Aus Vision wird Zukunft: Die Fraunhofer-Gesellschaft als Innovationsmotor

Die Fraunhofer-Gesellschaft ist eine der führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Mit Schwerpunkten in den Schlüsseltechnologien der Zukunft, die zentral auch für Hightech Agenda Deutschland sind, leistet sie einen systemrelevanten Beitrag zur Innovationskraft und Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands.

Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen, die über keine eigenen Forschungskapazität verfügen und einen besonders hohen Bedarf an Forschungsleistungen haben, unterstützt Fraunhofer dabei, sich langfristig erfolgreich im Wettbewerb zu positionieren. Sichtbar wird dieser Erfolg unter anderem in der konstant hohen Anzahl erfolgreich durchgeführter Projekte mit Kunden aus der Industrie. Im Jahr 2025 konnte die Fraunhofer-Gesellschaft trotz herausfordernder Rahmenbedingungen ein Allzeithoch bei den Wirtschaftserträgen von 966 Millionen Euro im Jahr 2025 verbuchen.

Passend zum UNESCO-Gedenkjahr anlässlich des 200. Todestags von Joseph von Fraunhofer zeigen ausgewählte aktuelle Forschungsbeispiele aus dem Fraunhofer-Universum, wie stark unser Namensgeber unser Selbstverständnis noch heute prägt: Er war ein exzellenter Handwerker, Forscher und Unternehmer, leitete aus seinen Untersuchungen neue Erkenntnisse für die Optik ab und schaffte zugleich die Umsetzung seiner Ideen in innovative, marktfähige Produkte mit hohem gesellschaftlichem Nutzen.

Joseph von Fraunhofers Leben und Erbe 

Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen, wie Fraunhofer-Forschung tagtäglich zur Innovationskraft Deutschlands beiträgt – mit aktuellen, praxisnahen Lösungen für Industrie, Mittelstand und Gesellschaft ebenso wie für staatliche Akteure.

Gemeinsam mit ams OSRAM hat das Fraunhofer IZM eine neuartige, digital steuerbare LED-Matrix entwickelt, die Autoscheinwerfer in präzise Lichtprojektoren verwandelt. Statt weniger Lichtquellen kommen zehntausende einzeln ansteuerbare LEDs zum Einsatz, die Licht gezielt und energiesparend dorthin lenken, wo es gebraucht wird. So wird die Fahrbahn optimal ausgeleuchtet, ohne andere Verkehrsteilnehmende zu blenden. Zusätzlich können Warnsymbole direkt auf die Straße projiziert werden.

Die Technologie erhöht die Verkehrssicherheit, spart Energie und eröffnet neue Anwendungen – von effizienter Fahrzeugtechnik bis zu Augmented Reality. Sie stärkt die Innovationskraft der Industrie und bietet insbesondere dem Mittelstand neue Marktchancen für intelligente Licht- und Displaylösungen.

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Die CAR‑T‑Zelltherapie ist ein innovativer Ansatz in der Krebsmedizin: Dabei werden körpereigene Immunzellen genetisch so verändert, dass sie Tumorzellen gezielt erkennen und zerstören. Forschende des Fraunhofer‑Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI unterstützen Partner bei der Entwicklung, Optimierung und klinischen Prüfung neuer CAR-T-Zelltherapien. So stellt das Institut in seinen Reinräumen beispielsweise die klinischen Prüfpräparate für eine klinische Studie des Universitätsklinikum Würzburg her, bei der CAR-T-Zellen zur Behandlung hämatologischer und solider Tumore eingesetzt werden.

Um zukünftig die Verfügbarkeit von CAR-T-Zelltherapien und anderen Immuntherapien zu erhöhen, arbeitet das Fraunhofer IZI gemeinsam mit weiteren Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft an der Entwicklung neuer Bioprozesse und automatisierten Produktionsverfahren. Ziel dabei ist es, die Herstellung von Zell- und Gentherapien schneller und wirtschaftlicher zu gestalten, um dadurch mehr Patientinnen und Patienten den Zugang zu innovativen Arzneimitteln zu ermöglichen.

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Gebäude sind vielfältigen Einflüssen ausgesetzt, etwa durch Wetter, bauliche Veränderungen oder Nutzung – doch klassische Wärmepumpenregelungen berücksichtigen das nur unzureichend. Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE forscht daher an intelligenten Wärmepumpen, die mithilfe von künstlichen neuronalen Netzen ihr Umfeld selbstständig analysieren und den Betrieb kontinuierlich anpassen. Mithilfe eines neuen, KI-basierten Reglers lassen sich fehlerhafte Einstellungen nun vermeiden und Heizsysteme deutlich effizienter betreiben.

Die Innovation ist vielversprechend für die Energiewende im Gebäudesektor: Simulationen und erste Feldtests zeigen Einsparpotenziale von bis zu 10 Prozent bei gleichzeitig höherem Komfort. Damit können Energiekosten und Emissionen sinken. Zugleich entstehen neue Marktchancen für Hersteller im Bereich digitaler Heiz- und Gebäudetechnik.

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Cyberangriffe und Industriespionage verursachen jedes Jahr massive Schäden für Unternehmen und Behörden – klassische Schutzsysteme stoßen dabei zunehmend an ihre Grenzen. Das Fraunhofer‑Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE hat mit AMIDES ein frei verfügbares Open‑Source‑System entwickelt, das mithilfe Künstlicher Intelligenz gezielt Cyberangriffe erkennt, die herkömmliche Signaturprüfungen umgehen. Der Ansatz kombiniert maschinelles Lernen mit bestehenden Sicherheitsregeln und ist darauf ausgelegt, möglichst wenig Fehlalarme zu erzeugen.

Die Innovation stärkt die digitale Sicherheit von Wirtschaftsunternehmen und anderen Organisationen, da sie bestehende IT‑Sicherheitsinfrastrukturen effizient erweitert. Gerade Unternehmen mit einer zentralen Sicherheitsabteilung (Security Operations Center) profitieren von einer praxistauglichen, transparenten und kosteneffizienten Lösung zur Cyberabwehr.

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In der industriellen Massenproduktion von Stanzteilen entscheidet Präzision über die Funktionsfähigkeit ganzer Systeme – doch herkömmliche Qualitätskontrollen kommen bei hohen Taktraten schnell an ihre Grenzen. Gemeinsam mit dem mittelständischen Unternehmen Quittenbaum GmbH hat das Fraunhofer‑Institut für Physikalische Messtechnik IPM erstmals ein optisches Prüfsystem entwickelt, das 3D‑Präzisionsstanzteile direkt im laufenden Produktionsprozess vermisst. Im freien Fall erfassen mehrere Kameras jedes einzelne Bauteil und gleichen es sekundenschnell mit dem CAD‑Sollmodell ab.

Die Lösung erhöht die Prozesssicherheit, reduziert Ausschuss und vermeidet teure Nacharbeiten. Sie ist besonders relevant für Branchen wie Automobil‑, Elektro‑ und Medizintechnik und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit mittelständischer Fertigungsunternehmen durch effiziente, automatisierte Qualitätssicherung.

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Hochempfindliche Messungen kleinster Magnetfelder eröffnen neue Möglichkeiten in Medizin, Industrie und Sicherheit. Das Fraunhofer‑Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF hat ein kompakt integriertes Quantenmagnetometer auf Diamantbasis entwickelt, das extrem präzise, robust und nahezu kalibrationsfrei arbeitet. Der miniaturisierte Sensor misst selbst kleinste Magnetfelder im Pikotesla‑Bereich und ist vielseitig einsetzbar – etwa in der biomedizinischen Diagnostik, der Materialprüfung, der Geologie oder für eine sichere Navigation ohne GPS.

Die Technologie ist gesellschaftlich hochrelevant, da sie kritische Infrastrukturen resilienter macht und neue Diagnose‑ und Navigationsverfahren ermöglicht. Zugleich stärkt sie den Hightech‑Standort Deutschland und eröffnet Industrie und spezialisierten mittelständischen Unternehmen neue Anwendungsfelder in der Sensor‑ und Quantentechnologie.

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Digitale Anwendungen verlangen Speicher, die schnell, langlebig und extrem stromsparend sind. Gemeinsam haben das Fraunhofer‑Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS und der Halbleiterhersteller GlobalFoundries eine neuartige ferroelektrische Speichertechnologie entwickelt, die diese Anforderungen erfüllt. Grundlage sind ultraschnelle, nicht‑flüchtige FRAM‑Speicher auf Basis von Hafniumoxid, die sich erstmals in eine bestehende industrielle Chipfertigung integrieren lassen.

Die Innovation ist besonders relevant für Automobilindustrie, Medizintechnik und Industrieautomation sowie für Künstliche Intelligenz direkt im Gerät. Sie ermöglicht energieeffiziente Elektronik »made in Europe« und stärkt die Wettbewerbsfähigkeit von Industrie und mittelständischen Technologieanbietern im stark umkämpften Halbleitermarkt.

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Saubere Luft ist eine zentrale Grundlage für Gesundheit und Klimaschutz. Mit den ESA‑Missionen Sentinel‑4 und Sentinel‑5 des europäischen Copernicus‑Programms wird die Luftqualität über Europa, Afrika und weltweit so genau erfasst wie nie zuvor. Das Fraunhofer‑Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF liefert dafür zentrale optische Schlüsselkomponenten wie hochpräzise Beugungsgitter, Linsen und weltraumrobuste Halterungen, entwickelt in enger Zusammenarbeit mit der Jena‑Optronik GmbH sowie Airbus Defense and Space.

Die Technologie ermöglicht eine deutlich verbesserte Identifikation von Emissionsquellen und Treibhausgasen. Sie ist gesellschaftlich hochrelevant für Klimaforschung und Umweltpolitik und stärkt zugleich Europas technologische Souveränität sowie die Wettbewerbsfähigkeit von Industrie und spezialisierten mittelständischen Optik‑ und Raumfahrtunternehmen.

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Künstliche Intelligenz macht Industrieroboter flexibler und produktiver, stellt die Sicherheit in der Fertigung jedoch vor neue Herausforderungen. Im Auftrag von Hitachi Ltd. hat das Fraunhofer‑Institut für Kognitive Systeme IKS eine Sicherheitsarchitektur entwickelt, mit der KI‑basierte Steuerungen systematisch abgesichert werden können. Herzstück ist die sogenannte AI‑Safety‑Envelope‑Architektur, die KI‑Funktionen durch selbstüberwachende, selbstschützende und selbstprüfende Mechanismen absichert und Risiken nach internationalen Normen gezielt reduziert.

Die Lösung ist gesellschaftlich relevant, weil sie eine sichere Mensch‑Roboter‑Zusammenarbeit ermöglicht, und wirtschaftlich bedeutsam für Industrie und Mittelstand. Sie schafft die Voraussetzung, KI flexibel in Produktionsrobotern einzusetzen, ohne Sicherheit und Zuverlässigkeit zu gefährden – und trägt so zu effizienteren, robusteren und zukunftsfähigen Fertigungsprozessen bei.

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Hocheffiziente Solarzellen sind ein zentraler Schlüssel für eine nachhaltige Energieversorgung. Am Fraunhofer‑Institut für Solare Energiesysteme ISE wurde die weltweit effizienteste Solarzelle entwickelt: Eine III-V Tandem‑Solarzelle erreicht unter konzentriertem Sonnenlicht einen Wirkungsgrad von 47,6 Prozent – ein internationaler Spitzenwert. Möglich wurde dies durch eine 4-fach gestapelte Tandemzellstruktur aus optimierten Halbleitermaterialien mit einer neuartigen Antireflexbeschichtung, die optische Verluste minimiert und die spektrale Nutzung des Sonnenlichts deutlich erhöht.

Die Technologie adressiert Anwendungen, in denen höchste Umwandlungseffizienz direkt in geringere Systemkosten übersetzt wird. Im Fokus steht die konzentrierende Photovoltaik (CPV) für sonnenreiche Regionen. Darüber kommen III-V Tandem-Solarzellen in flächen- und gewichtskritischen Anwendungen zum Einsatz – insbesondere in der Raumfahrt, sowie perspektivisch in der fahrzeugintegrierten Photovoltaik (VIPV), in denen eine hohe Leistungsdichte entscheidend ist. Die erzielten Fortschritte stärken den Technologiestandort Deutschland und schaffen Entwicklungs‑ und Transferpotenziale für Industrie und mittelständische Unternehmen entlang der gesamten photovoltaischen Wertschöpfungskette.

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Mit der Satellitenmission ERNST hat das Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst Mach Institut EMI eine kompakte Satellitenplattform entwickelt, die seit August 2024 erfolgreich im Orbit im Einsatz ist. Der Satellit erfasst als erstes europäisches System Infrarotsignale zur Detektion und Nachverfolgung von Raketenstarts. Als Technologiedemonstrator zeigt ERNST, dass auch kleine Satelliten komplexe Messaufgaben unter Weltraumbedingungen zuverlässig erfüllen können.

Die Mission besitzt hohe Relevanz, weil sie neue Technologien im All erprobt und wichtige Grundlagen für zukünftige Anwendungen liefert – speziell für europäische Frühwarnsysteme oder Satellitenkonstellationen. Zugleich verdeutlicht ERNST die Vorteile von Kleinsatelliten: schnellere Entwicklung, geringere Kosten und hohe Designflexibilität als Ergänzung zu bestehenden Raumfahrtsystemen.

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Drohnen stellen eine zunehmende Herausforderung für den Schutz von Gebäuden und Personen dar. Das Fraunhofer‑Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE hat im Auftrag des Bundesministeriums für Forschung, Technologie und Raumfahrt gemeinsam mit Behörden und Partnern aus Industrie und Forschung – u.a. dem Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR – ein flexibles Drohnenabwehrsystem entwickelt: Es kombiniert verschiedene Technologien wie Radar, Funkpeiler und Kameras, um Drohnen zu erkennen, zu identifizieren und ihre Flugbahnen zu verfolgen. Für die Abwehr stehen unter anderem Störsender und Abfangdrohnen bereit.

Die Lösung greift die Bedarfe der Praxis unmittelbar auf: Sicherheitsbehörden waren von Beginn an eng eingebunden. Das System ermöglicht schnelle Entscheidungen im Einsatz und ist modular für unterschiedliche Szenarien anpassbar – vom Schutz kritischer Infrastrukturen bis hin zu Großveranstaltungen. Damit schafft »IDAS‑PRO« eine Grundlage für einen schnellen Transfer in die Anwendung und stärkt die Sicherheit im zunehmend komplexen Luftraum.

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Palmöl ist ein zentraler Rohstoff vieler Produkte, steht jedoch wegen seiner Umweltfolgen zunehmend in der Kritik. Forschende des Fraunhofer‑Instituts für Grenzflächen‑ und Bioverfahrenstechnik IGB haben gemeinsam mit Partnern eine nachhaltige Alternative entwickelt: Aus Industrieabgasen gewonnenes Ethanol wird mithilfe von Hefen am Fraunhofer IGB in eine Palmölalternative umgewandelt. Das Verfahren nutzt klimaschädliche Gase als Rohstoff und ermöglicht zudem die gezielte Steuerung der Fettzusammensetzung.

Die Innovation trägt zu Klima- und Ressourcenschutz bei, indem sie Abgase recycelt und nachhaltige Produktionswege eröffnet. Gleichzeitig entstehen durch unabhängige und umweltfreundliche Alternativen zu importiertem Palmöl neue Perspektiven für die Kosmetik- und Lebensmittelbranche.

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Photovoltaik lässt sich bislang nur begrenzt ansprechend in Architektur integrieren. Forschende des Fraunhofer‑Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben daher eine Technik entwickelt, mit der sich realistische Muster und Farben direkt auf PV‑Module bringen lassen, ohne deren Effizienz nennenswert zu beinträchtigen: Mithilfe speziell strukturierter Folien, die über transparente Aussparungen verfügen, entstehen Motive wie Dachziegel oder individuelle Designs. Basis ist die MorphoColor®‑Technologie, die Farbeindruck erzeugt und auf allen gängigen Photovoltaik- und Solarthermie-Module angewandt werden kann.

Die Technik mit dem Namen »Shade Cut« besitzt großes Potenzial für die Bau‑ und Energiewende, da sie die Akzeptanz von Solaranlagen erhöht und neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet – etwa in Fassaden oder denkmalgeschützten Gebäuden. Gleichzeitig profitieren PV-Hersteller und die Bauwirtschaft von zusätzlicher Designfreiheit bei nahezu voller Energieeffizienz.

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