Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

Im Projekt GaSeKa (Gassensorsystem mit Selbst-Kalibrierfunktion) entwickeln das Fraunhofer EMFT und EC Sense ein miniaturisiertes Sensorsystem, das Luftschadstoffe präzise und kosteneffizient erfasst. So sollen deutlich mehr Messpunkte in Städten entstehen – für eine bessere Luftüberwachung und mehr Gesundheitsschutz.

Schmieröle leisten einen wesentlichen Beitrag zur Reibungsminimierung und gewährleisten damit einen sicheren Betrieb von Produktionsanlagen. Im Projekt Smart Gear entwickeln Forschende des Fraunhofer EMFT Lösungen, um eine abfallende Leistungsfähigkeit der Schmieröle mit Hilfe von Sensorik und Machine Learning-Methoden zu erkennen und den Zeitpunkt für einen Ölwechsel zu prognostizieren.

Im EU-Projekt NeurONN arbeitet ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT mit sechs europäischen Partnerinnen und Partnern an extrem energieeffizienzen Elementen und Architekturen für neuromorphes Computing. Dabei kommen auch innovative 2D-Materialien zum Einsatz.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Fraunhofer Institute für Biomedizinische Technik (IBMT) in Sulzbach/Saar und der Fraunhofer EMFT in Regensburg arbeiten im Projekt ViroSens gemeinsam mit den Unternehmen nanoAnalytics GmbH (Münster) und innoMe GmbH (Espelkamp) an einem neuen Messverfahren zur Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffen.

Temperaturmessungen an 3D-Gewebemodelle bieten eine innovative Alternative in der Arzneimittelentwicklung und helfen, Tierversuche zu reduzieren.

Im Rahmen des SOIL-Projekts entwickelt das Fraunhofer EMFT FDSOI-IP-Blöcke, um die europäische Chipindustrie der nächsten Generation voranzubringen.

Im EU-Forschungsprojekt SUPREME bündeln 23 Partner aus 8 Mitgliedstaaten ihr Know-how, um die Entwicklung stabiler Herstellungsprozesse für supraleitende Quantenchips voranzutreiben. Die F&E-Aktivitäten adressieren insbesondere die Herausforderungen hinsichtlich Stabilität und Ausbeute von Qubits – ein entscheidender Faktor für die Skalierung von Quantentechnologien und somit für die Wettbewerbsfähigkeit Europas im globalen Quantenhardware-Markt.

Das Projekt SmartMan zielt darauf ab, die Halbleiterverpackungsproduktion intelligent und nachhaltig zu gestalten, um fehlerfreie und ressourcenschonende Elektronik herzustellen.

Bis 2030 wird die weltweite Halbleiterproduktion voraussichtlich nahezu doppelt so hoch sein wie heute. Um die negativen Umweltauswirkungen abzufedern, haben sich 58 europäische Partner im EU-Projekt GENESIS das Ziel gesetzt, umweltfreundlichere Materialien und Prozesse in der Halbleiterindustrie zu entwickeln. Im Rahmen des Vorhabens arbeiten Forschende des Fraunhofer EMFT daran, Verfahren zur Abgasreinigung zu optimieren und die Effizienz von Produktionsprozessen zu steigern.

Im Mittelpunkt der Partnerschaft zwischen Fraunhofer EMFT und Daiken Medical steht die Entwicklung und erfolgreiche Lizenzierung der kleinsten Mikromembranpumpe der Welt. Diese Technologie revolutioniert die Mikrodosierung und eröffnet neue Anwendungsmöglichkeiten in der Schmerztherapie. Ein wichtiger Schritt war der Technologietransfer der patentierten Mikromembranpumpe an das Unternehmen Daiken Medical in Osaka, das nun das PCA-System „Amy“ entwickelt, mit dem Patienten ihre Schmerzbehandlung eigenständig steuern können.

Unlooc ist ein Projekt, das sich auf die Entwicklung von Organ-on-a-Chip (OOC)-Technologien konzentriert. Diese Technologien zielen darauf ab, die Effizienz von Arzneimitteltests zu verbessern und gleichzeitig die Notwendigkeit von Tierversuchen zu reduzieren. Das Fraunhofer EMFT-Forschendenteam unterstützt die Entwicklung der Organ-on-Chip-Multiwellplatten, die eine präzise Steuerung der Zellkulturbedingungen bieten und tierversuchsfreie Arzneimitteltests ermöglichen.

Jährlich erkranken weltweit über 3 Millionen immobile Menschen an schwerwiegenden, meist vermeidbaren Druckgeschwüren. Davon rund 0,6 Millionen in Deutschland. Dekubitus verursacht nicht nur persönliches Leid, sondern ist auch zeit- und kostenaufwendig zu behandeln. Aktuelle Prophylaxe Methoden erfordern viel Engagement des Pflegepersonals und bieten keine kontinuierliche Sicherheit. Daher besteht ein dringender Bedarf an individueller und kontinuierlicher Überwachung für eine wirksame Dekubitusprophylaxe. SoreAlert, eine geplante Ausgründung des Fraunhofer EMFT, adressiert diesen Bedarf mit einem intelligenten Pflaster, das eine automatisierte Überwachung gefährdeter Körperbereiche ermöglicht und frühzeitig vor Druckgeschwüren warnt.

Das Forschungsprojekt DigiSeal setzt neue Maßstäbe in der prädiktiven Instandhaltung von Gleitringdichtungen, die für viele Industriezweige essenziell sind. Durch den Einsatz von informierter KI und der Expertise des Fraunhofer EMFT werden präzise Modelle entwickelt, die nicht nur Wartungsbedarf vorhersagen, sondern auch konkrete Handlungsempfehlungen liefern. Gemeinsam mit Partnern wie EagleBurgmann Germany GmbH & Co. KG, Molkerei Alois Müller GmbH & Co. KG und der Hochschule München wird die Digitalisierung in der Industrie vorangetrieben und ein bedeutender Beitrag zur Industrie 4.0 geleistet.

Wir alle kennen es: Winterzeit ist Erkältungszeit und Husten- oder Kopfschmerztabletten gehören dann oft zum Alltag. Doch unser Magen-Darm-Trakt nimmt Medikamente unterschiedlich gut auf. Im Projekt „e-Pille“ erforschen Wissenschaftlerinnen der Fraunhofer-Institute ITMP, EMFT und IZM, an welchen Stellen im Magen-Darm-Trakt verschiedene Wirkstoffe am besten aufgenommen werden. Ziel ist es, die Formulierung neuer Medikamente bei peroraler Einnahme zu optimieren.

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.

Ganz gleich ob E-Auto oder Photovoltaik-Anlage – intelligente Batteriesysteme und -speicher sind ein zentraler Enabler für nachhaltige Technologien. Im Forschungsprojekt HealthBatt arbeiten Forschende des Fraunhofer EMFT gemeinsam mit Partnern an einem Multi-Sensoransatz, um Belastungsprofile in Batteriespeichern ganzheitlich erfassen und auswerten zu können. Durch die Kombination aus Schadensanalysen und KI-gestützter Datenauswertung sollen die Lebensdauer von Batteriesystemen verlängert und die Nutzungssicherheit im Überlastfall erhöht werden.

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.

Gesunde Böden sind eine Grundlage für eine nachhaltige und gleichzeitig ertragsreiche landwirtschaftliche Nutzung. In situ-Messungen von indikativen Bodenparametern wären daher für Landwirtinnen und Landwirte ein effektives Tool, um die Bewirtschaftung zu optimieren – bisher sind allerdings kaum praktikable Lösungen am Markt verfügbar. Forschende des Fraunhofer EMFT entwickeln im EU-Projekt FAMOSOS gemeinsam mit Partnern ein Messsystem, das Echtzeit-Bodendaten zu Stoffflüssen wie Stickstoff (Ammonium, Nitrat, Lachgas), Feuchtigkeit, pH-Wert und gelöstem Sauerstoff liefert.

Rund 80 % des CO2-Abdrucks durchschnittlicher Elektronikbauteile entsteht bereits bei der Produktion. Ein Forschungsteam des Fraunhofer EMFT arbeitet daran, Prozesse in der Halbleiterfertigung zu optimieren, um den Einsatz klimaschädlicher Prozessgase zu minimieren. Dabei testen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auch klimafreundlichere Alternativen zu bislang standardmäßig eingesetzten Ätzgasen.