Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

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.

Quantencomputer sollen Aufgaben spielend lösen, an denen sogar heutige Rechenzentren scheitern. Doch bis die Rechengenies tatsächlich in der breiten Anwendung eingesetzt werden können, gilt es noch einige Herausforderungen zu bewältigen. Im Rahmen des Munich Quantum Valley arbeiten Forschende des Fraunhofer EMFT daran, den Transfer von Quantentechnologien in die Industrie voranzutreiben.

Die Einpresstechnik stellt eine innovative Verbindungsmethode dar, die aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit und Robustheit insbesondere für sicherheitsrelevante Fügestellen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil: Die Methode ist wesentlich umweltfreundlicher als die bisher meist eingesetzte Löttechnik. Ein Forschungsteam des Fraunhofer EMFT arbeitet an einem Vorhersagemodell, das einen Zusammenhang zwischen leicht zugänglichen Material-/Prozessdaten und der Zuverlässigkeit von Einpresskontakten herstellt.

Mit einem Raffungsmodell analysieren EMFT-Forschende Mikrorelativbewegungen zwischen Press-Fit-Kontakt und Kupferhülse in der Platine, die zu vorzeitigem Materialversagen führen können.

Im Projekt "StressScent" wird ein Virtual-Reality-System entwickelt, welches Rettungs- und Einsatzkräfte durch ein realitätsnahes Training besser auf mitunter gefährliche Einsätze und Stresssituationen vorbereiten soll. Da in diesem Training alle Sinne zur besseren Nachempfindung von Situationen in der Realität angesprochen werden sollen, entwickelt die Fraunhofer EMFT eigens hierfür ein Geruchsdosierungssystem. Mithilfe des Projekts können zukünftige Einsatzkräfte besser auf Einsatzsituationen vorbereitet werden, ihre Stressresistenz erhöht werden und somit zu einem sichereren Arbeitsleben der Rettungskräfte beigetragen werden.

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.

In vielen Anwendungen in den Bereichen Industrie 4.0, Smart Health, Smart Security und Automotive kommen zunehmend intelligente interaktive Systeme für die Mensch-Maschine-Interaktion (MMI) zum Einsatz. Hierbei sind Sensorsysteme für den nonverbalen Informationsaustauschs im Nahdistanz- und Kontaktbereich sowohl für die Funktionalität als auch die Sicherheit essentiell. Als Antwort auf die steigenden Anforderungen in Hinblick auf Leistung, Energieeffizienz und Funktionalität arbeiten Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten am Aufbau einer modularisierten MEMS-Technologie- und Sensorplattform.

Vor allem in Bereichen, in denen personenbezogene oder sicherheitskritische Daten verarbeitet werden – etwa in der Medizintechnik, beim autonomen Fahren oder bei kritischen Infrastrukturen – werden im Zuge der Digitalisierung vertrauenswürdige elektronische IKT-Komponenten und -Systeme immer wichtiger. Forschende der Fraunhofer EMFT haben bei diesem Thema vor allem die Hardware-Ebene im Blick.

In vielen physiologischen, aber auch pathologischen Prozessen spielt die koordinierte Zellwanderung (Migration) eine wichtige Rolle. Die Wanderung metastasierender Tumorzellen beschreibt den wohl bedrohlichsten Fall einer pathologischen Migration. Folgerichtig ist ein Detailverständnis der Zellmigration von zentraler Bedeutung, um in der angewandten Forschung wirksame Gegenmaßnahmen gegen eine pathologische Zellwanderung zu entwickeln.