Forschungshighlights aus Dresden

 

Akustische Zustandsüberwachung in der Produktion

Infraschall, Luftschall und Ultraschall für das Condition Monitoring

In der Produktion werden heute bereits verschiedenste Sensorinformationen zur Zustandsüberwachung genutzt.

 

atmoFlex - Dünnschichttechnologien zur Beschichtung von Kunststofffolien

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

 

Automatisierter und zuverlässiger Analogentwurf

Intelligent-IP-Designflow

ICs werden praktisch nur noch mithilfe von Software effizient entworfen. Für analoge Komponenten auf Chips ist diese Automatisierung jedoch kaum möglich. Unverhältnismäßig großer Aufwand, hohe Entwicklungskosten und -risiken sind die Folge.

 

AutoTram® Extra Grand

Die Ausweichflexibilität, einfache Infrastruktur und vergleichsweise geringeren Lebenszykluskosten von Bussen, vereint mit der hohen Transportkapazität, dem Fahrkomfort sowie den umweltverträglichen Antriebssystemen von Straßenbahnen – darauf beruht das intermediäre Fahrzeugkonzept der AutoTram® Extra Grand

 

Bauteilkennzeichnung für extreme Prozessbedingungen

Keramische Leuchtstoffe in der Metallverarbeitung

Um Halbzeuge und Produkte zuverlässig, eindeutig und fälschungssicher zu markieren, existieren verschiedenste Kennzeichnungslösungen am Markt. Diese reichen von einer simplen Seriennummer bis hin zu integrierten RFID-Chips.

 

Bildverarbeitungssystem mit eingebauter Privatsphäre

Intelligentes Bildsensor-System-on-Chip

Forscher am Fraunhofer IIS/EAS haben ein Bildverarbeitungssystem entwickelt, das Positionen und Bewegungsmuster detektiert und sie automatisch Menschen oder Gegenständen zuordnet.

 

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.

 

Diamantartige Schichten sparen Treibstoff

Werden Motorenkomponenten mit hartem Kohlenstoff beschichtet, reduzieren sich ihre Reibungswerte fast auf 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.

 

Ein smarter Antrieb repariert sich selbst – Adaptronik

Kugelgewindetriebe sind die am häufigsten genutzten Antriebssysteme in Werkzeugmaschinen.

 

Energieautarkes Wohnen im schwimmenden Haus

Immer beliebter in Deutschland werden schwimmende Häuser – und das nicht nur als Feriendomizil, sondern auch als fester Wohnsitz. Das neue Lebensgefühl auf dem Wasser kann auch bislang weniger attraktiven Regionen, wie der durch Braunkohleabbau geprägten Lausitz, künftig zu mehr Anziehungskraft und wirtschaftlichem Erfolg verhelfen.

 

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.

 

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 von bislang nur ansatzweise gelösten oder noch vollständig ungelösten Fragestellungen gegenüber. Diese können nur im engen Schulterschluss zwischen Wirtschaft und Wissenschaft beantwortet werden. Dieser Schulterschluss erfolgt in dem vom Fraunhofer IWS Dresden initiierten Projekt »Additiv-generative Fertigung« (AGENT-3D).

 

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 hat das Fraunhofer IWS entscheidend mitgewirkt.

 

Gestaltungsfreiheit durch additive Fertigung

Komplexe Hartmetallwerkzeuge aus dem 3D-Drucker

Mechanische und chemische Beständigkeit, eine hohe Warmfestigkeit und extreme Härte werden von Werkzeugen gefordert, die im Maschinen- oder Fahrzeugbau sowie in der Kunst- oder der Baustoffindustrie zum Einsatz kommen.

 

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.

 

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.

 

Intelligente Verkehrssysteme / Synchrone Mobilität / Vernetztes Fahren

Schwärme im Tierreich zeigen, dass sich durch »Synchronisation der Bewegungen« eine zum Teil erstaunliche Anzahl von Lebewesen auf engsten Raum fortbewegen kann. Dieses Schwarmverhalten ist Vorbild für die Intelligenten Verkehrssysteme der Zukunft, die das Fraunhofer IVI in mehreren Forschungsvorhaben federführend mit vorantreibt.

 

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 sind mikrophysiologische Systeme, in denen Organe und Organsysteme »nachgebaut« werden. Komplexe Mechanismen des menschlichen Körpers sind damit realitätsnah analysierbar. Diese Mikrosysteme beinhalten u. a. Kanäle, Reservoire, Aktorik, Sensorik und 3D-Scaffold »Made by Laser«.

 

Laser stempelt Mikrostrukturen

“Oberflächenfunktionalisierung” – ein Zauberwort! Der wasserabweisende Lotus-Effekt und die reibungsmindernde Haifisch-Haut sind zwei prominente Beispiele für nano- und mikrostrukturierte Oberflächen mit funktionalen Eigenschaften.

 

Lebensdauersteigerung von Turbinenschaufeln mit dem Laser

Die Forscher des Fraunhofer IWS entwickelten ein neues lasergestütztes Verfahren zur lokalen Randschichtaushärtung.

 

Meilensteine in der Batterieforschung

Forschung für die Elektromobilität aber auch für stationäre Energiespeicher ist ein zentrales Thema für das IWS Dresden. Mit seinem Know-how und der Vielzahl der beforschten Fertigungstechnologien kann das IWS an vielen Stellen der Prozesskette zur Batteriefertigung essenzielle Beiträge leisten und Innovationen tätigen.

 

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.

 

Mikrochips in der dritten Dimension

Innovative »More than Moore«-Technologien

Klassische Chipaufbauten stoßen immer öfter an Grenzen. Für viele Anwendungen müssen Bauteile noch kompakter angeordnet und leistungsfähiger sein als heute üblich. Die Zukunft gehört deshalb dreidimensional-aufgebauten Mikrochips.

 

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.

 

Navigation und mobiles Ticketing für den ÖPNV

Sich im Verkehrsnetz großer Städte zurechtzufinden, individuell Beförderungsmittel zu wählen und unabhängig von Umstiegen oder Unterbrechungen zuverlässig ans Ziel geführt zu werden – dieses Konzept verbirgt sich hinter der am Fraunhofer IVI entwickelten Navigation für den öffentlichen Verkehr.

 

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.

 

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.

 

Remote-Laserschneiden von Metallen

Die kontinuierliche Verfahrensentwicklung des Laser Remoteschneidens für verschiedenste Werkstoffe hatte verschiedene Industriekooperationen zur Folge, welche zur Überführung der Technologie in die Produktionshallen und Applikationslabore der Partner führte. Diese nutzen z. B. die Vorteile des Verfahrens um nicht stanzbare Geometrien kostengünstig anzubieten.

 

Robuste Elektronik für das Fahrzeug von morgen

Sicherer Entwurf langlebiger und zuverlässiger Halbleiterkomponenten

Ein Großteil der Innovationen in Fahrzeugen beruhen auf leistungsstarker Elektronik. Die dafür heute vorhandenen Komponenten wurden für Konsumgüter entwickelt.

 

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.

 

Schnellladefähiger Elektrobus EDDA

Steigende Kraftstoffpreise, der Wunsch nach Unabhängigkeit von den Turbulenzen der internationalen Rohstoffmärkte und die Notwendigkeit des lokalen Umwelt- und des globalen Klimaschutzes sind Anlass für viele Kommunen, Verkehrsverbände und -unternehmen, Konzepte für den Einsatz von rein elektrisch angetriebenen Bussen zu erarbeiten.

 

Smarte Fassade mit Energiespareffekt – Projekthaus smart³

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

 

Smarte Sensoren für die Industrie 4.0

Kostengünstige drahtlose Sensorsysteme zur Echtzeitkommunikation

Vernetzte, intelligente Sensoren sind ein wesentlicher Baustein, um moderne Informations- und Kommunikations-Technologien in der Industrie zu nutzen.

 

Strom aus Keramik

Umweltfreundliche und kostengünstige stationäre Energiespeicher

Stationäre Energiespeicher gelten als Schlüsselelement einer modernen und nachhaltigen Energieversorgung. Weltweit wachsender Energiebedarf und die stetige Zunahme von Spitzenlasten erfordern zuverlässige Lösungen.

 

Strom aus Keramik II

Neue Batteriekonzepte für Elektrofahrzeuge

Fahrspaß und Elektroantrieb – zwei Vokabeln, die sich längst nicht mehr widersprechen. Heute verzichtet kaum noch ein Automobilhersteller auf einen »Stromer« in seiner Modellpalette.

 

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.

 

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.

 

Wohnen auf dem Wasser

Autarke Abwasserreinigung mit Keramik

Ein Leben abseits von Autolärm und Abgasen – immer mehr Menschen zieht es ans Wasser. Energieautarke schwimmende Häuser erfüllen nicht nur dieses Lebensgefühl, sondern kurbeln auch die Wirtschaft strukturschwacher Regionen an.