Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

Die führende europäische Plattform für Advanced Packaging und Heterointegration (APECS) treibt Entwicklungen integrierter Systeme der nächsten Generation voran.

Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind nach wie vor die Haupttodesursache in Europa – und jedes Jahr gibt es innerhalb der EU mehr als 6 Millionen Neuerkrankungen. Zuverlässige Monitoringsysteme, welche intermittierende Anomalien erfassen und kritische Herzverhaltensweisen erkennen, wären ein wirksames Mittel gegen den gefürchteten plötzlichen Herztod. Ziel des EU-Projekts SmartVista (Smart Autonomous Multi Modal Sensors for Vital Signs Monitoring) ist die Entwicklung und Demonstration einer kostengünstigen, intelligenten multimodalen Sensorplattform der nächsten Generation, um die Häufigkeit des plötzlichen Todes durch Herz-Kreislauferkrankungen zu reduzieren.

Die strategische Bedeutung von Halbleitern und die Abhängigkeit Europas von anderen Regionen der Welt zeigt sich durch die jüngsten internationalen Krisen deutlich. Im EU-Projekt ICOS Arbeiten europäische Forschungsorganisationen gemeinsam mit der Industrie am Aufbau von Know-how und Netzwerken, um Europa gemäß den Zielen des EU Chips Acts zu unterstützen, seine Souveränität und Führungsrolle in diesem Bereich wiederzuerlangen.

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.

Viele Plasma-Beschichtungsanlagen der Halbleiterindustrie müssen nach jedem Fertigungsschritt gründlich und regelmäßig gereinigt werden. Bisher geschieht dies überwiegend mit perfluorierten Kohlenwasserstoffen (PFCs) und Stickstofftrifluorid (NF3) – Gasen, die für die Umwelt bis zu 17.000 Mal schädlicher sind als das „Treibhausgas“ CO2. Solvay, Texas Instruments, Muegge und die Fraunhofer EMFT arbeiten im Projekt ecoFluor an einer umweltfreundlicheren Alternative, die lediglich das Treibhauspotenzial von CO2 hat: Der von den Kooperationspartnern eingesetzte Gasmix „Solvaclean®“ aus Fluor, Stickstoff und Argon verzichtet vollständig auf die besonders umweltschädlichen Gase PFCs und NF₃.

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.

28 europäische Forschungspartner aus 10 Ländern wollen in Europa einen Quantenrechner mit bis zu 1.000 Qubits entwickeln, bauen und betreiben. Künftig soll er externen Nutzern an einem zentralen Standort zur Verfügung gestellt werden. Im Rahmen des Projekts entwickelt das Fraunhofer EMFT neue Herstellungsverfahren für Qubit-Chips, die künftig eine Chipfertigung im industriellen Maßstab für die kommerzielle Nutzung ermöglichen sollen.

In Patientenbefragungen zur Insulindosierung schneiden Patchpumpen in punkto Komfort und Nutzendenfreundlichkeit deutlich besser ab als herkömmliche Insulinspritzen. Sie sind einfach in der Anwendung, angenehm zu tragen und müssen auch bei Sport, Duschen, etc. nicht abgenommen werden. Für eine sichere und komfortable Handhabung ist es essentiell, dass die Patchpumpe das Insulin exakt und gleichmäßig dosiert. Die am Fraunhofer EMFT entwickelten Mikropumpen erreichen auch bei kleinsten Volumina Schwankungsraten von unter 4%. Das konnten Forschende des Instituts in einer Studie nachweisen.

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.

Move2THz ist ein EU-gefördertes Forschungsprojekt zur Entwicklung einer innovativen InP-on-Silicon-Plattform für energieeffiziente Sub-THz-Halbleitertechnologie. Ziel ist die Stärkung Europas Technologieführerschaft in 6G, Radar, Bildgebung und Photonik.