Projekte im Überblick – Forschung und Entwicklung für die Industrie

Das Fraunhofer-Verbundprojekt »HÄLT – Hocheffiziente Kältekreise mit Propan« entwickelt materialeffiziente Kältekreise für Wärmepumpen und Kältemaschinen. Ziel ist es, den Materialeinsatz um mindestens 50 Prozent zu reduzieren und die Energieeffizienz zu steigern. Digitale Werkzeuge wie ein Digitaler Zwilling und ein digitaler Produktpass ermöglichen eine transparente Bewertung von Materialeinsatz, Energieeffizienz und Umweltwirkung über den gesamten Lebenszyklus.

Im Projekt »EnablingSapphire« entwickeln das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik IPT und das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT gemeinsam eine digitale Fertigungsplattform zur Herstellung komplexer Bauteile und Werkzeuge aus Saphir. Das Ziel besteht darin, eine kosteneffiziente, präzise und skalierbare Prozesskette zu schaffen, die laserbasierte und konventionelle Fertigungsverfahren kombiniert. Die Plattform ist für Anwendungen in der Quantentechnologie, der Hochleistungs- und Hochfrequenzelektronik sowie der Hochtemperatur-Glasformung vorgesehen und bildet die Grundlage für eine spätere industrielle Umsetzung.

Im Forschungsprojekt »ECO‑iL‑DRY« entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler deshalb einen Laser‑Hybrid‑Trockner, mit dem sich Batteriefolien schneller, energiesparender und in besserer Qualität trocknen lassen als mit herkömmlichen Verfahren. Zusätzlich zum Lasersystem entwickelt das Projektteam eine digitale Prozesskette, um den Trocknungsprozess von Batteriefolien transparenter zu machen, zu steuern und zu optimieren. Dafür werden Sensoren, Modelle, Datenanalyse und automatische Regelung miteinander verknüpft. So entsteht ein vollständig datengestütztes und automatisiertes Trocknungssystem, das sich leicht an unterschiedliche Produktionsgrößen anpassen lässt und den Übergang in die Serienproduktion erleichtert.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Projekt KIMEA entwickeln ein KI‑gestütztes System, das die Qualität von MEAs direkt während der Fertigung prüft. Sie analysieren Prozess‑ und Sensordaten, prognostizieren die spätere Leistung jeder MEA und sortieren schwächere Einheiten frühzeitig aus. Ein Sprachmodell unterstützt das Maschinenpersonal mit klaren Empfehlungen. Das Team am Fraunhofer IPT erzeugt dafür umfangreiche Datensätze, trainiert die Modelle und validiert sie in Versuchsanlagen und realen Produktionsumgebungen, um ein flexibel einsetzbares Qualitätssicherungssystem zu schaffen.

Im Projekt »GECKO« entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ein humanes Hornhautimplantat aus Stammzellen kleiner humaner Hautproben, das die Descemet-Membran biomimetisch präzise nachbildet. Für die Herstellung des Implantats kommt eine Kombination aus Strukturierungs- und Abformungstechnologien zum Einsatz. Damit reagiert das Projektteam auf den weltweiten Mangel an Spenderhornhäuten und schafft erstmals eine skalierbare biologische Alternative zu Spendergewebe.

Das Projekt »FLITS« legt den Grundstein für eine neue Generation der High-Speed-Fluoreszenzmikroskopie. Ziel ist es, die Aufnahmezeiten großflächiger Fluoreszenzbilder drastisch zu verkürzen – bei gleichbleibend hoher Bildqualität.

Im Projekt »KIVI« entwickelt das Fraunhofer IPT ein tragbares Bildgebungssystem auf Basis der optischen Kohärenztomografie, kombiniert mit Verfahren der Künstlichen Intelligenz.

Im Projekt »SOLID« bauen die Projektpartner eine regionale Wertschöpfungskette für Feststoffbatterien (ASSB) in Nordrhein-Westfalen auf. Dafür analysieren sie bestehende globale Wertschöpfungsketten und leiten daraus Technologien ab, die sich auf die regionale Industrie übertragen lassen. Eine zentrale Entwicklung des Projekts ist ein energieeffizientes Mini-Environment für die anspruchsvolle Produktionsumgebung von Feststoffbatterien. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung PFAS-freier Bindemittel für sulfidische Feststoffbatterien.

Im Forschungsprojekt »CoilCladding« entwickelt das Projektteam eine neue Methode zur Herstellung von Bimetall-Lagern, die sowohl industriell skalierbar als auch ökologisch nachhaltig ist. Zum Einsatz kommt dabei das am Fraunhofer IPT entwickelte und patentierte Prozess Express Wire Coil Cladding (EW2C), eine Weiterentwicklung des drahtbasierten Laserauftragschweißens (LMD-w), die speziell für die Beschichtung rotationssymmetrischer Bauteile konzipiert wurde.

Das Projekt »UHV.NRW« zielt darauf ab, die Ultrahochvakuumtechnologie für Produktionsprozesse zu verbessern. Unter Vakuumbedingungen werden empfindliche Materialien verarbeitet, wobei Hochvakuum und Ultrahochvakuum komplexe technische Anforderungen stellen. Das Fraunhofer IPT entwickelt neue Materialien und Produktionsverfahren, einschließlich Laserschweißen, und erforscht innovative Pumpkonzepte. Eine zentrale Aufgabe des Fraunhofer IPT ist die Herstellung und Prüfung von Prototypen für Vakuumkammern. Ein herausragendes Anwendungsbeispiel ist das Einstein-Teleskop, das als größtes Ultrahochvakuum-System Gravitationswellen aus dem Universum präzise messen soll.