Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte an der Fraunhofer EMFT

Multiresistente gramnegative Stäbchenbakterien (MRGN) haben in den letzten Jahren als Verursacher nosokomialer Infektionen weltweit zunehmend an Bedeutung gewonnen. Ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT arbeitet zusammen mit dem mittelständischen Unternehmen GBN Systems GmbH, dem Institut für Mikrobiologie und Hygiene des Universitätsklinikums Regensburg sowie der Asklepios Kliniken GmbH an der Entwicklung eines kompakten Komplettsystems zum schnellen Vor-Ort-Nachweis von MRGN Bakterien.

Lebensmittel mit einem hohen Frischegrad wie rohe Fleisch- und Fischprodukte sind anfällig für mikrobielle Verderbprozesse. Doch gerade abgepackten Produkten sieht man ihren tatsächlichen Frischegrad nicht an. In einer Lebensmittelverpackung integrierte Sensoren können den aktuellen Frischegrad des Inhalts anzeigen. So kann die Lebensmittelsicherheit erhöht und gleichzeitig Lebensmittelverschwendung entgegengewirkt werden. Diese Möglichkeit zum realen Frischemonitoring würde so zu einem nachhaltigen Umgang mit Ressourcen wesentlich beitragen.

Multiresistente Erreger, beispielsweise der MRSA (multiresistenter Staphylococcus aureus), können sich schnell ausbreiten und bei ohnehin geschwächten Personen, zum Beispiel in Kliniken und Pflegeheimen, zur ernsten Gesundheitsgefahr werden. Ein Forschungsteam der Fraunhofer EMFT hat gemeinsam mit den Asklepios Kliniken GmbH und dem mittelständischen Unternehmen KETEK GmbH einen kostengünstigen MRSA-Schnelltest entwickelt, der in einer möglichen Zielanwendung als routinemäßige Eingangsuntersuchung in Krankenhäusern eingesetzt werden könnte.

Naturkatastrophen, Kriegshandlungen oder Terroranschläge sind für Rettungskräfte Extremsituationen: Viele Opfer müssen schnellstmöglich medizinisch erstversorgt werden. Doch oft ist es den Einsatzkräften kaum oder gar nicht möglich, die Verletzten zeitnah zu erreichen. In solchen Situationen könnte künftig der „AirDoc“ einspringen: Ein junges Forschungsteam der Fraunhofer EMFT hat die Idee des fliegenden, autonomen Ersthelfers konzipiert. Der medizinische Drohnenroboter soll sehr schnell in gefährliche, verseuchte oder unzugängliche Gebiete vordringen und dort selbstständig Erste Hilfe leisten können.

Die Covid19-Pandemie führt vor Augen, wie schnell die Entwicklung neuer Impfstoffe zu einem Wettlauf gegen die Zeit werden kann. Denn bis ein neues Vakzin reif für die Zulassung ist, muss es zunächst auf Effektivität und Nebenwirkungsfreiheit geprüft werden. Dies ist mit komplexen und oft langwierigen Prozessen verbunden. Forschende der Fraunhofer EMFT und der Universität Regensburg arbeiten an einem Assay-Konzept, das die Wirksamkeitsprüfung von Impfstoffkandidaten schneller und gleichzeitig aussagekräftiger machen könnte.

Schmieröle leisten einen wesentlichen Beitrag zur Reibungsminimierung und gewährleisten damit einen sicheren Betrieb von Produktionsanlagen. Im Projekt Smart Gear entwickeln Forschende der 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.

Elektrische Stecksysteme sind die Schnittstelle zwischen den Baugruppen/Modulen mechatronischer bzw. elektrischer Systeme, etwa im Automobil. Vor dem Einbau werden bislang meist nur die elektrischen Eigenschaften aus dem Datenblatt herangezogen, ohne die zu erwartenden Umwelteinflüsse im späteren Betrieb, etwa Vibrationsbelastungen, frühzeitig zu berücksichtigen. Das kann zu frühzeitigem Verschleiß und im ungünstigsten Fall zu kostenintensiven Rückrufaktionen führen.

Datenraten bis in den TBit/s Bereich – das ist das ehrgeizige Ziel des internen Fraunhofer-Projekts EOS. Um sich solch extrem hohen Datenraten anzunähern, möchte das Forschungsteam aus den Instituten Fraunhofer HHI, Fraunhofer IIS und der Fraunhofer EMFT mehrere 56 Gbit/s schnelle, digital-elektrische Nachrichtensignale direkt und ohne leistungshungrige Signalprozessoren (DSP) in ein mehrstufiges, optisch komplexes Modulationssignal konvertieren.

Insgesamt 21 europäische Partnerinnen und Partner arbeiten im Projekt SERENE-IoT daran, elementare Grundlagen für IoT-Anwendungen im Gesundheitswesen zu schaffen. Das deutsche Konsortium unter Koordination der Fraunhofer EMFT entwickelt im Rahmen des Projekts ein IoT-fähiges, mobiles Analysegerät zum Nachweis von multiresistenten Staphylococcus aureus (MRSA).

Neuromorphic Computing gilt als Schlüsseltechnologie für künftige KI-Anwendungen. Als Vorbild dient das ausgeklügelte Nervennetz unseres menschlichen Gehirns. Eine zentrale Herausforderung für die Forschung ist dabei der sehr hohe Energieverbrauch der Chips für die erforderlichen komplexen Rechenleistungen. Im Rahmen des ECSEL-Projekts TEMPO (Technologie & Hardware für Neuromorphic Computing) arbeitet das deutsche Konsortium mit Beteiligung der Fraunhofer EMFT an der Entwicklung und Evaluierung stromsparender Neuromorphic Computing Chips im 22nm FDSOI-Technologieknoten.