 erwartet wird.