Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

Die Fraunhofer EMFT entwickelt intelligentes Pflaster zur frühzeitigen Erkennung von Druckgeschwüren in der Pflege. Es wird dafür an einer KI-gestützte Prophylaxe gearbeitet, welche durch frühzeitige Erkennung präventives Verhalten anstoßen kann und damit eine Erleichterung für Pflegepersonal und behandelnde Person darstellt.

Wie können Lieferketten für die Chip-Industrie unabhängiger und besser geschützt werden? Gerade die Corona-Pandemie hat die Probleme für Deutschland und Europa aufgezeigt. Im Forschungsprojekt „Semiconductor-X“ zur Digitalisierung von Lieferketten in der Halbleiterindustrie arbeitet das Fraunhofer EMFT mit über 20 Partner zusammen, um die Lieferketten nachhaltiger und resilienter zu gestalten und den dezentralen, souveränen Datenaustausch zu fördern.

Mehr Flexibilität und Komfort sind zwei zentrale Aspekte, um den öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) attraktiver zu machen, etwa mit einem dichteren Netzwerk und einer engeren Taktung der Verbindungen. Ein vielversprechender Ansatz, um diesem Ziel näherzukommen, sind kostengünstige Zubringerfahrzeuge ohne Fahrer. Das Fraunhofer EMFT beteiligt sich im Rahmen des Förderprojekts SUE (Self-driving Urban E-Shuttle) an der Entwicklung eines Prototyps für solch einen autonomen People Mover. Er soll hohe Flexibilität mit Fahrgastkomfort verbinden und ihn dadurch zu einer vollwertigen Alternative zum PKW machen.

Mit der Gründung des Munich Quantum Valley (MQV) im Jahr 2022 haben sich sieben führende Forschungseinrichtungen in Bayern, darunter auch die Fraunhofer-Gesellschaft, einem ehrgeizigen Ziel verschrieben: dem Bau des ersten deutschen Quantencomputers mit bis zu 1000 Qubits "made in Bavaria". Die Partner arbeiten an der Realisierung von vollständigen Quantencomputer-Demonstratoren, die remote für Forschung und Industrie zugänglich sind. Die Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer EMFT bringen dabei ihre Engineering-Kompetenz ein, um die Skalierung und Industrialisierung der Qubit-Plattform auf Basis supraleitender Qubits zu ermöglichen.

Weltweit sind heute Schätzungen zufolge schon mehr als 20 Milliarden vernetzte Gegenstände im Einsatz. Ein limitierender Faktor ist jedoch nach wie vor die Energieversorgung dieser "smart objects". Forschende der Fraunhofer EMFT haben ein neuartiges Chip-Folien-Package entwickelt, das hochminiaturisierte, effiziente Energieversorgungsmodule ermöglichen soll.

Im Forschungsprojekt DEAR wird der Einsatz von elektrischen Feldern zur Vermeidung und Entfernung von Staub auf optischen Oberflächen, Mechanismen und Dichtungen untersucht.

Bei Formen von Diabetes, die eine regelmäßige Insulingabe erfordern, hängt die Wirksamkeit der Behandlung in hohem Maße von der Fähigkeit der Patienten ab, ihre Blutzuckerspiegel permanent zu überwachen und sich das Insulin entsprechend selbst zu verabreichen. Dies stellt nicht nur eine große Beeinträchtigung im Alltag dar, sondern birgt auch die Gefahr einer Über- oder Unterzuckerung. Zudem lässt sich ein Blutzuckermangel in bestimmten Situationen nur unzureichend vorhersagen. Forschende des Fraunhofer EMFT entwickeln gemeinsam mit fünf europäischen Partnern einen implantierbares Mess- und Dosiersystem. Dieses ist in der Lage, alle relevanten metabolischen Schlüsselparameter situationsspezifisch zu überwachen und die Insulindosierung entsprechend anzupassen.

Selbst in heutigen innovativen, miniaturisierten Elektronikprodukten wird hauptsächlich noch eine traditionelle Verkabelung verwendet. Das Problem: Die manuelle Verdrahtung kann bis zu 80 % der Produktkosten ausmachen und wirkt sich auch auf die Zuverlässigkeit, den Produktionsertrag, das Gewicht und den Ressourcenverbrauch aus. Nicht zuletzt limitiert sie die Möglichkeiten einer weiteren Miniaturisierung. Forschende des Fraunhofer EMFT arbeiten im Projekt HyPerStripes mit 16 Partnern aus drei europäischen Ländern an einer vielversprechenden Alternative: langen, flexiblen elektronischen Systemen ("Hyperstripes"), die herkömmliche Kabel und Leiterplatten ersetzen sollen.

Diabetes ist eine der häufigsten Zivilisationskrankheiten. Etwa 15-25 % der Patienten entwickeln im Laufe ihrer Erkrankung ein diabetisches Fußsyndrom: Nervenschäden und Durchblutungsstörungen insbesondere in den Füßen. Da die Betroffenen ein reduziertes oder kein Schmerzempfinden in den Füßen haben, bilden sich oft unbemerkt Druckstellen, Blasen oder Schnitte, die ohne rechtzeitige Behandlung in einem offenen Geschwür resultieren können. Ein Pflaster mit integrierter Sensorik soll künftig helfen, kritische Zustände und Behandlungsbedarfe frühzeitig zu erkennen.

Luftfiltersysteme gelten als effektive Maßnahme, um das Infektionsrisiko durch SARS-Cov-2 in geschlossenen Räumen zu senken. Die bislang üblicherweise eingesetzten HEPA-Filter sind jedoch wartungs- und kostenintensiv. Einen neuen, energieeffizienten Ansatz verfolgen Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit dem Helmholtz Zentrum München, der ams OSRAM International GmbH und der MANN+HUMMEL GmbH im Verbundprojekt UV Steril: Sie nutzen zur Luftreinigung selbst-sterilisierende Filterelemente durch integrierte LED-Chips. Diese speziellen LEDs der neuesten Generation von OSRAM emittieren hochenergetische UV-C Strahlung, die in der Lage ist, Viren wie SARS-COV2 sehr effizient zu inaktivieren.