Fraunhofer IKTS Blog

Rosa Licht erstrahlt in der Technikumshalle des Fraunhofer IKTS in Dresden. Da wo sonst Anlagen zur Wasserfiltration, Brennstoffzellen oder 3D-Druckmaschinen stehen, wachsen seit kurzem kleine Pflanzen auf mehreren Etagen. »Mit unserem Vertical Farming-Teststand erproben wir, wie wir mit keramischen Technologien den Pflanzenanbau – speziell in kontrollierten Anbausystemen wie Gewächshäusern – nachhaltiger und ressourceneffizienter gestalten können.«, erklärt Nico Domurath, Pflanzenbau-Experte am Fraunhofer IKTS. »Wir wollen die drei großen Themen Ernährung, Wasser und Energie ganzheitlich denken und durch die intelligente Kopplung von Prozessen Synergien heben, Kreisläufe schließen und Reststoffe optimal nutzen.«, so Domurath weiter. Warum das wichtig ist?

Richtig eingesetzt, können mit modernen Membrantechnologien belastete Industrieabwässer besser aufbereitet werden, als es allein mit klassischen Klärtechniken möglich ist. An der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft agiert unser Applikationszentrum Membrantechnologie in Schmalkalden. Auf rund 370 m² betreibt das Fraunhofer IKTS mehr als 20 Labor- und Pilotanlagen, die für die spezifischen Einsatzszenarien eigens konstruiert wurden. Hier werden neue Membranprototypen charakterisiert, effektive Reinigungsstrategien entwickelt sowie Machbarkeitsstudien und Feldversuche für Industriekunden und Forschungspartner durchgeführt.

Mit den richtigen Reinigungs- und Aufbereitungstechnologien können Abwässer eine wertvolle Ressource darstellen: ob für thermische Energie, strategische Rohstoffe oder aufbereitet als wertvolles Trink- oder Brauchwasser. Wie das funktionieren kann, zeigen wir in unseren Applikationszentren für elektrochemische Wasserbehandlung. Verteilt auf fünf Standorte entwickelt, analysiert und erprobt das Fraunhofer IKTS neue Wege hin zu sauberem Wasser und geschlossenen Stoffkreisläufen.

Im Kampf um Leben und Tod zählt jede Minute. Werden Patienten direkt vor Ort, zum Beispiel nach einem Unfall, behandelt, erhöhen sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen u. a. mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. So können bereits am Unfallort notwenige Behandlungsschritte eingeleitet werden.

Marc Lincke entwickelt im Wachstumskern abonocare® neue Technologien und Konzepte für ein nachhaltiges Nährstoffrecycling aus organischen Abfällen. Wie und warum erfahren Sie in diesem Beitrag.

Wie versorgen wir eine wachsende Menschheit auf unserem Planeten nachhaltig mit Nahrungsmitteln, Energie und Wasser? Wie sinnvoll sind dafür dezentrale, regionale Lösungen? Auf derartige Fragen will die Vision einer Zukunftsfabrik in der Lausitz Antworten geben. Wie genau, erklären unsere Experten Prof. Michael Stelter und Dr. Burkhardt Faßauer speziell für ihre wasserwirtschaftlichen Konzepte im Interview.

Die globale Schifffahrt, zumeist mit toxischem Schweröl unterwegs, ist ein bisher wenig beachteter Umweltsünder. Am IKTS werden mit Stakeholdern der Hochseeschifffahrt alternative, umweltfreundliche Schiffsantriebe erforscht.

Auch wenn die Erde der »blaue Planet« genannt wird: nur etwa 2,5% des Wassers ist Süßwasser. Und auch davon ist nur etwa ein Drittel als Trinkwasser nutzbar. Die Ressource ist knapp und ungleich verteilt: Mehr als 2 Milliarden Menschen leben weltweit zu Hause ohne Zugang zu sauberem Wasser. Um auf diese Wasserkrise aufmerksam zu machen, richten die Vereinten Nationen jährlich am 22. März den Weltwassertag aus, begleitet von Kampagnen und Aktionen staatlicher und nichtstaatlicher Akteure. Wir haben mit Dr. Patrick Bräutigam, Leiter der Gruppe »Reaktionstechnik Wasser« am IKTS sowie Leiter der Gruppe »Wassertechnologie« an der Friedrich-Schiller-Universität, darüber gesprochen, wie Forschungseinrichtungen sich in der Wasserkrise einbringen können, warum man die Ressource auch in Industrieländern schützen muss und welche Technologien dafür zukünftig relevant werden.

Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien wuchs in den vergangenen Jahren enorm. Experten schätzen, dass der Energiespeicherbedarf basierend auf der Lithium-Ionen-Technologie bis 2030 um fast das Siebenfache gegenüber 2020 steigen wird. Insbesondere der Automobilsektor wird dazu wesentlich beitragen. Die steigende Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien führt dazu, dass ge-rade weltweit 115 »Gigafabriken« mit mehreren Gigawattstunden Produktionskapazität aufgebaut werden. Es stellt sich daher die Frage, wie der Rohstoffbedarf für diese riesigen Mengen langfristig gedeckt wer-den kann...

Sicherlich haben auch Sie sich schon gefragt, ob Batterien für die E-Mobilität auch wirklich sicher sind; vor allem, wenn sie sich in Ihrem eigenen Auto befinden. Um die Qualitätssicherung zukünftig schneller und effizienter durchzuführen, entwickeln wir Röntgen- und Thermographiesysteme mit denen einzelne Batteriekomponenten bereits während der Herstellung geprüft werden können.

Lästiges Schneeschieben wird dank beheizbarer Gehwegplatten bald der Vergangenheit angehören.

Beim #diensttalk geben Mitarbeitende einen kleinen Einblick hinter die Kulissen von Europas größter Einrichtung für Keramikforschung und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

Eine Idee wird zur Innovation, wenn sie in die Anwendung gelangt: Herausragende Ideen werden über das Programm »Fraunhofer Attract« institutsübergreifend gefördert und marktnah in Richtung Anwendung gebracht. Dr. Juliane Spohn ist eine von derzeit 23 Attract-Forschenden innerhalb der Fraunhofer-Gesellschaft. Ihr Arbeitsort: Leipzig – am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI. Ihre Vision: eine Revolution im biomedizinischen Labor. Und dafür bedarf es der Interdisziplinarität aus Biologie (IZI) und Werkstoffforschung (IKTS).

Wenige Schritte weiter leuchtet aus einem angrenzenden Labor bereits ein gelbes Licht. Es erinnert ein wenig an eine Dunkelkammer, in der Fotos entwickelt werden. Drinnen verabschiede ich mich von Steven. Ich treffe Laborantin Nadine Lorenz und Eric Schwarzer-Fischer, der die neue Kollegin derzeit einarbeitet. Und dann zeigt sich auch, dass der Foto-Gedanke gar nicht so abwegig ist: Hier erfolgt die badbasierte Photopolymerisation (engl. Vat Photo Polymerization, kurz VPP).

Eine Komponente aus unterschiedlichen Materialien, die mehrere Funktionen, wie beispielsweise elektrische Isolation und Leitfähigkeit, vereint – derartige multifunktionale Strukturen ließen sich bislang nur mithilfe mehrerer kombinierter Herstellungsverfahren aus gefügten Einzelteilen fertigen. Aus diesem Grund entwickelten Steven und seine Kollegen das Multi Material Jetting, kurz MMJ.

In dieser Fotoserie werden die grundlegenden Verfahren für die Additive Fertigung von Komponenten aus Keramiken und Hartmetallen vorgestellt. Dabei begleite ich unsere Forschenden mit der Kamera von der Produktidee bis zum fertigen Bauteil und möchte wissen: Welche Ausgangsstoffe sind für welche Zielanwendung geeignet? Welche Überlegungen sind zur Auslegung und Konstruktion des zu erstellenden Bauteils zu treffen? Und welche Technologieroute kommt wofür explizit in Frage?

Beim #diensttalk geben Mitarbeitende einen kleinen Einblick hinter die Kulissen von Europas größter Einrichtung für Keramikforschung und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

Das Mitarbeiterporträt am Dienstag: Beim #diensttalk geben Mitarbeitende einen kleinen Einblick hinter die Kulissen von Europas größter Einrichtung für Keramikforschung und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

In Andalusien befindet sich die »Plataforma Solar de Almería« – das weltgrößte Forschungszentrum für Hochtemperatur-Solartechnik. Dort spielt das EU-Projekt CAPTure (Competitive Solar Power Towers). IKTS-Forscher Dr. Alexander Füssel entwickelt im Rahmen des Projekts keramische Komponenten für Solarturmkraftwerke. Wie, mit welchen Materialien und welche Vorteile sich daraus ergeben, erklärt er uns im Interview.

Die Energieversorgung in Europa wird grundlegend umgestellt: weg von nuklearen und fossilen Brennstoffen, hin zu erneuerbaren Energien. Gerade im Bereich Energieeffizienz kann die Thermoelektrik individualisierbare Lösungen bieten. Wird die Thermoelektrik als Zukunftstechnologie bestehen und ihren Weg in die Industrie finden? Wir haben unseren Experten im Bereich Thermoelektrik Dr. Hans-Peter Martin dazu befragt.

Mit 14 Partnern aus acht Ländern startete im Januar ASTRABAT, ein Europäisches Großprojekt zur Fertigung neuartiger Batteriezellen. Europa will bis 2023 neue Maßstäbe setzen – von der Aufbereitung der Rohstoffe über die Zellfertigung bis zum Recycling. Das Fraunhofer IKTS ist unter Leitung von Dr. Kristian Nikolowski am Projekt beteiligt. Ihn treffen wir zum Gespräch.

Unsere moderne und vernetzte Welt ist ohne Unterstützung von Satelliten aus dem All nicht mehr vorstellbar. Navigation, Rundfunk oder Mobilfunkkommunikation sind nur einige Beispiele. Raumstationen, wie die ISS, werden für Forschungszwecke genutzt. Viele kleinere Satelliten liefern Daten zur Veränderung von Klima und Vegetation. Was passiert allerdings mit all den künstlichen Satelliten, wenn sie ausgedient haben? Können wir sie zurückholen? (Bild: Die Herausforderung des Weltraummülls (©ESA/ID&Sense/ONiRiXEL, CC BY-SA 3.0 IGO))

Mit unseren Nachwuchsprogrammen können Kinder von klein auf erleben, was MINT für die angewandte Forschung bedeutet. Wir lassen spür- und sichtbar werden, wo sich mit Hilfe von Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik Lösungen für ganz alltägliche Probleme finden lassen.

Kognitive Materialdiagnostik am Fraunhofer IKTS heißt: bedarfsgerechte Maschinenwartung und qualitätssichernde Produktion für die Industrie 4.0. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bauen dabei u. a. auf den langjährigen Erfahrungen in Condition Monitoring sowie im Programmieren und Trainieren von Gedächtnisdatenbanken zur akustischen Signalverwertung auf. Aber lesen Sie selbst!

Auch wir planten heute zum »Girls‘ Day« ein Programm und freuten uns schon auf den Besuch der Schülerinnen. Doch wie aktuell so viele Veranstaltungen wurde auch diese abgesagt, um die Ausbreitung des Coronavirus einzudämmen. Weil Ihr uns nun nicht persönlich am Institut besuchen könnt, möchten wir Euch zumindest virtuell eine unserer Wissenschaftlerinnen vorstellen. Denn am Fraunhofer IKTS wissen wir schon lange: Frauen in der Foschung – das passt!

Fahren Sie oft über Brücken? Auch über solche aus Stahl und Stahlbeton? Fragten Sie sich dabei schon einmal, wie diese oder andere Stahlkonstruktionen gewartet werden? Das Fraunhofer IKTS, die SURAGUS GmbH und dresden elektronik entwickelten dafür gemeinsam den mobilen Barkhausen-Noise-Analyzer, ein Pilotsystem zur Qualitätskontrolle von Baustahl.

#diensttalk mit Johann Schnittger über die Grundlage allen Lebens: Sauberes Wasser. Mitarbeitende geben Einblick hinter die Kulissen von Europas größter Einrichtung für Keramikforschung und verraten, was sie bei ihrer Forschung antreibt.

Um Nährstoffe aus Überschussgebieten in Bedarfsregionen nutzbar zu machen, entwickelt das IKTS Technologien für das Nährstoffrecycling aus organischen Reststoffen.

Haben Sie schon mal von »kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, kurz CFK« gehört? Erinnern Sie sich an Ihre letzte Flugreise? Im Tragwerk von Flugzeugen, z. B. im Flügel, werden Faserverbundwerkstoffe seit längerem verbaut. Denn solche Materialien sind leichter als Metall. Aber nicht nur die Luftfahrt, sondern auch die Automobilbranche setzt mehr und mehr auf Verbundwerkstoffe. Diese stellen allerdings neue Herausforderungen an die Qualitätssicherung.

In Getreidevorräten können sich Schädlinge einnisten. Die Temperatur und Feuchtigkeit in den Getreidelagern steigen an. Das wiederum ruft Milben und Schimmel auf den Plan. Das Korn wird ungenießbar. Um die Ernte zu schützen, entwickelte das Fraunhofer IKTS gemeinsam mit Forschungspartnern eine Technologie, die Schädlinge im Getreide frühzeitig entdeckt.

Funktionelle Tinten und Pasten sind ein Schlüsselelement für die gedruckte Elektronik. Sie werden künftig etwa in Wearables – in der Kleidung oder direkt auf der Haut – vorkommen und beispielsweise den Blutzuckerspiegel von Diabetikern messen. Wir wählen für die gedruckte Elektronik die Grundstoffe einschließlich der passenden Organik aus, stellen die für die Anwendung notwendigen Eigenschaften ein, passen die Tinten und Pasten für das Druckverfahren wie den Inkjet- und Aerosoldruck an und fertigen die Prototypen. Auf diese Weise lassen sich die in Form und Flexibilität vielfältigsten elektronischen Bauelemente, Baugruppen und Anwendungen funktionsspezifisch herstellen.