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Ein innovatives, umweltfreundliches Produktionsverfahren für das in vielen Industriebranchen unverzichtbare Soda haben Fraunhofer-Forschende gemeinsam mit Partnern im Projekt »Green Soda« entwickelt. Der Prozess basiert auf der bipolaren Elektrodialyse von Salzsole. Durch Ionen-Austauschprozesse und den Zusatz von Kohlenstoffdioxid entsteht grünes Soda. Die Technologie hilft auch, die Produktion am Standort Deutschland zu stärken.

Die Weiterentwicklung der bestehenden Speichersysteme ist eine zentrale Voraussetzung für die Energiewende. Das Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion (ZDB) am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA hat gemeinsam mit der acp systems AG eine format- und designflexible Wickelanlage für zylindrische Batteriezellen in Betrieb genommen. Sie dient als innovative Forschungs- und Produktionsplattform, um neue Zellformate und -komponenten sowie Tab-Designs zu erproben. Sie ermöglicht die Entwicklung großformatiger Zellen für künftige Batterietechnologien. Die Wickelanlage ist weltweit einzigartig und in eine automatisierte und digitalisierte Infrastruktur zur Batteriezellproduktion eingebettet.

Schmetterlinge sind allgemein beliebt, doch sind sie – insbesondere ihre Raupen – nicht immer gern gesehen in Wäldern, Parks und Gärten. Treten sie nämlich in Massen auf, stellen einige Schmetterlingsarten eine echte Gefahr für den Wald dar. In der Vergangenheit wurden vielerorts in Deutschland ganze Laub- und Nadelbestände kahlgefressen. Die Überwachung der Forstschädlinge ist daher besonders wichtig, um ihre Reproduktion zu kontrollieren und Waldflächen vor größeren Schäden zu schützen. Im Projekt DiMoTrap entwickeln Forschende des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF gemeinsam mit der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt eine digitale, automatisierte Pheromonfalle (Lockstofffalle), die den Aufwand des bisherigen aufwändigen, manuellen Waldschutzmonitorings deutlich reduzieren könnte.

Ob in Kanada, Kalifornien oder im Mittelmeerraum – weltweit werden Waldbrände häufiger und vor allem heftiger. Hitze, Trockenheit und Wind machen Brände gerade im Sommer oft zum Inferno. Die Klimakrise verschärft das Problem. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI und das Start-up CAURUS Technologies GmbH reagieren auf die zunehmende globale Bedrohung: Gemeinsam entwickeln sie das Dispersionslöschmodul eines innovativen Löschverfahrens, mit dessen Hilfe sich großflächige Feuer effizienter aus der Luft bekämpfen lassen.

Umweltschädliche Kunststoffabfälle haben in Deutschland in den letzten Jahren kontinuierlich zugenommen. Besonders viel Müll entsteht durch Verpackungen. Auf pflanzlichen Inhaltsstoffen basierende Beschichtungen für Papierverpackungen könnten künftig für nachhaltigen Ersatz sorgen. Im Projekt BioPlas4Paper konnten Forschende des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST gemeinsam mit Partnern mithilfe eines Beschichtungsverfahrens, der Plasmapolymerisation, auf Pflanzenstoffen basierende wasserabweisende Barriereschichten auf Papier erzeugen und so die Beständigkeit des Werkstoffs gegenüber Witterungseinflüssen verbessern.

Eine große Chance für den Wirtschaftsstandort Deutschland liegt in Deep Tech und einem starken Innovationssystem aus Wissenschaft und Wirtschaft. Auf dem Innovation Summit »Bits & Pretzels« in München stellt Fraunhofer vom 29. September bis 1. Oktober 2024 sein Knowhow für unternehmerischen Tech Transfer unter Beweis.

Mehr Ladeleistung, mehr Reichweite, mehr Klimafreundlichkeit – im Verbundprojekt COOLBat entwickeln Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU gemeinsam mit Partnern Batteriegehäuse der nächsten Generation für Elektrofahrzeuge. Die zentrale Komponente des E-Autos soll leichter werden, und bei ihrer Herstellung sollen 15 Prozent Kohlendioxid eingespart werden. Durch eine Kombination von Einzelsystemen, mehr Funktionen auf kleinerem Bauraum, neuen Wärmeleitwerkstoffen und biobasierten Flammschutzbeschichtungen wollen die Projektpartner dieses Ziel erreichen.

An den Rastanlagen der Bundesautobahnen herrscht Parkplatznot. Lkw-Fahrer, die gesetzliche Ruhezeiten einhalten müssen, stellen ihre Fahrzeuge daher oftmals höchst riskant in den Ein- und Ausfahrten oder auf den Standstreifen ab. Die Folge sind Auffahrunfälle – mitunter mit tödlichem Ausgang. Der Handlungsdruck für schnelle Abhilfe ist groß. Hier setzt das Projekt SOLP an: Forschende des Fraunhofer-Instituts für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI entwickeln gemeinsam mit Partnern eine KI-gestützte Prognostik für Lkw-Fahrer und Spediteure, die über verfügbare, öffentliche und privat bewirtschaftete Stellplätze informiert und die Stellplatzsuche erleichtert.

In der Medizin können Systeme der Künstlichen Intelligenz (KI) Krankheiten früher erkennen, Therapien verbessern und medizinisches Personal entlasten. Wie leistungsfähig sie sind, hängt davon ab, wie gut die KI trainiert wurde. Ein neuer Multitasking-Ansatz zum Schulen von KI macht es möglich, Basismodelle mit einem Minimum an Daten kosteneffizient und schnell zu trainieren. Damit überwinden Forschende die Datenknappheit in der medizinischen Bildgebung – und können so Leben retten.

Die neue EU-Verordnung European Deforestation Regulation – EUDR soll verhindern, dass in der EU gehandelte Waren zur fortschreitenden Entwaldung beitragen. Wer zum Beispiel ein Holzprodukt in den EU-Markt einbringt, muss dokumentieren, welche Holzarten zur Herstellung verwendet wurden, und dessen legale Herkunft belegen. Schon die erste Überprüfung der deklarierten Holzart ist – je nach Material – keine leichte Aufgabe. So muss etwa Papier zeitaufwändig von Spezialistinnen und Spezialisten untersucht werden. Eine KI-Analysesoftware zur Holzartenbestimmung soll diesen Prozess künftig vereinfachen und beschleunigen. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM entwickeln das automatische Bilderkennungssystem für die großflächige Überprüfung der Holzartendeklaration in enger Zusammenarbeit mit dem Thünen-Institut für Holzforschung.

Pilze haben mehr zu bieten als auf den ersten Blick erkennbar. Ihre fadenförmigen Zellen, die wie ein Wurzelgeflecht unsichtbar und großflächig unter der Erde wachsen, bieten großes Potenzial, um nachhaltige, biologisch abbaubare Materialien herzustellen. Forschende am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park nutzen dieses Pilzmyzel, um damit unterschiedlichste, recycelbare Produkte zu entwickeln – vom Portemonnaie über Dämmmaterialien bis hin zu Verpackungen.

Öffentliche Stromnetze sind hochkomplexe Systeme. Die Hersteller von Windenergieanlagen müssen beim Anschluss neuer Anlagen technische Richtlinien einhalten, um die Stabilität der Stromnetze nicht zu gefährden. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme IWES haben im Projekt »Mobil-Grid-CoP« eine mobile Testplattform entwickelt, die auch für Offshore-Windenergieanlagen im Freifeld realitätsnahe Tests unter Volllast ermöglicht. Die Technologie hilft bei der Validierung und Zertifizierung der Anlagen und unterstützt die Transformation der Energieversorgung hin zur verstärkten Nutzung erneuerbarer Energien.

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM in Berlin bekommt eine zweite Institutsleitung: Prof. Ulrike Ganesh wird ab August 2024 Prof. Martin Schneider-Ramelow ergänzen und gemeinsam mit ihm die strategische Ausrichtung des Mikroelektronik-Instituts weiterentwickeln und gestalten.

Spezielle physische Mensch-Roboter-Interaktionen werden vermehrt in der Fertigungsindustrie, im professionellen Dienstleistungssektor und im Gesundheitswesen benötigt. Dies erfordert eine Verbesserung des Komforts und der Kommunikation zwischen Mensch und Maschine. Roboter müssen in der Lage sein, menschliche Handlungen vorherzusehen und Absichten zu erkennen. Dafür braucht es flexible Metamaterialien bzw. flächige Metasurface-Antennen mit hochintegrierter Elektronik, um die nahe Umgebung erfassen zu können. Solche Oberflächen, die einen Roboter wie eine adaptive, intelligente Haut umspannen, entwickelt das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR gemeinsam mit sechs Partnern im EU-Projekt FITNESS. Ausgerüstet mit Metasurface-Antennen sollen Roboter künftig im Nahfeld die Umgebung gezielter abtasten und im Fernfeld besser mit ihrer Basisstation kommunizieren können.

Durch die Digitalisierung werden zum Beispiel in Krankenhäusern immer mehr Geräte wie Röntgen- oder Ultraschallgeräte ans Netzwerk angeschlossen. Diese müssen im Bedarfsfall in der Klinik beweglich sein. Im Projekt LINCNET übertragen Fraunhofer-Forschende Daten mithilfe von Licht auf Maschinen und Roboter in Krankenhäusern und auch in der industriellen Fertigung. Durch die Kombination mit Stromnetzen und dem schnellen 5G-Netz entstehen leistungsstarke, aber günstigere Drahtlosnetze für Gebäude. Der Einsatz in Krankenhäusern bindet die Geräte kabellos ins Netzwerk ein – mit weniger elektromagnetischen Emissionen. Die Industrieproduktion wird deutlich flexibler.

Forschende am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM haben erstmals einen Kunststoff-Patch entwickelt, mit dem sich bisher aufwändige Reparaturprozesse an beschädigten Flugzeug-Leichtbaukomponenten deutlich beschleunigen und vereinfachen lassen. Der thermoformbare und kreislauffähige Reparatur-Patch wird auf den defekten Bereich gedrückt und erhält seine Endfestigkeit in nur 30 Minuten. Aufgrund seiner Wandelbarkeit lässt sich der neuartige faserverstärkte Kunststoff von der Luftfahrt über die Orthopädie in unterschiedlichsten Branchen einsetzen.

Im Vergleich zu Tabakzigaretten gelten E-Zigaretten als weniger gesundheitsschädlich. Unbedenklich ist ihr Konsum dennoch nicht. Bei vielen Inhaltsstoffen ist nicht bekannt, wie sie sich beim Erhitzen verhalten. Da die Temperatur in E-Zigaretten stark variiert, können auch unterschiedliche thermische Zersetzungsprodukte entstehen. Dies erschwert die Bewertung des Risikopotenzials der Tabakalternative. Bislang gibt es kein Prüfsystem, mit dem die verwendeten Inhaltsstoffe entlang des gesamten relevanten Temperaturbereichs getestet werden können. Mit EVape hat das Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM nun den Prototyp eines Geräts zur kontrollierten Verdampfung von E-Liquids in einem breiten Temperaturbereich entwickelt, die entstehenden Emissionen können dann analysiert und toxikologisch bewertet werden. Die Ergebnisse sind somit allgemein gültig – unabhängig davon, in welcher E-Zigarette das E-Liquid eingesetzt wird.

Offshore-Windenergie gilt als Eckpfeiler der Energiewende und versorgt Millionen Verbraucher mit grünem Strom. Die Windparks im Meer werden über Stromexportkabel an das Netz an Land angeschlossen. Um eine optimale Lage der Kabel sicherzustellen, sind regelmäßige Vermessungen der Kabeltrassen erforderlich. Doch die derzeit eingesetzten akustischen und magnetischen Methoden sind zeitaufwändig, kostspielig und nicht zuverlässig. Forschende am Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES entwickeln daher im Projekt SASACD gemeinsam mit Partnern ein neuartiges Messsystem zur Kabellokalisierung, das die Nachteile bestehender Systeme überwindet und eine flächenhafte Ortung des Kabels sowie eine ausreichende Eindringtiefe in das Sediment ermöglicht.

Die kleinsten Teile der Materie geben Aufschluss über große Zusammenhänge. Sonnenlicht, Magnetismus oder molekulare Wechselwirkungen ließen sich ohne sie nicht schlüssig erklären. Als Basis für moderne Technologien wird Quantenphysik in ganz unterschiedlichen Bereichen noch Großes bewirken. Wo stehen wir heute bei Quantencomputing, -kommunikation, -imaging und -sensorik?

Es ist groß, das Ansehen von Gütern aus deutschen Fabrikhallen. 2017 errang das »Made in Germany«-Siegel bei einer Studie des Statistikportals und Marktforschungsunternehmens Dalia Research den ersten Platz. Einer aktuellen Untersuchung der Unternehmerplattform Meisterkreis, der Transformationsforschungsagentur Sturm und Drang und der Agenturgruppe Serviceplan Group zufolge favorisieren 25 Prozent der Konsumentinnen und Konsumenten in Europa, China und den USA deutsche Marken. Noch, möchte man hinzufügen, denn es zeigt sich ein Trend zu heimischen Produkten – vorangetrieben unter anderem vom US-Präsidenten Donald Trump und seinem »America first«. Und, wie die aktuelle Studie ebenfalls enthüllt: Hierzulande befindet sich das Image deutscher Produkte im Sinkflug. So gaben 42 Prozent der deutschen Studienteilnehmenden an, dass sich deren Ansehen verschlechtert habe. Wie also steht es um die deutsche Ingenieurskunst? Mit welchen Technologien und Verfahrensweisen lässt sich international ein Wettbewerbsvorteil einfahren? Und wie kann die Forschung der Industrie zur Seite stehen?