Forschungshighlights aus Dresden

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.

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

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.

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.

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.

Kugelgewindetriebe sind die am häufigsten genutzten Antriebssysteme in Werkzeugmaschinen.

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«.

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 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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

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:

Umgebungslärm hat entscheidenden Einfluss auf Gesundheit und Lebensqualität.

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.

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.

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.

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

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

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

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.

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.