Aktuelles

Im Gespräch beantworten Dr. Holger Althues und Dr. Benjamin Schumm zentrale Fragen zur Zukunft der Batterieentwicklung, z. B.: Vor welchen Herausforderungen steht die Forschung an neuen Batterietechnologien? Wie trägt das DRYtraec®-Verfahren zur nachhaltigen Batterieproduktion bei? Welche neuen Materialien und Technologien werden aktuell am Fraunhofer IWS erforscht?

An innovativen Lösungen für die lösungsmittelfreie, trockene Elektrodenproduktion forscht das Fraunhofer IWS seit 2011. Dabei stehen nachhaltige und kosteneffiziente Material- und Prozessentwicklungen im Fokus. Besonders bei der Entwicklung von Batterien der nächsten Generation, darunter Lithium-Schwefel- und Festkörperbatterien, zählt das Institut heute zu den weltweit führenden FuE-Einrichtungen. Mit einem ganzheitlichen Ansatz, der die gesamte Wertschöpfungskette von der Materialentwicklung über die Elektrodenherstellung bis hin zur Zellfertigung umfasst, entstehen praxisnahe und industrienutzenorientierte Innovationen.

Ein Konsortium aus Fraunhofer IWS, Technischer Universität Dresden, ArianeGroup und dem Warschauer Institute of Aviation hat einen bedeutenden Durchbruch in der Raumfahrttechnik erzielt: Der erste erfolgreiche Heißgastest eines 3D-gedruckten Aerospike-Triebwerks mit einer nachhaltigen Treibstoffkombination aus Wasserstoffperoxid und Kerosin. Dieses Projekt wurde in Zusammenarbeit im Rahmen des von der European Space Agency (ESA) geförderten Projekts ASPIRER durchgeführt. Die Resultate des Tests haben das Potenzial, die Effizienz von Raumfahrtmissionen zu steigern.

Verfahren wie die Computer-Tomografie und der Ultraschall gewähren einen zerstörungsfreien Blick ins Innere eines Werkstücks. Sie liefern aber zu wenige Informationen über die Struktur und die Eigenschaften des Werkstoffs. Anders verhält es sich beim Serial Sectioning. Auch wenn das Probenteil nach und nach abgetragen wird, bietet die Methode im Gegensatz zu zerstörungsfreien Methoden deutliche Vorteile. Dr. Jörg Bretschneider erklärt die Potenziale des Serial Sectioning, auch im Hinblick auf die Automatisierung mittels Roboter.

Nachhaltiges Werkstoffdesign als Lösung für mögliche Ressourcenengpässe gewinnt zunehmend an Gewicht. Neue Materialkompositionen können umweltfreundlichere Schiffsantriebe, sparsamere Flugzeugtriebwerke oder auch leichtere Elektrofahrzeuge ermöglichen. Am Fraunhofer IWS entwirft das Kompetenzfeld Werkstoffcharakterisierung und -prüfung um Professorin Martina Zimmermann die »Rezepturen« für diese Werkstoffe von morgen. Das Besondere: Hier lassen sich neue Legierungen direkt mit additiven Fertigungsmethoden generieren und analysieren. Die 3D-Drucker am Institut erlauben das Testen der neu entwickelten Rezepte lange vor dem Einsatz in der Industrie.

Leistungsstarke mobile Brennstoffzellen sollen künftig helfen, die Umweltbelastung durch Schwertransporte in Deutschland und weltweit zu mindern. 19 Fraunhofer-Institute aus neun Bundesländern haben sich daher zum Entwicklungsbündnis »H2GO – Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion« zusammengetan. Sie wollen gemeinsam industrielle Technologien für die effiziente Produktion von Brennstoffzellen entwickeln und neue Verfahren in die Wirtschaft transferieren. Im Fokus stehen Brennstoffzellen für den straßengebundenen Schwerlastverkehr. Das Bundesministerium für Digitales und Verkehr fördert H2GO bis Ende 2025 mit rund 80 Millionen Euro aus dem »Zukunftsfonds Automobilindustrie«. Auch das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS ist Teil dieses Konsortiums. Dr.-Ing. Teja Roch betreut innerhalb des Fraunhofer IWS das Teilprojekt »HP2BPP«. Im Interview erläutert er die innovativen Beiträge des Fraunhofer IWS.

Ein düsteres Kapitel der menschlichen Geschichte tat sich am 26. April 1986 auf, als Block 4 des Kernkraftwerks in Tschernobyl explodierte und eine Kernschmelze zur Folge hatte. Dieser tragische Vorfall verwandelte nicht nur die unmittelbare Umgebung in eine unbewohnbare Landschaft, sondern nahm auch langfristig Einfluss auf die Umwelt und die Gesundheit der Bevölkerung. Jahrzehnte später steht die Menschheit heute vor der drängenden Herausforderung des Rückbaus des havarieren Kraftwerks. Diese Notwendigkeit sehen auch Forschende des Fraunhofer IWS in Dresden, die sich dieser komplexen Aufgabe stellen. Das Technologiefelds Trennen und Fügen arbeitet an einem laserbasierten, fernoperierten Zerlegeprozess für kontaminierte Materialgemische. Dr. Andreas Wetzig und Dr. Jan Hauptmann geben im Interview Einblicke zu den Hintergründen dieser ambitionierten Aufgabe.

Auf der letzten Mitgliederversammlung der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (acatech) wurde der Lasertechnologe Prof. Andrés Lasagni als neues Mitglied in die unabhängige Vereinigung gewählt.

Die Digitalisierung verändert das Berufsbild des Werkstoffprüfers. Die Schulung der Teams an neuen digitalen Laborbüchern ist dabei von zentraler Bedeutung und sorgt dafür, fachliche Expertise langfristig für Unternehmen und Institute zu sichern. Diese und weitere Erkenntnisse haben das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden und dessen Partner durch das abgeschlossene Forschungsprojekt »DiWan: Digitaler Wandel in der Werkstoffprüfung« gewonnen. Sie fließen in die weiteren Aktivitäten des Dresdner Instituts im Kontext der digitalen Transformation der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ein.

Die Europäische Union hat sich zum Ziel gesetzt, die Methan-Emissionen in den Sektoren Landwirtschaft, Abfall und Energie besser zu erfassen und weiter zu reduzieren. In diesem Zusammenhang riefen unter Koordination der »DBI – Gas- und Umwelttechnik« das Fraunhofer Anwendungszentrum für Optische Messtechnik und Oberflächentechnologien AZOM, »Micro-Hybrid Electronic« und »fiberware« ein Forschungsprojekt zur hohlleiterbasierten Spurengasanalyse von Methan ins Leben. Dabei soll ein mobiles Kompakthandgerät entstehen, das Methanemissionen mit einer bislang nicht möglichen Präzision ermittelt. Das Projekt wird im Rahmen der BMBF-Fördermaßnahme »KMU-innovativ: Ressourceneffizienz und Klimaschutz« (kurz: HLSG-CH4) über drei Jahre hinweg gefördert.