Forschungskooperationen

Fraunhofer-Gesellschaft

Kooperationen mit der Max-Planck-Gesellschaft

Im Pakt für Forschung haben sich die Forschungsorganisationen gegenüber der Politik zu zusätzlichen Maßnahmen verpflichtet, um die Qualität des Wissenschaftsstandorts Deutschland weiter zu steigern. Eine Maßnahme dient dem Brückenschlag zwischen angewandter und Grundlagenforschung: die Verbesserung der Kooperation zwischen Instituten der Fraunhofer- und der Max-Planck-Gesellschaft. Eine ganze Reihe von Forschungsvorhaben wurde seither von internen und externen Fachleuten geprüft und bewilligt.

 

Laufende Kooperationen und Partner

Abgeschlossene Projekte:

 

Laufende Projekte und Kooperationen

ComPASS - Combined Printing, Imaging and Pharmacological Screening of Cultured Bone Marrow Hemospheres

In diesem Projekt geht es primär darum, die Funktion des Knochenmarks im Hinblick auf die Produktion hämatopoetischer Stammzellen besser zu verstehen. In zweiter Linie soll ein robustes biologisches Testsystem entstehen, mit dem sich die Umgebung der Stammzellen definieren lässt. Am Ende des Projektes soll ein in vitro assay zur Verfügung stehen, das für die pharmazeutische Industrie von größtem Interesse ist. Als Anwendungsbeispiel steht die Leukämie im Mittelpunkt des Interesses, weil bei Knochenmarkstransplantationen die Stammzellen und ihre Vorläufer sehr gut etabliert sind.

Beteiligte Institute:
Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung
Laufzeit: 2011 - 2014

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Heterogene Katalyse - Herstellung von Basischemikalien und Treibstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen am Beispiel Dimethylether (DME)

Der Katalyse kommt bei der Herstellung chemischer Produkte eine Schlüsselrolle zu. Mit der zu erwartenden Verteuerung und Verknappung des Erdöls werden katalytische Verfahren noch wichtiger. Ein Weg, um das gesellschaftliche Ziel der Reduktion fossiler CO2-Emissionen zu erreichen, liegt in der Umwandlung von Biomasse in sogenanntes Synthesegas, das anschließend durch katalytische Verfahren in eine Reihe verschiedener chemischer Grundstoffe umgewandelt werden kann. Konkretes Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuen kontinuierlichen katalytischen Verfahrens zur Herstellung des vielseitig einsetzbaren Produkts Dimethylether (DME) aus biomassestämmigem Synthesegas. DME kann als Treibstoff eingesetzt werden oder als Grundchemikalie in bisher erdölbasierte Syntheserouten integriert werden. Das katalytische Verfahren soll eine einstufige Direktsynthese ermöglichen und mit einer Biomassevergasung koppelbar sein.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik
Max-Planck-Institut für Kohlenforschung
Laufzeit: 2011 - 2014

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ASKORR - Aktive Schichten für den Korrosionsschutz

Der volkswirtschaftliche Schaden durch Korrosion liegt allein in Deutschland bei ca. 20-25 Mrd. €. Die bisher üblichen Schutzmaßnahmen mit Cr-VI Verbindungen waren effektiv, sind jedoch aufgrund des Umweltschutzes nur noch sehr eingeschränkt anwendbar. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung und Herstellung intelligenter Korrosionsschutzsysteme, die gezielt auf externe Einflüsse wie Beschädigungen oder Korrosion und die darauf folgende Ph-Wert- oder Potentialänderung selbstheilend reagieren.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer- Institut für Angewandte Polymerforschung
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung
Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Max-Planck-Institut für Eisenforschung
Laufzeit: 2010-2013

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mHEMT - Prozessoptimierung für niedrigstes Eigenrauschen bei kryogenen Temperaturen

Ziel dieses Tandemprojektes ist die Etablierung einer europäischen Quelle für ultrarauscharme Verstärkerschaltungen für die Radioastronomie und die Weltraumforschung. Max-Planck stellt hierzu die erforderliche langjährige Expertise auf dem Gebiet kryogener Verstärker, der Fraunhofer-Partner bringt umfangreiche Erfahrung in der Halbleitertechnologie zur Herstellung von Schaltungen mit exzellenten Rauscheigenschaften bei Raumtemperatur ein. Angestrebt wird eine Optimierung und Qualifizierung der vorhandenen Schaltungstechnologie basierend auf Transistoren mit höchster Elektronenbeweglichkeit für Tieftemperaturanwendungen.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik
Max-Planck-Institut für Radioastronomie
Laufzeit: 2010 - 2013

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SAISBECO - Organische Elektronik Plattform

Sowohl in der zoologischen als auch in der Verhaltensforschung ist die Identifizierung einzelner Individuen unabdingbar. Daten, die von Kamerafallen und/oder mittels Akustikaufnahmen erstellt werden, sind bisher für verschiedene Arten nur schwer, langsam und mit hohem manuellem Arbeitsaufwand auszuwerten. Ziel des Projektes ist es, neue Softwaremethoden zur Individuenerkennung verschiedener Arten zu entwickeln. Aufgrund der Kenntnisse bei Fraunhofer soll ein System zur Objekt- und Gesichtserkennung, zur Klassifizierung und ein halbautomatisches System zur Individuenerkennung mit Hilfe Audio-visueller Daten entwickelt werden. Mit diesen Möglichkeiten soll die Verhaltensforschung, Bestimmung der Biodiversität und das Population Monitoring deutlich verbessert werden. Erste Vorarbeiten mit Audio-visuellen Daten wurden bereits gemacht. Kamerafallen werden inzwischen in hohen Stückzahlen von Herstellern weltweit verkauft.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer Institut für Digitale Medientechnologie
Fraunhofer Institute für Integrierte Schaltungen
Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie
Laufzeit: 2010 - 2013

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Cryo-Systeme - Thermokontrollierte Systembiologie

Teams aus beiden Gesellschaften erforschen gemeinsam das Einfrieren von lebenden Zellen für Anwendungen in der Biotechnologie und in der regenerativen Medizin. Dazu wird systematisch untersucht, wie Einfriervorgänge auf die komplexen biochemischen Prozesse in der Zelle wirken. Aus diesem grundlegenden systembiologischen Verständnis heraus werden anschließend die Tieftemperaturtechniken weiterentwickelt.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer Institut für Biomedizinische Technik
Max-Planck-Institut für molekulare Physiologie
Laufzeit: 2010 - 2013

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Biomimetic Matrices fort the Development of Autologeous Bone and Cartilage Implants

Ziel dieses Vorhabens ist es, autologe Ersatzstoffe für Knochen und Knorpel in Form von biomimetischen, nanoskopisch aufgebauten Implantaten zu entwickeln. In einzelnen Teilprojekten wird das Trägerbiomaterial mit den Zellen vereint und zur Analyse eine Hochdurchsatzmikroskopie entwickelt. Parallel dazu wird untersucht, wie sich die Topographie der Zellen und Liganden durch Photochemie verändert. Weiterhin werden die Mechanik und die Kraftverteilung und deren Beeinflussung erforscht. Von Bedeutung sind außerdem mathematische Modelle zur Beschreibung von molekularen Mechanismen, die für die Gewebezüchtung von Interesse sind. Auf der Anwendungsseite liegt der Schwerpunkt in der Synthese von Partikeln, die Biomoleküle einschließen können, der Herstellung von Membranen mit kontrollierter Porosität und der Charakterisierung von zellulären Determinanten.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik
Max-Planck-Institut für Metallforschung
Max-Plank-Institut für Polymerforschung
Universität Stuttgart
Laufzeit: 2009 - 2012

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MOT - Statische und aktive Metalloptik höchster Qualität für Tieftemperaturanwendungen

In diesem Vorhaben geht es um ultrapräzise Metalloptiken, die insbesondere für Weltraumanwendungen entwickelt werden, daneben aber auch für die Wetter- und Klimaerkundung sowie für die optische Nachrichtenübertragung zum Einsatz kommen sollen. Der grundlegende Lösungsansatz in diesem Projekt besteht darin, athermale Spiegelsysteme auf der Basis neuartiger Werkstoffkombinationen zu realisieren und aktive Spiegel für die Korrektur von temperatur- und umweltbedingten Wellenfrontfehlern zu entwickeln. Die Verwendung ausdehnungsangepasster Aluminium-Silizium-Legierungen, kombiniert mit polierbaren Nickel-Phosphor-Dickschichten, ermöglicht die Anwendung deterministischer Polier- und Korrekturverfahren und ist damit Voraussetzung für die Anwendung von Metalloptiken bis hin zum kurzwelligen UV-Wellenlängenbereich. Die Verknüpfung der Metalloptik mit mikrosystemtechnischen, aktorischen Spiegelträgern soll es erstmals ermöglichen, kompakte aktive Systeme einer breiten Nutzung zuzuführen.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik
Max-Planck-Institut für Astronomie
Laufzeit: 2009 – 2012

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Multi-Reg - Optische Regeneration für Multi-Level-Modulationsformate

Das Internet ist längst zum unverzichtbaren Rückgrat unserer Wissensgesellschaft geworden. Eine Vielzahl von breitbandintensiven Anwendungen wie „triple play“, d.h. Sprach-, Daten- und vor allem Video-Verkehr führen zu einer stetigen Erhöhung der Datenmengen, die durch das weltumspannende faseroptische Kommunikationsnetz transportiert werden. Auf mittlere Sicht (10 bis 25 Jahre) muss das Kernnetz dazu in der Lage sein, einige 10 Tbit/s pro Übertragungsfaser über transozeanische Distanzen zu schicken. Der Transport solcher Datenmengen zu möglichst geringen Kosten ist nur durch innovative Techniken möglich, die sich auf mehrstufige Modulationsformate mit gleichzeitiger Modulation von Amplitude und Phase in mehreren Zuständen stützt. Max-Planck und Fraunhofer entwickeln dafür einen neuartigen, rein optischen Regenerator. Hierzu bedarf es der numerischen Simulation der physikalischen Effekte ebenso wie die Kompetenz zum Bau von Prototypen.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut
Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts
Laufzeit: 2009 - 2012

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AVATech - Advancing Video/Audio Technology in Humanities Research

Neuartige semi-automatische Annotationstechniken sollen in diesem Projekt die Auswertung audio-visueller Daten aus den Sprachwissenschaften um eine Größenordnung beschleunigen. Fortschrittliche Methoden der automatischen Indexierung von akustischen und videogestützten Corpora sollen die Funktionalität bei der Erkennung von Mustern steigern, die in der menschlichen Kommunikation eine Rolle spielen. Die von Fraunhofer entwickelte Technik soll die sprachwissenschaftliche Theoriebildung fördern, sie soll aber in Zukunft auch für Inter-Services und Medienunternehmen angeboten werden.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme
Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut
Max-Planck-Instituten für Psycholinguistik
Laufzeit: 2009 - 2012

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Abgeschlossene Projekte:


BIOSOL - Molekulare Analyse und nachhaltige Nutzung der Biodiversität von Solanum tuberosum

Im Mittelpunkt dieses Projektes steht die Kartoffel bzw. die nachhaltigen Nutzung der in Solanum tuberosum vorhandenen bzw. induzierbaren Biodiversität. Es geht darum, das wertgebende Organ der Kartoffelknolle (i.) für die menschliche Verwendung zu optimieren und (ii.) Knollenproteine zu identifizieren, die biotechnologisch und medizinisch vielseitig genutzt werden können. Ein Ziel ist dabei die Reduktion des Gehaltes an reduzierenden Zuckern, um so die Bildung bitterer bzw. gesundheitsabträglicher Substanzen nach Kältelagerung bei der Prozessierung von Kartoffelknollen zu verhindern. Der Abbau der Stärke zu reduzierenden Zuckern kann an mehreren Stellen des Stoffwechselweges beeinflusst werden. Ein weiteres Ziel von BIOSOL ist es, die strukturelle und funktionelle Biodiversität von Enzym-Inhibitoren aus Kartoffelknollen in Abhängigkeit von der Eignung bzw. Nicht- Eignung bestimmter Kartoffelsorten für die Chipsproduktion zu analysieren und Genvarianten zu identifizieren, welche die Chips-Eignung positiv beeinflussen. Ferner soll untersucht werden, ob die Biodiversität der Enzym-Inhibitoren eine Funktion als natürliche, pflanzliche Antikörper (‚innate plantibodies’) hat und ob bestimmte Inhibitor-Varianten in biotechnischen Prozessen oder im medizinischen Bereich Anwendung finden können. Da diese Proteine als Nebenprodukt bei der Stärkeisolierung aus Kartoffeln gewonnen werden können, würde der Prozessweg zur Stärkegewinnung ökonomisch deutlich aufgewertet werden

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie
Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung
Laufzeit: 2008 - 2011

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Autranomics - Large-scale-generation of clonal embryonic stem cell stably expressing tagged BACx using Automated Cell Cultivation, Monitoring and Sorting

Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer Anlage zur automatisierten Zell-Kultivierung, -Überwachung und -Sortierung. Diese Forschung, die an embryonalen Maus-Stammzellen (ES) durchgeführt wird, soll zu einem möglichst hohen Durchsatz (500 Transfizierungen pro Monat) führen. Für die Kultivierung von ES-Zellen ist eine besonders gute Stabilisierung der Aufzuchtbedingungen notwendig.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik
Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik
Laufzeit: 2008 - 2011

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KORONA - Kohärente Röntgenquelle zur Erzeugung und Analyse von Nano-Strukturen

Die Entwicklungen der Strukturgröße in der Halbleitertechnik sind ein Anwendungsbeispiel kurzwelliger XUV-Strahlung, für welche in diesem Projekt Quellen verfügbar gemacht werden sollen. Hierzu wird ein System aus folgenden Komponenten entwickelt: Oszillator, Vorverstärker, Leistungsverstärker, Pulskompression, Überhöhungsresonator mit EUV-Erzeugung und EUV-Auskoppelung. Für die Auslegung des Gesamtsystems und die Komponenten zur Erzeugung der Femtopulse liegt die Federführung bei Fraunhofer, zur Pulskompression und Überhöhung bei Max-Planck.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik
Max-Planck-Institut für Quantenoptik
Laufzeit: 2008 - 2011

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ESPResSo - High-Performance Computing im Anwendungsbereich »Computational Physical Chemistry«

Im Mittelpunkt des Projektes stand das Softwaretool ESPResSo, mit dem sich sowohl universelle Polymereigenschaften als auch sehr konkrete Eigenschaften speziell charakterisierter Polymersysteme berechnen lassen. Die Palette der eingesetzten Methoden reichte von der Quantenchemie über die Molekulardynamik bis hin zu hydrodynamischen Ansätzen. Das frühere Manko dieser Software bestand darin, dass das handling zu hohe Anforderungen an die Nutzer stellte. ESPResSO wurde durch ein geeignetes Redesign erweitert und zu dem mesoscale-Tool für die wissenschaftliche Community weltweit entwickelt.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen
Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Laufzeit: 2008 – 2011

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nanoSTRESS - Entwicklung von Maßverfahren und Simulation für Schichtsysteme, Nanostrukturen und innovative Bauelemente

Hohe Anforderungen an die Leistungsfähigkeit, Integrationsdichte und Zuverlässigkeit zukünftiger halbleitertechnologischer Komponenten führen dazu, dass eine Beherrschung lokaler mechanischer Beanspruchungszustände von Halbleiterbasismaterialien erforderlich wird. Dies gilt besonders für die hochintegrierten Bauelemente der Si-basierten Mikroelektronik, für Komponenten einer zukünftigen Nanoelektronik wie auch für Bauteile der Photovoltaik.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik
Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik
Laufzeit: 2008 – 2010

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Bioaktive Oberflächen - Models of the Living World and Advanced Nanomaterials for Biotechnology Applications

Dieses sogenannte Campusprojekt - alle Partner sind Nachbarn am Wissenschaftsstandort Potsdam-Golm) zielte auf die Entwicklung maßgeschneiderter intelligenter Oberflächen, die nach Bedarf mit Nukleinsäuren, Proteinen, Enzymen oder Zellen wechselwirken können. Dieses Schlüsselthema der modernen Biotechnology ist gleichermaßen aus Sicht der Grundlagen- wie anwendungsorientieren Forschung von wesentlicher Bedeutung. Es verlangt ein koordiniertes Zusammenwirken von Synthesechemie, Physikochemie, Experimentalphysik und Biologie.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Laufzeit: 2007 - 2010

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ProBio - Biovergasung für Brennstoffzellen

Brennstoffzellen erreichen besonders hohe Wirkungsgrade und nutzen gleichzeitig die entstehende Wärme. Im Unterschied zu Wärmekraftmaschinen arbeiten sie schon im Teillastbestrieb sehr effizient, geräuscharm und bei niedrigen Emissionen. Besonders vorteilhaft ist es, Brennstoffzellen mit wasserstoffreichen Gasen aus Vergasungsprozessen von Biomasse zu betreiben. Gegenstand dieses Projektes war es daher, die Prozessschritte Biomassevergasung, Gasreinigung und elektrochemische Energiewandlung in Brennstoffzellen nicht separat zu betrachten, sondern ihre komplexe stoffliche und energetische Wechselwirkungen im Gesamtprozess detailliert zu analysieren und darauf aufbauend die Integration zu einem energieeffizienten und Ressourcen schonenden Gesamtsystem zu realisieren.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung
Fraunhofer-Institiut für Keramische Technologien und Systeme
Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme
Laufzeit: 2007 - 2009

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Simulation von Vielkristallen

In diesem Projekt ging es darum, Texturen durch Simulation abzubilden und Verhaltensweisen von Materialien zu simulieren. Anwendung fanden die Ergebnisse in der Mikroelektronik, der Elektrotechnik, der Automobil- und Halbzeugfertigung.

Beteiligte Institute:
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik
Max-Planck-Institut für Eisenforschung
Laufzeit: 2006 – 2009
www.crystalplasticity.de