2008
2008

Kompetenzen bündeln für Zukunftsthemen

Auf Unternehmensebene wird regelmäßig eine Diskussion zur Identifizierung von signifikanten Leitthemen geführt, denen für einen Zeitraum von rund drei Jahren ein besonderer Stellenwert beigemessen wird. Neben den Initiativen auf Instituts- und Verbundsebene besteht mit den Fraunhofer-Zukunftsthemen ein zusätzlicher verbundübergreifender Prozess. Dabei sollen Ressourcen und Kompetenzen gebündelt werden, um Zukunftsthemen mit einer hohen Markt- und Gesellschaftsrelevanz innerhalb eines Zeithorizonts von drei bis fünf Jahren synergetisch bis zur Marktreife zu entwickeln.

Unter dem Motto »Fraunhofer-Zukunftsthemen – Chancen für morgen« arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure disziplinübergreifend an neuen Technologien und Lösungen, die dazu beitragen, unser Leben gesünder, sicherer, mobiler und einfacher zu machen. Die zwölf Projekte sind:

Schwerpunkt Gesundheit

Assisted Personal Health – Elektronische Schutzengel
Intelligente, assistierende Systeme helfen uns auch bei Krankheit und im Alter, ein selbstbestimmtes Leben in den eigenen »vier Wänden« zu führen. Ein Bespiel ist der digitale Patientenbegleiter: Er überwacht die Herz-Kreislauf-Funktionen von Patienten rund um die Uhr und ermöglicht bei Notfällen die Kommunikation mit medizinischem Fachpersonal. Weitere Einsatzgebiete sind Gesundheitsvorsorge, Diagnostik, Therapie und Pflege.

Biofunktionale Oberflächen – Hightech mit sensitiver Hülle
Medizinische Implantate sollen Körperfunktionen erhalten, individuell Risiken überwachen oder Langzeittherapien erleichtern. Möglich machen dies künftig biofunktionale Oberflächen: Die »Hülle« eines Materials, Instruments oder Geräts übt in Kontakt mit biologischen Umgebungen eine Funktion aus. Sie fischt bestimmte Moleküle heraus, empfängt Signale oder stimuliert eine Reaktion.

Food Chain Management – Lebensmittel – immer frisch auf den Tisch
Kiwis aus Neuseeland, Mangos aus Thailand, Rindfleisch aus Argentinien – selbst in kleinen Supermärkten findet der Kunde heute ein internationales Warenangebot. Die Globalisierung birgt jedoch auch Herausforderungen: Nahrungsmittel müssen gemäß den gängigen Lebensmittelverordnungen erzeugt, ordnungsgemäß verpackt und verschickt werden und am Ende frisch auf dem Tisch des Kunden landen. Mit Food Chain Management lässt sich die gesamte Kette der Lebensmittelherstellung – von der Produktion über die Verarbeitung, den Handel bis zum Endkunden – darstellen und optimieren.

Schwerpunkt Umwelt

Dezentrales integriertes Wassermanagement – Sparsamer Umgang mit kostbarem Nass
Mehr als 130 Liter sauberes Wasser brauchen wir in Deutschland pro Kopf. Um auch künftig Trinkwasser in guter Qualität und zu günstigen Preisen bereitzustellen, müssen wir unseren Wasserverbrauch senken. Neue Technologien helfen, Trinkwasser sparsam zu nutzen und Abwasser zu Brauchwasser aufzubereiten. Intelligente Sensoren überwachen die Systeme und melden sofort z. B. Leckagen in den Leitungen.

Schwerpunkt Energie

Energieeffizienter Altbau – Mehr als nur Fassade
In Deutschland entfällt etwa ein Drittel des Energieverbrauchs darauf, Gebäude zu temperieren. Insbesondere Altbauten benötigen viel Energie: Sie schlucken drei- bis fünfmal mehr Heizenergie als moderne Häuser. Mit guter Dämmung, effizienter Heizung und Kühlung lassen sich bis zu 80 Prozent Energie einsparen. Forscher erproben multifunktionale Fassadenmodule und neue Wärmespeicher für die Innendämmung. In den Labors entstehen flächige Heiz- und Kühlsysteme für Wände, Decken und Fußböden.

Licht aus Festkörpern – Neue Leuchten, hell und sparsam
Eine Glühbirne wandelt lediglich 5 – 10 Prozent der investierten Energie in Licht um, das meiste wird zu Wärme. Ein Team von sieben Fraunhofer-Instituten entwickelt Alternativen: hocheffiziente, kalte Lichtquellen aus Halbleitern. Ziel der Forschung sind neue Lichtquellen, die ähnlich wirken wie das Tageslicht und sich in Form und Intensität jeder gewünschten Situation anpassen lassen.

Energiespeicher im Netz – Strom nach Bedarf aus Sonne und Wind
Im Energiemix der Zukunft spielen erneuerbare Energien eine zunehmende Rolle. Allerdings sind sie schwerer kalkulierbar. Es hängt von Wetter und Tageszeit ab, wie viel Strom ins Netz eingespeist wird. Fraunhofer-Wissenschaftler arbeiten daran, die Lieferung von Wind- und Sonnenenergie ebenso planbar zu machen wie die Energieproduktion in konventionellen Kraftwerken. Dazu werden neue leistungsfähige Energiespeicher benötigt.

Green Powertrain Technologies – Schwung für umweltschonende Autos
Die Anforderungen an das Auto der Zukunft sind hoch: Es muss ressourcenschonend gefertigt werden, mit geringem Kraftstoffverbrauch fahren, dabei wenig Schadstoffe in die Luft pusten und möglichst selten eine Wartung benötigen. Forscher aus sieben Fraunhofer-Instituten wollen den »Powertrain« verbessern – den Antriebsstrang mit allen Komponenten für die Drehmomenterzeugung und -übertragung, also vom Motor bis zum Rad. Sie arbeiten daran, den Niedrigenergiemotor, das Leichtbaugetriebe und die Leichtbau-Kardan-Antriebswelle weiter voranzutreiben.

Schwerpunkt Sicherheit

Energieautarke Sensoren und Sensornetze – Aufmerksam im Schwarm
Winzig, robust, preiswert und überall einsetzbar – so sehen die Sensoren der Zukunft aus. Sie beziehen ihre Energie aus Bewegung, aus Licht oder aus Temperaturunterschieden. Die Sensoren sind miteinander vernetzt, so gewinnen sie nicht nur Daten von höchster Aussagekraft, sondern verbessern auch Reaktionsfähigkeit und Ausfallsicherheit. Solche Sensoren können zum Beispiel für die Überwachung von Tunneln eingesetzt werden.

Schwerpunkt Kommunikation

Visual Analytics – Durchblick im Datendschungel
Internet, Unternehmensnetze, Sensoren, Simulationen und elektronische Prozesse liefern unzählige Informationen. Doch wie kann man aus der Masse der Daten genau die Informationen herausfiltern, die wirklich wichtig sind? Hilfe bietet »Visual Analytics«. Dabei werden die unterschiedlichen Fähigkeiten von Computer und Mensch optimal genutzt: Der Rechner arbeitet große Datenmengen ab und wandelt sie in eine für den Menschen erfassbare optische Darstellung um. Der Nutzer kann sich auf das Erkennen von Mustern sowie die Bewertung und Auswertung der betrachteten Daten konzentrieren.

Schwerpunkt Mobilität

Hybridstrukturen – Das Beste verbinden
An Produkte und ihre Eigenschaften werden immer höhere und komplexere Anforderungen gestellt: Sie sollen eine Fülle von Funktionen beinhalten, wenig wiegen, einfach zu handhaben und nicht zuletzt möglichst preisgünstig zu kaufen und zu unterhalten sein. Mit klassischen Werkstoffen ist das vielfach nicht mehr im gewünschten Umfang zu leisten. Ein Lösungsansatz sind Materialverbünde. In ihnen werden verschiedene Werkstoffe und deren jeweils besten Eigenschaften vereint. Das größte Marktpotenzial für die Materialverbünde sehen die Forscher im Fahrzeug- und Maschinenbau.

Durchgängige Lokalisierungstechnologien – Sicher und schnell unterwegs
Fraunhofer-Forscher arbeiten an einer einheitlichen Technologie zur Lokalisierung von Personen und Gütern für Industrie und Wirtschaft, Verkehr und Mobilität. Grundlage bilden globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) wie Galileo, das im Gegensatz zu GPS nicht militärischer Kontrolle unterliegt. Ein Ziel ist es, beim Güterverkehr künftig Waren, die in Häfen aus- und auf Schiene oder Straße umgeladen werden, durchgängig zu erfassen. Auch für den Personenverkehr bietet die neue Plattform zahlreiche Vorteile: Die durchgängige Navigation auch für Fußgänger oder Parken ohne Suche sind einige Beispiele.

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