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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.

Ob digitale Stromzähler oder Tachometer: Werden Verbrauch oder Laufleistung elektronisch ausgelesen, sollten die übermittelten Daten nicht manipulierbar sein. Das gilt in besonderem Maße für die Verifizierung von Zahlungstransfers mittels Kreditkarte. Am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS haben Forschende eine Lösung entwickelt, die es ermöglicht, die Funktion entsprechender Sicherheitselemente nach der Herstellung zu konfigurieren und diese so zuverlässig und kostengünstig mehrdimensional zu schützen.

Fraunhofer-Forschende haben ein Verfahren entwickelt, bei dem biogene Baumaterialien auf Basis von Cyanobakterien entstehen. Diese vermehren sich in einer Nährlösung durch Fotosynthese. Werden Zusatz- und Füllstoffe wie Sand, Basalt oder nachwachsende Rohstoffe dazugegeben, bilden sich gesteinsartige feste Strukturen. Im Gegensatz zur klassischen Betonherstellung wird dabei kein klimaschädliches Kohlenstoffdioxid emittiert, sondern im Material gebunden.

Mit der Kraft der Sonne erzeugter Wasserstoff könnte in Zukunft weitreichend fossile Energieträger ersetzen und zur Senkung der CO2-Emissionen beitragen. Im Verbundprojekt Neo-PEC haben Fraunhofer-Fachleute ein Tandem-Modul entwickelt, das autark und sicher solar erzeugten, grünen Wasserstoff produziert.

Die Kommunikation zwischen Fahrzeug und Fahrer abhängig vom Automatisierungsgrad zu optimieren, ist Ziel eines Fraunhofer-Forschungsprojekts gemeinsam mit weiteren Unternehmen. Die Forschenden verbinden dafür Sensorik zur Innenraumbeobachtung mit Sprachmodellen zu sogenannten Vision-Language-Modellen. Sie sollen Komfort und Sicherheit künftiger Autos erhöhen.

Das Jahr 2023 stand für die Fraunhofer-Gesellschaft im Zeichen des Wandels. Im Mai 2023 wurde Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka vom Fraunhofer-Senat zum 11. Präsidenten der Fraunhofer-Gesellschaft gewählt, Mitte August trat er sein Amt an. Seitdem befindet sich Fraunhofer in einem umfassenden Transformationsprozess. Trotz interner Veränderungen und eines angespannten wirtschaftlichen Umfelds konnte die Fraunhofer-Gesellschaft dank des gemeinsamen und engagierten Einsatzes der knapp 32 000 Mitarbeitenden an ihren 76 Instituten und Forschungseinrichtungen einen stabilen und zielgerichteten Kurs halten. Das Finanzvolumen stieg 2023 um 12 Prozent im Vergleich zum Vorjahr auf 3,4 Mrd. €. Dabei erreichten die Wirtschaftserträge einen Höchststand von 836 Mio. €. Die Zahl der Erfindungsmeldungen 2023 stieg auf 506 Erfindungen, und auch die Zahl der prioritätsbegründenden Patentanmeldungen lag mit 406 über dem Vorjahr. Zudem gingen 23 Spin-off-Unternehmen aus der Fraunhofer-Gesellschaft hervor.