Produktionstechnik für die Hightech_Agenda_Deutschland

Im Projekt »Künstliche Intelligenz in der medizinischen Bildgebung« entwickeln Fraunhofer IPT und Fraunhofer Austria gemeinsam ein Verfahren, das die Dauer von Gewebeprüfungen durch automatisierte Bildanalyse auf wenige Sekunden verkürzt. Tumore sollen so schneller, objektiver und präziser als bisher erkannt werden.  

Im EU-Projekt »DIAMETER« verbessern wir mit internationalen Partnern aus Industrie und Forschung die Kreislaufwirtschaft in der metallverarbeitenden Industrie: Indem Ersatzteile vor Ort im Unternehmen additiv gefertigt statt zentral produziert werden, lassen sich diese schneller und individueller bereitstellen und Transporte werden vermieden. 

In unserer Forschungsgemeinschaft »ICNAP« befassen wir uns mit dem Einsatz von KI in der Produktion – und erarbeiten Studien und konkrete Anwendungsbeispiele dafür, wie KI-Technologien wie Wertschöpfung verbessern kann. Im engen Austausch mit unserem Netzwerk fördern wir marktorientierte Forschung und den direkten Transfer in die industrielle Praxis.

Wir untersuchen, wie Quantencomputing die Simulation komplexer Fertigungsprozesse revolutionieren kann. Ziel ist es, durch den Einsatz von Quantenalgorithmen digitale Zwillinge effizienter zu erstellen und so Qualität und Ressourceneinsatz zu verbessern. Als Anwendungsfall im Projekt dienen Fertigungsprozesse der Hochleistungszerspanung kostspieliger Bauteile für die Halbleiterindustrie und für die Luftfahrt.

Wir entwickeln mit unseren und Partnern ein Tool, das kleinen und mittleren Unternehmen den Zugang zu Quantencomputing erleichtert. Dafür analysieren und bewerten wir systematisch industrielle Anwendungsfälle, um das Potenzial der Technologie in der Praxis sichtbar zu machen. Unser Ziel ist es, dass selbst kleine und mittelere Unternehmen trotz begrenzter Ressourcen frühzeitig von den Chancen des Quantencomputings profitieren können.

Lesen Sie im Paper, wie Sie als Unternehmen den Einsatz von Quantencomputing in Fertigungssimulationen realistisch bewerten können. Mit einem klaren Prüfschema wird sichtbar, in welchen Szenarien Quantencomputing gegenüber klassischen Methoden echten Mehrwert bietet.

Hoher Energieverbrauch, toxische Gase, extreme Temperaturen – die gängige Produktion moderner Halbleiter belastet Umwelt und Kostenbilanz. Wir entwickeln eine ressourcenschonende Alternative zur herkömmlichen Fertigung: Mithilfe der Niedertemperaturepitaxie kann die Prozesstemperatur von über 1000 Grad auf 300 Grad gesenkt und auf toxische Gase vollständig verzichtet werden. 

Im EU-Forschungsprojekt »14AMI« entwickeln wir gemeinsam mit internationalen Partnern die Produktionstechnologien für die nächste Generation mikroelektronischer Bauteile. Für die EUV-Lithographie fertigen wir eine neue Glasdüse, die zur Herstellung extrem leistungsfähiger Mikrochips mit Strukturgrößen von nur 14 Ångström genutzt werden soll.

In einer Zeit, in der Sicherheit und Stabilität für unsere Gesellschaft von größter Bedeutung sind, setzen wir uns für Technologien zur Absicherung der Zivilgesellschaft ein. Eine gesicherte Kommunikation ist unerlässlich, um wichtige Informationen zu schützen. Im Projekt »OTP2« entwickeln wir gemeinsam mit Partnern eine Sicherheitslösung für die Kommunikationsmodule im europäischen Satellitennavigationssystem Galileo. 

Im Projekt »EffiMaIR« entwickeln wir Fertigungsprozesse für die ressourcenschonende Massenproduktion hochpräziser Glasoptiken – ein zentraler Baustein für Anwendungen in der Opto-Elektronik. Durch eine optimierte Temperaturführung und automatisierte Prozessschritte halbieren wir die Taktzeit der Produktion, verbessern die Qualität und reduzieren den Ausschuss deutlich.

Gemeinsam mit dem Universitätsklinikum Würzburg und elf weiteren Partnern haben wir ein automatisiertes System zur Herstellung genetisch veränderter Immunzellen entwickelt. Die Laborplattform soll künftig sogenannte CAR-T-Zellen am Ort der Behandlung individuell für Leukämie- und Lymphompatienten in einem automatisierten Prozess herstellen – schneller und kostengünstiger als in manuellen Laborumgebungen. 

Individualisierte Medizin soll schneller und effizienter in die Anwendung kommen – dieses Ziel verfolgen wir gemeinsam mit dem Maschinenbau-Unternehmen Harro Höfliger bei der Entwicklung vollautomatisierter Produktionsanlagen für neue Arzneimittel wie mRNA-Impfstoffe und Gentherapeutika. Forschungskompetenz und Industrieerfahrung treffen hier aufeinander, um marktfähige Anlagen und Services bereitzustellen.

Gemeinsam mit zwei weiteren Fraunhofer-Instituten zeigen wir im Whitepaper »Resiliente Wertschöpfungsketten für die Lebensmittelproduktion«, wie eine widerstandsfähige Systemarchitektur Lebensmittelproduktion auch in Krisenzeiten sichert. Bewertet haben wir dabei sowohl die technische Resilienz der Produktionsanlagen als auch die ökologische Widerstandsfähigkeit der angebauten Nahrungsmittel.

Um die Betriebskosten von Fusionsreaktoren zu senken, entwickeln wir ein laserbasiertes Reparaturverfahren für stark beanspruchte Wolfram-Bauteile. Durch gezieltes Auftragen von Material per Laserauftragschweißen mit Draht lassen sich Schäden effizient beheben und die Lebensdauer der Komponenten deutlich verlängern. So wird Fusionsenergie langfristig wirtschaftlicher und ressourcenschonender.

Grüner Wasserstoff kann nur dann seinen vollen Beitrag zur Energiewende leisten, wenn er bezahlbar und in großem Maßstab produziert wird. Deshalb setzen wir auf skalierbare, effizientere Produktionsprozesse und langlebigere Komponenten, um die Herstellungskosten deutlich zu senken. 

Wirklich grün wird Wasserstoff erst dann, wenn er effizient erzeugt werden kann. Genau hier setzen wir an: In der deutsch-australischen Projektinitative »HyGATE« entwickeln unsere Partner hocheffiziente Elektrolyseure und wir bauen die passende Pilotanlage auf. So schaffen wir die Grundlage für eine nachhaltige Wasserstoffproduktion und einen verlässlichen Technologietransfer zwischen Deutschland und Australien.

Wir entwickeln nachhaltige Konzepte für die Kreislaufwirtschaft in der Elektromobilität. Gebrauchte Fahrzeugbatterien werden nach einer automatisierten Zustandsbewertung effizient aufbereitet und für ihr »Second Life« nutzbar gemacht. So reduzieren wir den ökologischen Fußabdruck und fördern eine ressourcenschonende, bezahlbare Elektromobilität.

Wir entwickeln intelligente Sensorik, die den Zustand von Batteriezellen überwacht. Besonders wichtig sind die Messwerte Temperatur und Spannung im inneren der Zellen. Mit dieser Technologie verlängern wir die Lebensdauer von Batterien, senken den Ressourcenverbrauch, verkleinern den CO₂-Fußabdruck und schaffen die Grundlage für eine nachhaltige, leistungsfähige Elektromobilität.

Klimaneutrale Mobilität mit Wasserstoff wird erst Realität, wenn Brennstoffzellen und Antriebskomponenten in großer Stückzahl und mit gleichbleibend hoher Qualität produziert werden können. Im Verbundprojekt H2GO bündeln 19 Fraunhofer-Institute ihr Know-how, effiziente, serientaugliche Fertigungsprozesse zu entwickeln, die diese Voraussetzung schaffen.