Aus der Forschung in die Anwendung: Projekte am Fraunhofer EMFT

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.

Eine sichere Versorgung mit Nahrungsmitteln gehört zu den elementaren Grundbedürfnissen unserer Gesellschaft. Was lange als selbstverständlich galt, gewinnt angesichts aktueller Herausforderungen wie Klimawandel, Lieferkettenprobleme, Mangel an Arbeitskräften und politischer und militärischer Aggressionen neue Brisanz. Forschende des Fraunhofer EMFT arbeiten im Rahmen des EU-Projekts AGRARSENSE an innovativen Lösungen für eine produktivere und gleichzeitig nachhaltigere Land- und Forstwirtschaft.

Bei modernen PKWs ist das Prinzip bereits Stand der Technik: Radarsensoren, die Alarm schlagen, wenn sich das Fahrzeug auf ein Hindernis zubewegt. Ein derartiger Kollisionsschutz ist auch in der Produktion der Zukunft – Smart Factories, in denen intelligente Industrieroboter bei immer mehr Arbeitsschritten komplett autonom agieren sollen – unabdingbar, um die Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine sicher zu gestalten. Im Projekt RoboMove entwickelt das Fraunhofer EMFT gemeinsam mit dem Robotikhersteller KUKA sowie der InnoSenT GmbH eine intelligente 3D-Abstandsmessung und Hindernisdetektion an Roboterarmen in Bewegung.

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.

In der Landwirtschaft wird zunehmend auf einen sparsamen Umgang mit Ressourcen geachtet. Gleichzeitig sollen hohe Erträge erzielt werden. Um überschüssige Ressourcen einzusparen und effizient zu nutzen ist die Ermittlung verschiedener Pflanzenparameter wie der Wasser- oder Nährstoffgehalt von zentraler Bedeutung. Bisher wurden diese Parameter anhand von Bodenproben zum Teil aufwendig in Laboren bestimmt. Die Forschenden des Fraunhofer EMFT streben daher an, zuverlässige und schnellere Methoden zu entwickeln, um relevante Pflanzenparameter zu erfassen.

Safety First! – lautet das Motto im Projekt "StressScent III", in dem Forschende des Fraunhofer EMFT in Zusammenarbeit mit der Universität der Bundeswehr München ein Virtual-Reality-System (VR-System) entwickelt haben, welches Rettungs- und Einsatzkräfte durch ein realitätsnahes und immersives Training besser auf mitunter gefährliche Einsätze und Stresssituationen vorbereiten und somit zu einem sichereren Arbeitsleben beitragen soll.

Luftfiltersysteme gelten als effektive Maßnahme, um das Infektionsrisiko durch SARS-Cov-2 in geschlossenen Räumen zu senken. Die bislang üblicherweise eingesetzten HEPA-Filter sind jedoch wartungs- und kostenintensiv. Einen neuen, energieeffizienten Ansatz verfolgen Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam mit dem Helmholtz Zentrum München, der ams OSRAM International GmbH und der MANN+HUMMEL GmbH im Verbundprojekt UV Steril: Sie nutzen zur Luftreinigung selbst-sterilisierende Filterelemente durch integrierte LED-Chips. Diese speziellen LEDs der neuesten Generation von OSRAM emittieren hochenergetische UV-C Strahlung, die in der Lage ist, Viren wie SARS-COV2 sehr effizient zu inaktivieren.

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.

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.

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.

Mit dem Mobile Learning Hub bietet das Zentrum für Verbindungstechnik in der Elektronik ZVE der Fraunhofer EMFT seinen Kundinnen und Kunden ab sofort eine attraktive Alternative zu Präsenzschulungen im Schulungszentrum Oberpfaffenhofen an. Die Lötstation auf Rädern lässt sich direkt beim Kunden per Plug & Play in Betrieb nehmen.

Wie kann Computing zukünftig statt in der Cloud nahe am Sensor bewerkstelligt werden? Und wie kann in einem solchen Set-up maschinelles Lernen auf verteilten Systemen stattfinden? Mit diesen hochaktuellen Fragestellungen beschäftigen sich Forschende der Fraunhofer EMFT gemeinsam elf weiteren Fraunhofer-Instituten im Innovationsprojekt SecLearn. Im Zentrum stehen dabei die Aspekte neuromorphe, energieeffiziente Hardwarekomponenten und KI-Algorithmen für dezentrales Lernen sowie der Datenschutz.

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.

Halbleiterindustrie und Hersteller von elektronischen Komponenten und Systemen testen ihre Produkte sorgfältig, um eine fehlerfreie Funktionsfähigkeit zu gewährleisten. Ein wichtiger Aspekt ist die Toleranz gegenüber ESD (Elektrostatische Ladung) der Chips. Die Fraunhofer EMFT und High Power Pulse Instruments GmbH (HPPI) haben gemeinsam ein 2-Pin Testsystem entwickelt, das der Halbleiterindustrie viele Vorteile bietet.

Im EU-Projekt SusFe arbeitet die Fraunhofer EMFT gemeinsam mit europäischen Partnern an einer effizienten und gleichzeitig ressourcenschonenden Design-und Produktionsplattform für medizinische Devices. Damit soll sowohl dem steigenden Bedarf an medizinischen Geräten als auch dem Aspekt der Nachhaltikeit Rechnung getragen werden.

Am Fraunhofer EMFT entstehen mikrofluidische Saugsonden für die Echtzeit-Bodenwasseranalyse. Sie ermöglichen Landwirten eine präzise, bedarfsgerechte Düngung durch kontinuierliches Monitoring des Nitratgehalts.

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.

Für Bayern hat der Agrarsektor mit rund 121 Milliarden Euro Umsatz pro Jahr eine wesentliche wirtschaftliche Bedeutung. Allerdings kommt es durch die unterschiedlichen Interessen mit den wirtschaftlichen Zielen der Landwirte und den nachhaltigen Zielen der Umwelt- und Tierschutz-Initiativen immer wieder zu Konflikten. Besonders die Emission von Ammoniakgasen führt hierbei zu gesellschaftlichen Diskussionen. Forschende des Fraunhofer EMFT entwickeln ein effizienteres Messverfahren zur Detektierung von Ammoniakgasen in der Landwirtschaft. Dabei ist das Ziel zu einer umwelt- und tierfreundlicheren Landwirtschaft beizutragen.

Im Projekt „Insektenzellen als Sensoren für Umweltgifte“ entwickelt das Fraunhofer EMFT eine neuartige Testmethode, bei der lebende Insektenzellen als empfindliche Biosensoren eingesetzt werden. Damit lassen sich schon kleinste toxische Effekte von Pestiziden schnell, markierungsfrei und automatisiert nachweisen. Ziel ist es, frühzeitig Risiken zu erkennen und die Entwicklung bienenfreundlicher Pflanzenschutzmittel zu unterstützen – ein wichtiger Beitrag zum Schutz von Insekten und Biodiversität.

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.

Steckverbinder und elektrische Anschlusstechnologien spielen eine zentrale Rolle für die digitale Vernetzung: Sie sind die Hauptschnittstelle zwischen Maschinen, Steuerungen und Datenverarbeitungsanlagen. Forschende der Fraunhofer EMFT arbeiten im gleichnamigen Projekt an so genannten Cyber Physical Connectors, einer neuen Generation aktiver, »intelligenter« Steckverbinder.

Forschende des Fraunhofer EMFT haben gemeinsam mit mehreren Industriepartnern im Rahmen des Projekts AutoKonf für autonomes Fahren ein redundantes, generisches Steuergerät entwickelt. Fällt das für die Lenkungs- oder Bremsfunktion zuständige Steuergerät aus, übernimmt das überzählige generische Steuergerät die jeweilige Aufgabe und kann das Fahrzeug sicher führen.

Edge Computing gilt als Schlüssel für neue IoT-Anwendungen. Um grundlegende künstliche Intelligenz für zukünftige Edge-Produkte zu schaffen, arbeiten Fraunhofer EMFT-Forschende gemeinsam mit dem Fraunhofer IIS sowie dem Fraunhofer IPMS im Rahmen des EU-Projekt ANDANTE an der Entwicklung innovativer Mixed-Signal-Beschleuniger für künstliche neuronale Netze (ANN) mit Computation-in-Memory (CIM) Fähigkeit. Diese sollen den Aufbau solider Hardware- und Softwareplattformen zur Entwicklung von KI-Anwendungen ermöglichen.

Ziel einer prädikativen oder vorausschauenden Wartung ist es, Betriebsmittel proaktiv und vorausschauend instand zu halten. Auf diese Weise sollen Störungszeiten und Wartungsaufwand auf ein Minimum reduziert werden. Forschende des Fraunhofer EMFT erproben neue Konzepte, um mit Methoden des Maschinellen Lernens auch extrem heterogene Daten effizient verarbeiten und exakte Wartungsvorhersagen für Fertigungsanlagen treffen zu können.

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.

Glatteis und Aquaplaning verwandeln Straßen in gefährliche Rutschbahnen und führen so häufig zu schweren Unfällen. In einer gemeinsamen Initiative mit Uedelhoven Studios arbeitet die Fraunhofer EMFT im Rahmen des Leistungszentrums »Sichere intelligente Systeme« (LZSiS) an einer Lösung des Problems. Ein Echtzeitwarnsystem soll die potentielle Gefahr durch Wasser oder Eis auf der Fahrbahnoberfläche erkennen, und so eine vorausschauende Erkennung der Straßenverhältnisse ermöglichen. Ein solches Frühwarnsystem würde die Sicherheit auf den Straßen für alle Verkehrsteilnehmenden erhöhen.

Das Forschungsprojekt »Vertrauenswürdige Elektronik (ZEUS)« des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) schafft eine Vernetzungsplattform für vertrauenswürdige Elektronik als Schnittstelle zwischen Forschung und Unternehmen.

Wie können Lieferketten für die Chip-Industrie unabhängiger und besser geschützt werden? Gerade die Corona-Pandemie hat die Probleme für Deutschland und Europa aufgezeigt. Im Forschungsprojekt „Semiconductor-X“ zur Digitalisierung von Lieferketten in der Halbleiterindustrie arbeitet das Fraunhofer EMFT mit über 20 Partner zusammen, um die Lieferketten nachhaltiger und resilienter zu gestalten und den dezentralen, souveränen Datenaustausch zu fördern.

Cynergy4MIE ist ein EU-gefördertes Forschungsprojekt zur Entwicklung einer Plattform für Sensorik, Elektronik und KI in Mobilität, Infrastruktur und Energiesystemen. Ziel ist die Beschleunigung von Innovationen und die Stärkung Europas Wettbewerbsfähigkeit.

SENNA ist ein programmierbarer neuromorpher Prozessor, der auf einem mixed-signal, schaltbaren Field-Programmable Spiking Neuron Array (FPSNA) basiert.

Im Forschungsprojekt Direktkontaktierung PCB (T-1753) untersuchte das Fraunhofer EMFT PCB-Direktkontaktierungssysteme für hochzuverlässige mechatronische und antriebstechnische Anwendungen. Ziel war die Bewertung industriell verfügbarer Systeme hinsichtlich technischer Leistungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und wirtschaftlicher Eignung unter praxisnahen Umwelt- und Belastungsbedingungen.

Mit dem Projekt SUE (Self-driving Urban E-Shuttle) wurde ein autonomer People Mover entwickelt, der ein hochautomatisiertes Zubringerfahrzeug für den regionalen Nahverkehr bestrebt. Ziel war es, autonomes Fahren unter realen infrastrukturellen Bedingungen zuverlässig und sicher zu ermöglichen – bei Geschwindigkeiten von bis zu 50 km/h. Ein zentraler Baustein dafür: eine robuste, redundante Lokalisierungstechnologie, entwickelt am Fraunhofer EMFT.

Fraunhofer EMFT entwickelt mit CAELIA Health, einem Ausgründungsprojekt, eine KI-gestützte Lösung für die Inhalationstherapie bei Asthma und COPD. Das System unterstützt Patienten im Alltag beim richtigen Inhalieren, liefert verständliches Feedback und macht die Therapie messbar – ohne sie zu verkomplizieren. Ziel ist es, die Therapietreue zu steigern, Behandlungsergebnisse zu verbessern und Millionen Patientinnen ein möglichst symptomfreieres Leben zu ermöglichen. Mit CAELIA Health profitieren Patienten und Patientinnen von mehr Kontrolle, Sicherheit und Lebensqualität.

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.

Neue pharmazeutische Wirkstoffe, wie Biologika, mRNA- und Gen-, Gewebe- sowie zellbasierte Therapeutika ermöglichen neue Therapiemöglichkeiten zur Behandlung von Krankheiten. Die Verabreichung dieser Medikamente über die Lunge mittels innovativer Inhalatorsysteme ist dabei ein vielversprechender Weg zu bezahlbaren, sicheren und effizienten Therapien. Gemeinsam mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten arbeiten Forschende des Fraunhofer EMFT an einem intelligenten Inhalator, mit dem sich die Verabreichungseffizienz bis ins kleinste Detail monitoren und steuern lässt.

In der Halbleiterindustrie kommen aktuell Prozessgase zum Einsatz, die klimaschädlich sind und zum Treibhauspotenzial und damit zur globalen Erderwärmung beitragen. Das Fraunhofer EMFT nutzt Analysesysteme in Verbindung mit einem Abatement-System, um die Emissionen der in der Halbleiterfertigung verwendeten Prozessgase in seinem Forschungsreinraum zu überwachen. Anhand der gewonnenen Messergebnisse werden die Prozessparameter hinsichtlich der Emissionen optimiert.

Eine Geburt ist ein Wunder der Natur – aber auch eine hochvulnerable Phase im Leben von Mutter und Baby. Im EU-Projekt Newlife arbeiten Forschende aus 6 europäischen Ländern gemeinsam an neuartigen sensorbasierten Monitoringlösungen, um das Wohlergehen von Mutter und Kind in der Schwangerschaft sowie während und nach der Geburt sicherzustellen. Ziel ist es, die pädiatrische und geburtshilfliche Versorgung digital zu revolutionieren.

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.

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.

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.

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.