Forschungshighlights aus Dresden

Forschungshighlights der einzelnen Institute

 

ALBACOPTER® – Experimental Vertical Take-Off and Landing Glider

Teile des städtischen Verkehrs in die Luft zu verlagern, ist längst kein Zukunftstraum mehr. Innerhalb des Fraunhofer-Leitprojekts ALBACOPTER® soll unter Leitung des Fraunhofer IVI eine fliegende Experimentalplattform mit der VTOL-Fähigkeit eines Multicopters und den aerodynamischen Vorzügen eines Gleiters entwickelt und für Test- und Demonstrationsflüge zugelassen werden.

 

Aluminium-Faserstrukturen für hocheffiziente Wärmepumpen

Im Rahmen des BMWi-geförderten Projektes „Entwicklung einer Gasadsorptionswärmepumpe mit einem aufkristallisierten Zeolithwärmeübertrager und einem neuartigem Verdampfer-Kondensatorapparat (ADOSO)“ entwickelt das Fraunhofer IFAM in Dresden zusammen mit der Stiebel Eltron GmbH und der Sortech AG sowie dem Fraunhofer ISE in Freiburg eine hocheffiziente Adsorptions-Wärmepumpe für die Bereitstellung von Warmwasser und Heizenergie in Wohngebäuden.

 

atmoFlex - Dünnschichttechnologien zur Beschichtung von Kunststofffolien

Aufgrund des geringen spezifischen Gewichtes, der kostengünstigen Herstellung und der einfachen Prozessierung werden Kunststofffolien in vielen Industriezweigen eingesetzt.

 

Autonomer Feldroboter CERES

Die Automatisierung mittels Feldrobotik ermöglicht eine kontinuierliche und lokal aufgelöste Erfassung von Sensordaten für die Optimierung landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse. Hierfür wurde innerhalb des Fraunhofer-Leitprojekts »Cognitive Agriculture« (COGNAC) der Feldroboter CERES – »Cognitive Electrical Robot Environment System« am Fraunhofer IVI entwickelt.

 

Center Nanoelectronic Technologies CNT

Das Fraunhofer IPMS betreibt mit dem Center Nanoelectronic Technologies CNT angewandte Forschung auf 300 mm Wafern für Mikrochipproduzenten, Zulieferer, Equipmenthersteller und R&D Partner am Standort Königsbrücker Straße.

 

Conversational AI

Sprachassistenten werden in immer mehr Lebensbereichen eingesetzt und ermöglichen eine intuitive Interaktion mit der Technik sowie Service und Informationen. Sie sind nicht nur im Alltag nützlich, sondern bieten Unternehmen auch ein großes Potenzial, die Interaktion zwischen Mensch und Maschine zu erleichtern und den Kunden völlig neue Dienstleistungen anzubieten.

 

CPS – Cognitive Production Services

Das Zentrum CPS (Cognitive Production Services) kombiniert Methoden der Künstlichen Intelligenz mit modernen Produktionsverfahren, insbesondere in den Bereichen a) Mechatronik und Funktionsleichtbau, b) Werkzeugmaschinen, Produktionssysteme und Zerspanungstechnik und c) Umformtechnik.

 

corona.KEX.net

Früherkennungs- und Vorhersagesystem für den medizinischen Bereich

 

Datenräume für Mobilitätsdaten

Der Mobility Data Space (MDS) bildet in Deutschland das zentrale Daten-Ökosystem der Mobilitätsbranche und vereint Unternehmen, Organisationen und Institutionen, um ihre Daten für die Mobilität der Zukunft gemeinsam zu bewirtschaften. Im Bereich der Datensouveränität bietet der Mobility Data Space neuartige technische Konzepte, mit denen auch sensible Mobilitätsdaten vertrauenswürdig verwertet werden können. Auf diese Weise wird es erstmals möglich, bisher ungenutzte Datensilos für eine umwelt- und nutzerfreundlichere, sicherere und faire Mobilität bereitzustellen.

 

Diamantartige Schichten sparen Treibstoff

Werden Motorenkomponenten mit hartem Kohlenstoff beschichtet, reduzieren sich ihre Reibungswerte gen Null. Weltweit ließen sich jedes Jahr Milliarden Liter Treibstoff sparen. Ein neues Laser-Verfahren ermöglicht die Beschichtung in Serie.

 

Drahtlose Mikrosysteme

Das Fraunhofer IPMS liefert im Bereich drahtlose Mikrosysteme produktnahe Teil- und Komplettlösungen für kunden- und applikationsspezifische Problemstellungen von der Hardware bis zur Software. Dies umfasst optisch drahtlose Kommunikation (Li-Fi), wartungsfreie und batterielose RFID-Sensorknoten, integrierte vernetzte Systeme, Track and Trace sowie Big Data und Datenanalyse.

 

Effiziente Energienutzung durch Thermoelektrik

Energieeffizienzsteigerung, Ressourcenschonung und die Verringerung der CO2-Emissionen gehören zu den wichtigen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen unserer Zeit. Bis zu 50 % der eingesetzten Primärenergie geht jedoch als Abwärme verloren. Thermoelektrische Generatoren (TEG) können durch Energierückgewinnung aus dieser Abwärme einen Beitrag zu einer effizienteren und emissionsärmeren Energienutzung leisten.

 

Effiziente Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien

 

Ein smarter Antrieb repariert sich selbst – Adaptronik

Kugelgewindetriebe sind die am häufigsten genutzten Antriebssysteme in Werkzeugmaschinen.

 

Elektronenstrahlschmelzen – Vielfältig und produktiv

 

Energieautarkes Wohnen auf dem Wasser

Innerhalb des Forschungsvorhabens autartec® wurden Technologien und deren Gestaltung für autarke Gebäude von insgesamt 15 Projektpartnern aus Südbrandenburg und Ostsachsen entworfen, entwickelt und umgesetzt.

 

Entwicklung von hocheffizienten Elektrodenmaterialien für gaserzeugende Reaktionen

Die Gewährleistung der Rohstoffverfügbarkeit ist aus sicherheitspolitischen und energiestrategischen Gründen unabdingbar. Wasserstoff ist eine der unersetzbaren Grundchemikalien der chemischen Industrie und darüber hinaus als chemischer Energieträger eine der zentralen Säulen der nachhaltigen Energiewende.
Eine CO2-neutrale Produktion von Wasserstoff ist industriell nur über die elektrochemische Spaltung von Wasser in einem Elektrolyseur realisierbar, sofern dieser mit regenerativen Energiequellen gekoppelt ist.

 

Environmental Sensing

Im Bereich Environmental Sensing fokussiert sich das Fraunhofer IPMS auf die Entwicklung sensorischer Bauelemente, Komponenten und Subsysteme für den Einsatz in anwendungsspezifischen Geräten zur Erfassung und Auswertung von Umgebungszuständen.

 

Explainable & Efficient AI: Center for Explainable and Efficient AI Technologies (CEE AI)

Wir engagieren uns dafür die KI-Kompetenzen der Region Dresden zu bündeln, eng mit der Industrie zu verzahnen und den schnellen Technologietransfer in Unternehmen zu sichern. Dazu setzen wir auf die enge Zusammenarbeit sowohl mit der universitären Forschung, als auch mit weiteren Fraunhofer-Instituten im neu gegründeten »Center for Explainable and Efficient AI Technologies CEE AI«.

 

Fertigung jenseits der Grenzen heutiger Verfahren – Generative Fertigung

3D-Druck nennt es der Laie, der Experte spricht von generativer oder additiver Fertigung. Denn genau genommen wird hier nichts gedruckt, sondern schichtweise aus verschiedenen Materialien aufgebaut.

 

Flächenlichtmodulatoren

Flächenlichtmodulatoren des Fraunhofer IPMS bestehen aus einer Anordnung von Mikrospiegeln auf einem Halbleiterchip, wobei die Spiegelanzahl anwendungsspezifisch aktuell von einigen hundert bis zu mehreren Millionen Spiegeln variiert.

 

Flexible additive Fertigung funktionaler Bauteile

Dem großen Potenzial der additiv-generativen Fertigung steht eine Vielzahl bislang nur ansatzweise gelöster oder vollständig ungelöster Fragestellungen gegenüber. Diese lassen sich nur im engen Schulterschluss zwischen Wirtschaft und Wissenschaft beantworten. Für diesen Zweck initiierte das Fraunhofer IWS Dresden das Projekt »Additiv-generative Fertigung« (AGENT3D).

 

Fused Filament Fabrication – Vielfältig und kostengünstig

Additive Fertigungsverfahren für metallische Werkstoffe erfahren zunehmend größere Bedeutung im industriellen Alltag. Zukünftige Entwicklungsziele sind zusätzliche Funktionalitäten bei gleichzeitiger Kostenreduktion. Am Fraunhofer IFAM werden neue Werkstoffe und Methoden auf pulvermetallurgischer Basis entwickelt, um bisherige Grenzen der Einsatzbereiche additiver Verfahren zu überwinden.

 

Fügen dicker Bleche – Fügetechnologien

Im Boxsport bedeutet ein Clinch eine feste Umklammerung des Gegners, aus der dieser sich kaum lösen kann. Eine sehr feste Verbindung ist auch in der Fügetechnik gemeint, wenn vom Clinchen die Rede ist.

 

Fügen im Flugzeugbau – Mehr Effizienz durch Leichtbau

Die Luftfahrtindustrie stellt einen wesentlichen Motor der industriellen Entwicklung dar. Ständig steigende Ansprüche an Zuverlässigkeit und Sparsamkeit sowie strengere Umweltauflagen erfordern fortwährend neue Werkstoffe und bezahlbare Fertigungstechnologien. An der Entwicklung der notwendigen Technologien wirkt das Fraunhofer IWS mit.

 

Gesundes Saatgut vor Ort produzieren

Die Versorgung der wachsenden Bevölkerung mit gesunden Nahrungsmitteln ist eine enorme Herausforderung, deren Lösung früh in der Produktionskette beginnt. Neben etablierten  chemischen Beizmitteln existiert ein umweltfreundliches, rein physikalisches Verfahren basierend auf der keimabtötenden Wirkung beschleunigter Elektronen zur effektiven Desinfektion von Saatgut.

 

Hightech-Weste überwacht die Lungenfunktionen

 

Impfstoffe zuverlässig inaktivieren mit Elektronenstrahlen

Zur Herstellung von sogenannten Tot-Impfstoffen (wie z. B. gegen Grippe-, Polio- oder Hepatitis A-Viren) werden bereits seit den 1950er Jahren toxische Chemikalien wie Formaldehyd verwendet, um die Erreger zu inaktivieren.

 

Industrielle Reinigungssysteme

Wir entwickeln optische Monitoringsysteme für Reinigungsprozesse und innovative Reinigungstechnik.

Mit unserem Knowhow und der umfangreichen Versuchstechnik können wir komplexe industrielle Reinigungsprozesse experimentell simulieren sowie die reinigungsgerechte Konstruktion (Hygienic Design) von Maschinen überprüfen und verbessern.

 

Infrastrukturseitige Assistenz für das automatisierte Fahren

Automatisiertes Fahren ist hochkomplex. Zukünftig kann funktional sichere Infrastruktur dazu befähigt werden, eine sichere und effiziente vernetzt-automatisierte Mobilität – Cooperative, Connectetd automated Mobility (CCAM) – zu ermöglichen.

 

iRel 4.0

Zuverlässigkeit als zentraler Bestandteil von Elektronik »Made in Europe«

 

Keramische Stacksysteme zur simultanen Filtration und photokatalytischen Oxidation

 

Kohlenstoffrecycling stellt neue Rohstoff- und Energieressourcen für die grüne Industrie bereit

 

Kunstgegenstände mit 3D-gedrucktem Porzellan restaurieren

 

Künstliche Hüftgelenke präzise anpassen – Medizintechnik

Pro Jahr benötigen mehr als 200 000 Menschen in Deutschland eine Hüftprothese.

 

Künstliche Mini-Organismen statt Tierversuche

Eine vielversprechende Alternative für Tierversuche stellen mikrophysiologische Systeme dar, in denen Organe und Organsysteme »nachgebaut« werden. Komplexe Mechanismen des menschlichen Körpers lassen sich damit realitätsnah analysieren. Diese Mikrosysteme beinhalten unter anderem Kanäle, Reservoire, Aktorik, Sensorik und 3D-Scaffold »Made by Laser«. Das Fraunhofer IWS bietet Partnern aus Biologie und Medizin mikrosystemtechnische Komplettlösungen vom Design bis zum Prototyp inklusive des Automatisierungssystems an.

 

Laser stempelt Mikrostrukturen

Zwei- und dreidimensionale Mikro- und Nanostrukturen sorgen für völlig neue Funktionalitäten von Oberflächen. Der wasserabweisende Lotus-Effekt und die reibungsmindernde Haifisch-Haut sind zwei prominente Beispiele für funktionale Nano- und Mikrostrukturen.

 

Lebensdauersteigerung von Turbinenschaufeln mit dem Laser

Die Forscher des Fraunhofer IWS entwickelten ein lasergestütztes Verfahren zur lokalen Randschichtaushärtung. Mit Laserstrahllösungsglühen der Randschicht mit zwei zum Teil gleichzeitig arbeitenden Laserstrahlen und einer nachfolgenden Ausscheidungshärtung gelingt es, eine verschleißbeständigere und ermüdungsresistente Randschicht an den Stellen zu erzeugen, die am höchsten beansprucht werden. Es entsteht eine geometrisch optimal an die lokale Verschleißbelastung der Turbinenschaufel angepasste Härtezone.

 

Meilensteine in der Batterieforschung

Die Erforschung von Elektromobilität und stationären Energiespeichern zählt zu den zentralen Themenfeldern des Fraunhofer IWS Dresden. Mit tiefgreifendem Fachwissen und Forschungsarbeiten an einer Vielzahl von Fertigungstechnologien leistet das Institut essenzielle Beiträge an vielen Stellen der Batteriefertigungsprozesskette.

 

MEMS-Scanner

Das Fraunhofer IPMS entwickelt anwendungs­spezifisch siliziumbasierte aktive mikro­optische Komponenten. Den ersten Schwerpunkt bilden Mikroscannerspiegel. Am Institut wurden mehr als 50 verschiedene resonante MEMS-Scanner entwi­ckelt, die als ein- oder zweidimensional ablenkende Ele­mente oder auch zur optischen Weglängenmodulation eingesetzt werden.

 

Mesoskopische Aktoren und Systeme

Kaum eine wachstumsstarke technische Branche kommt ohne mikrosystemtechnische Komponenten in Form von Sensoren oder Aktoren aus. Um die steigenden Anforderungen an die Leistungsfähigkeit mikromechanischer Komponenten zu erfüllen und die technische Basis für neue Anwendungen zu verbreitern, ist die weitere Miniaturisierung wesentlich.

 

Metallische Implantatwerkstoffe - Hochporös und degradierbar

Ein nach wie vor nicht vollständig gelöstes Problem in der Medizin ist die Behandlung größerer Knochendefekte. Solche Läsionen heilen nicht spontan und müssen implantologisch versorgt werden. Als Goldstandard ausgedehnter Knochenaugmentationen gilt nach wie vor der patienteneigene Knochen, der allerdings nur begrenzt zur Verfügung steht und dessen Entnahme meistens aus dem Beckenkamm zusätzliche Risiken birgt. Bei der Versorgung mit synthetischem Knochenersatz entstehen dagegen Risiken durch häufig notwendig werdende Entfernungs-OPs sowie durch dauerhafte Störungen der Bildgebung. Als ideale Lösung gelten degradierbare Werkstoffe, also solche Implantate, die nach erfolgter Heilung verschwinden.

 

Mobilität in Katastrophensituationen – MobiKat®

In der Gefahrenabwehr müssen ständig komplexe strategische und operative Entscheidungen gefällt werden. Das gilt für Großschadenslagen und Großveranstaltungen ebenso wie für den alltäglichen Einsatz. Um diese Prozesse wirksam zu unterstützen, hat das Fraunhofer IVI in Zusammenarbeit mit Experten und Einsatzkräften der Feuerwehr, des Rettungsdienstes und der Polizei die Technologie MobiKat® entwickelt.

 

MoNeQua

Applikationszentrum zum »Design skalierbarer Elektroniksysteme für die Quantenkommunikation«

 

Mulitlayer-Blanks für dentale Restaurationen

 

Neues Konzept zur umweltfreundlichen Fertigung von Aluminium

 

Organische Leuchtdioden (OLED) – flexible Flächenlichtquellen für universelle Anwendungen

Organische Halbmaterialien ermöglichen großflächige Bauelemente wie z. B. organische Leuchtdioden (OLED) auf flexiblen Trägermaterialien. Im Gegensatz zu Punktlichtquellen wie LEDs aus Halbleiterkristallen sind OLED Flächenlichtquellen:

 

Per Simulation zu mehr Ruhe auf der Schiene – Technische Akustik

Umgebungslärm hat entscheidenden Einfluss auf Gesundheit und Lebensqualität.

 

PowerPaste – Wasserstoff ohne Druckspeicher

Die wichtigsten Vorteile von Wasserstoff als Sekundärenergieträger sind lange bekannt. Wasserstoff konnte sich jedoch bislang für viele Anwendungen, beispielsweise für Brennstoffzellenanwendungen im mittleren Leistungsbereich, noch nicht breit am Markt etablieren, weil verfügbare Wasserstoffspeicherlösungen an den Kosten, der technischen Umsetzung oder fehlender Wasserstoffinfrastruktur bislang scheiterten. PowerPaste, eine Neuentwicklung des Fraunhofer IFAM am Dresdner Standort, bietet das Potenzial, dies grundlegend zu ändern.

 

Prozessanalyse und Simulation

Durch strukturierte Vorgehensweise bei Prozessanalysen ermitteln wir Wechselwirkungen und Einflussgrößen von Form-, Füll- und Verschließprozessen sowie industriellen Reinigungsprozessen. Systematische Datenauswertung erlaubt die Identifizierung von kausalen und stochastischen Zusammenhängen zwischen Prozesszuständen, Qualitäts-, Effektivitäts- und Effizienzparametern.

 

Pulvermetalurgie neu gedacht: Gas-Feststoffenergiepeicher

Energiespeicher für Brennstoffe (chemisch) und Wärme (thermisch) zählen zu den wichtigsten Komponenten effizienter Energiesysteme für stationäre und mobile Anwendungen. Am Fraunhofer IFAM in Dresden werden auf der Basis pulvermetallurgischer Fertigungsverfahren kapazitäts- und leistungsoptimierte chemische und thermische Energiespeicher entwickelt, die spezielle Eigenschaften von Gas-Feststoff-Systemen nutzen.

 

Recycling von Seltenerdmagneten und Produktionsabfällen

Seit der Verhängung von Ausfuhrzöllen durch China für bestimmte Rohstoffe in den Jahren 2010 und 2011 ist eine größere Unabhängigkeit von Seltenerdimporten ein wichtiges wirtschaftsstrategisches Ziel der Bundesregierung. Die drei wichtigsten Optionen zum Erreichen dieses Ziels sind die Erschließung eigener Primärlagerstätten, die Reduktion bzw. Substitution bestimmter Seltenerdelemente – und die Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen durch Recycling.

 

Remote-Laserschneiden von Metallen

Das Remote-Laserstrahlschneiden ermöglicht Sublimationsschneiden ohne zusätzliche Schneidgasunterstützung. Verschiedenste Werkstoffe lassen sich dank der kontinuierlichen Entwicklung des Verfahrens bearbeiten. Die Technologie hielt Einzug in Produktionshallen und Applikationslabore, um Geometrien kostengünstig schneiden, die sich nicht stanzen lassen.

 

Sauberes Recyclingwasser

Keramische Nanofiltrationsmembranen in der Ölsandaufbereitung

Bei der Ölgewinnung aus Ölsand werden große Wassermengen eingesetzt. Dabei ist der größte Anteil heißes Wasser, das benötigt wird, um die Viskosität des Öls zu verringern. Nach der Öl-Wasser-Trennung wird dieses Wasser in Absetzbecken als sogenanntes Recyclingwasser zwischengespeichert.

 

Smarte Fassade mit Energiespareffekt – Projekthaus smart³

Fast 40 Prozent beträgt der Anteil von Gebäuden am gesamten Energieverbrauch in Deutschland.

 

Testfeld für das Wertstoffrecycling aus Industriewässern

 

ThermOBS

Online-Monitoring für die Ausfallsicherheit von Automobilelektronik

 

Ultradünnes und rollbares Glas für flexible Elektronik und neue Dünnschichtbeschichtungsverfahren

Dünnglas ist dünner als ein Blatt Papier und so flexibel, dass es auf Rollen gewickelt werden kann.

 

Verarbeitung flexibler Materialien

Wir erforschen und entwickeln Technologien zum Verpacken von Lebensmitteln, Kosmetik, Medizinprodukten, Pharmaka sowie zum Umhüllen technischer Güter mit flexiblen Materialverbunden.

 

VERITAS

Ausfallsichere, agil kollaborierende Gesamtsysteme für die digitalisierte Produktion

 

VE-VIDES

Konzept für den Entwurf vertrauenswürdiger Elektronik

 

Wandlungsfähige Verarbeitungsprozesse

Wandlungsfähige Prozesse und deren Komponenten passen sich wechselnden Eigenschaften von Natur- und Kunststoffen sowie Prozessbedingungen an und garantieren somit eine höhere Prozessstabilität. Sie erlauben die automatisierte Verarbeitung eines breiteren Spektrums von Verarbeitungsgütern und integrieren sich in wandlungsfähige Wertschöpfungsketten.

 

Wearable Visualization – OLED-Mikrodisplays

Datenbrillen und Wearables sind nicht nur Trend, sondern eröffnen ein breites Anwendungsspektrum in unterschiedlichen Bereichen. Sie überwachen als Fitnesstracker Vitalparameter, erinnern den Nutzer an notwendige Medikationen oder unterstützen im industriellen Einsatz Konstruktionsarbeiten durch ergänzend eingeblendete Informationen, ohne dass die Hände vom Arbeitsobjekt entfernt werden müssen.