Leitprojekte – Schnelle Umsetzung für den Markt

Fraunhofer 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.

COGNAC – Cognitive Agriculture

Fraunhofer-Leitprojekt »Cognitive Agriculture«
© iStock/Fraunhofer IESE

Im Leitprojekt »Cognitive Agriculture« forschen acht Fraunhofer-Institute unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern gemeinsam an Grundlagen, um landwirtschaftliche Produkte ebenso umwelt- und ressourcenschonend wie hocheffizient zu produzieren. Lösungsansätze liegen in der Sensorik zur Datenerfassung sowie in der Digitalisierung und Automatisierung der landwirtschaftlichen Prozesse. Die Analyse hochkomplexer Wechselwirkungen zwischen Biosphäre und Produktion soll in einem Ökosystem vernetzter Daten und Dienste (»Agricultural Data Space«) nutzbar werden und Entscheidungen unterstützen.

eHarsh – Sensorsysteme für extrem raue Umgebungen

Ziel des Leitprojekts »eHarsh« ist die Entwicklung und Bereitstellung einer Technologieplattform, auf deren Basis Sensorsysteme, bestehend aus Sensorik und Elektronik, für den Einsatz in extrem rauer Umgebung, »extreme harsh environment«, entwickelt und hergestellt werden können. Die Realisierung solcher Systeme erfordert interdisziplinäre Kompetenzen, angefangen bei der Auswahl entsprechender Werkstoffe und Technologien über verschiedene Entwicklungskompetenzen, die Systemintegration für die Applikation bis hin zur Bewertung und Vorhersage von Zuverlässigkeit und Einsatzverhalten.

ElKaWe – Elektrokalorische Wärmepumpen

Fraunhofer-Leitprojekt ElKaWe - Elektrokalorische Wärmepumpen

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. 

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EVOLOPRO – Evolutionäre Selbstanpassung komplexer Produktionsprozesse und Produkte

Leitprojekt EVOLOPRO
© Fraunhofer IPT

Ziel des Leitprojektes »EVOLOPRO« ist, evolutionsbiologische Mechanismen zur Erzeugung einer neuen Generation von Produktionssystemen zu nutzen. Solche »Biological Manufacturing Systems« sind fähig, sich analog zu biologischen Organismen selbstständig an neue Anforderungen und Umgebungsbedingungen anzupassen. Ein Biological Manufacturing System benötigt dafür nicht wie die Natur viele Jahrtausende. Durch aktuelle Errungenschaften im Umfeld von »Industrie 4.0« kann dies innerhalb kürzester Zeit vollzogen werden.

futureAM – Next Generation Additive Manufacturing

Mit Additive Manufacturing gefertigtes Metallbauteil
© Fraunhofer ILT

Mit futureAM treibt die Fraunhofer-Gesellschaft die Weiterentwicklung der additiven Fertigung metallischer Bauteile systematisch voran. Dazu sind sechs erfahrene Institute im Bereich additiver Fertigung – die Fraunhofer-Einrichtung für Additive Produktionstechnologien IAPT und die Fraunhofer-Institute IFAM, IGD, ILT, IWS und IWU – eine strategische Projektpartnerschaft eingegangen und haben sich zwei übergeordnete Ziele gesetzt: den Aufbau einer übergreifenden Kooperationsplattform für die hochintegrative Zusammenarbeit und die Nutzung der dezentral verteilten Ressourcen der Fraunhofer-Gesellschaft im Bereich Additive Manufacturing (AM) sowie die Schaffung der technologischen Voraussetzungen für eine praxisrelevante Steigerung von Skalierbarkeit, Produktivität und Qualität von AM-Prozessen für die Fertigung individualisierter Metallbauteile.

Go Beyond 4.0 – Digitale Fertigung in der Massenproduktion – Innovation der Serienfertigung mit digitalen Druck- und Laserverfahren

Fraunhofer-Leitprojekt »Go Beyond 4.0«
© Fraunhofer

Digitale Druck- und Laserverfahren werden bislang kaum in der Massenproduktion eingesetzt, um Produkte zu individualisieren. Dabei ließen sich mit dieser Kombination Serienprodukte ressourcenschonend und kosteneffizient bis hin zum Unikat individuell gestalten. Dieser Herausforderung nimmt sich das neue Fraunhofer-Leitprojekt »Go Beyond 4.0« an. Die Fraunhofer-Institute ENAS, IWU, IFAM, ILT, IOF und ISC bündeln disziplinübergreifend ihre Kompetenzen aus den Bereichen Maschinenbau, Elektrotechnik, Photonik und Materialwissenschaften.

MED²ICIN – Digitales Patientenmodell als Grundlage für personalisierte und kostenoptimierte Behandlung

Fraunhofer-Leitprojekt »Go Beyond 4.0«
© Elnur Amikishiyev – stock.adobe.com

Der digitale Patient – kosteneffiziente und personalisierte Medizin

Im Oktober 2018 startete mit MED²ICIN ein auf vier Jahre angelegtes Fraunhofer-Leitprojekt unter der Leitung des Fraunhofer IGD und Beteiligung sechs weiterer Fraunhofer-Institute. Ziel ist die Schaffung eines ganzheitlichen digitalen Patientenmodells durch die Bündelung aller vorliegenden gesundheitsrelevanten Informationen eines Individuums. Bisher zeitlich und räumlich getrennt voneinander vorhandene Daten in unterschiedlichsten Systemen sollen zu einem digitalen Abbild zusammengeführt werden. Damit lassen sich sowohl enorme Verbes­serungspotenziale für eine effektivere Prävention, Diagnostik, Therapie und Versorgung als auch ein intelligenterer Einsatz von Gesundheitsausgaben erreichen. 

ML4P – Machine Learning for Production

Machine Learning for Production

Im Leitprojekt » Machine Learning 4 Production – ML4P « forschen sechs Fraunhofer-Institute unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB in Karlsruhe an der Entwicklung eines toolgestützten Vorgehensmodells sowie an der Realisierung entsprechender interoperabler Software-Tools, um systematisch das Optimierungspotential in produktionstechnischen Anlagen durch den Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens zu erschließen.

 

QMag – Quantenmagnetometrie

Leitprojekt »QMag« - Quantenmagnetometrie
© Fraunhofer IAF

Am 1. April 2019 startete die Fraunhofer-Gesellschaft das Leitprojekt »Quantenmagnetometrie« (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.

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QUILT – Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions

Seit einigen Jahren konnten Quantenforscher eine Reihe wissenschaftlicher Durchbrüche erzielen. Ihnen gelingt es nun, exotische Quantenzustände gezielt zu erzeugen, sie zu manipulieren und in richtungsweisenden Experimenten disruptives Anwendungspotenzial zu demonstrieren. Wissenschaftler sprechen von einer »zweiten Quantenrevolution«, in der die Quantentechnologie zur Schlüsseltechnologie der modernen Informationsgesellschaft aufsteigen wird. Insbesondere im Bereich des Quantenimagings ist die Fraunhofer-Gesellschaft mit ihren Instituten und Partnern aus Wissenschaft und Industrie exzellent aufgestellt, diese Revolution proaktiv zu gestalten. Auf dieser Basis entwickelt QUILT neue Abbildungs- und Detektionsverfahren.  

ZEPOWEL – Towards Zero Power Electronics

Massive MIMO Transmitter
© Fraunhofer IAF

Mit der Entwicklung einer extrem energieeffizienten und modularen Hardware wird in einem Fraunhofer-Leitprojekt die Basis für ein flächendeckendes Internet der Dinge geschaffen.

Abgeschlossene Leitprojekte

Seltene Erden

Das Projekt »Kritikalität Seltener Erden« dient dazu, die Versorgung der deutschen Industrie mit kritischen Rohstoffen, insbesondere mit Seltenen Erden sicherzustellen. Diese Rohstoffe werden unter anderem für starke Magnete in Windkrafträdern oder Elektromotoren gebraucht. Es sollen Lösungen sowohl für die Substitution als auch das Recycling der Metalle Neodym und Dysprosium erarbeitet werden.

Theranostische Implantate

Im Fraunhofer-Leitprojekt »Theranostische Implantate« arbeiten Fraunhofer-Forscher an intelligenten Implantaten, die Diagnostik und Therapie in einem medizintechnischen Produkt vereinen. Zu diesem Zweck entwickeln sie drei Demonstratoren: eine smarte Hüftgelenksprothese, ein Sensorimplantat sowie eine myoelektrische Handprothesensteuerung.

Strom als Rohstoff

Im Fraunhofer-Leitprojekt »Strom als Rohstoff« haben sich zehn Fraunhofer-Institute unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT zusammengeschlossen. Sie wollen Verfahren entwickeln und optimieren, mit denen CO2-armer Strom genutzt werden kann, um wichtige Basischemikalien zu synthetisieren.

E³-Produktion

Wie sieht die Produktion der Zukunft aus? Konzepte und Technologien dazu sollen im Projekt E³-Produktion entstehen. E³ steht für effizient, emissionsarm und das Einbinden des Menschen in die Produktionsprozesse. Dabei wird ein integrales Stoffstrom- und Energiemanagement genauso verfolgt wie die Entwicklung von Instrumenten, um die Energieeffizienz zu bewerten oder um ergonomische Aspekte zu integrieren.

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Elektromobilität

Fraunhofer entwickelte im Leitprojekt Elektromobilität eine Reihe von Komponenten, um die Idee von mehr Stromern auf der Straße Realität werden zu lassen. 

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Zellfreie Bioproduktion

Eiweiße im industriellen Maßstab ohne Zellen herzustellen — das war das ehrgeizige Ziel der »Zellfreien Bioproduktion«. Wissenschaftler und Ingenieure aus acht Fraunhofer-Instituten haben in einem interdisziplinären Forschungsprojekt komplexe biotechnologische Verfahren entwickelt, die ohne Hilfe intakter Zellen ausgewählte Proteine produzieren.

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