Mit dem Leitprojekt »ORCHESTER« etablieren wir die Fraunhofer-Gesellschaft als Dirigent im Zusammenspiel zwischen Industrie, Verbänden, Politik und Forschung bei der Versorgung mit funktionssicheren Werkstoffen für die Energiewende. Als interdisziplinäres Konsortium komponieren wir experimentelle, simulationsgestützte, prozess-, sensortechnische und digitale Technologien zu einem digitalen Ökosystem, das integrierbare Lösungen zur Bewertung der Funktionssicherheit bereitstellt und auf Basis einer digitalen Wissensbasis Handlungsempfehlungen ermöglicht. Wir verstehen »ORCHESTER« als physische Plattform, mit der langfristige und vertrauensvolle Beziehungen zu Unternehmen der Wertschöpfungsketten für Edelstähle, Aluminiumwerkstoffe und Magnetmaterialien aufgebaut werden können.

Der industrielle Bedarf an Strom und Prozesswärme, zum Beispiel am Industriestandort Deutschland, ist immens und wird ohne Importe nachhaltig erzeugter Energieträger nicht gedeckt werden können. Ein solcher Energieträger der Zukunft ist Wasserstoff. Dessen Transport über lange Distanzen, unter hohem Druck oder tiefkalt verflüssigt, ist im Vergleich zum Transport von Öl jedoch sehr aufwendig und aufgrund des Mangels an geeigneten Schiffen noch nicht realisierbar. Lösungen für diese logistischen Herausforderungen werden im Rahmen von AmmonVektor entwickelt.

Zentrale Ansätze von BAU-DNS sind eine Produktivitätssteigerung, verbunden mit Kostensenkung, und die Erhöhung der Zirkularität und CO₂-Neutralität von Materialien und Systemen. Das Konsortium verfolgt dafür drei Stränge: durchgängige Datennutzung, nachhaltige Prozesse und eine systemische Fertigung, die dem Fachkräftemangel entgegenwirken soll.

Im Leitprojekt ElKaWe arbeiten sechs Fraunhofer-Institute unter der Leitung des Fraunhofer IPM an der Entwicklung elektrokalorischer Wärmepumpen zum Heizen und Kühlen. Wärmepumpen arbeiten heute nahezu ausschließlich auf Basis von Kompressor-Technologie. Elektrokalorische Wärmepumpen versprechen einen deutlich höheren Wirkungsgrad und kommen ohne schädliche Kältemittel aus. Im Rahmen des Projekts entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler keramische und polymerbasierte elektrokalorische Materialien und arbeiten an einem innovativen Systemansatz, der eine besonders effiziente Wärmeabfuhr ermöglicht. 

Das Leitprojekt »EMOTION« will den Bedarf nach Resilienz in der Produktion beantworten. In resilienten, also reaktions-, lern- und anpassungsfähigen Produktionssystemen müssen Menschen, intelligente Maschinen und Produkte synergetisch und kompetenzergänzend zusammenarbeiten. So entsteht in einem turbulenten Geschäftsumfeld Widerstandsfähigkeit gegenüber disruptiven Veränderungen. Eine solche Zusammenarbeit erfordert das wechselseitige Verständnis und gemeinsame Handeln aller beteiligten Akteure, wodurch Empathie zu einer maßgebenden Fähigkeit resilienter Produktionssysteme wird.

Das Konsortium des Leitprojektes »FutureCarProduction« wird ganzheitliche Lösungsansätze für die Bewertung neuer Karosseriekonzepte der Automobilindustrie entwickeln. Dazu gilt es Methoden, Prozesse und Technologien zu etablieren, mit denen die ökologische Nachhaltigkeit methodisch bewertet und technologisch gewährleistet werden kann im Zielkonflikt mit technischer Performance und Kosten.

Im Leitprojekt MaNiTU entwickeln sechs Fraunhofer-Institute nachhaltige, höchsteffiziente und kostengünstige Tandemsolarzellen auf Basis neuer Absorbermaterialien.

Am 1. April 2019 startete die Fraunhofer-Gesellschaft das Leitprojekt QMag. Die Freiburger Fraunhofer-Institute IAF, IPM und IWM wollen die Quantenmagnetometrie aus dem universitären Forschungsumfeld in konkrete industrielle Anwendungen überführen. Im Schulterschluss mit den Fraunhofer-Instituten IMM, IISB und dem Fraunhofer Centre for Applied Photonics CAP entwickelt das Forscherteam hochintegrierte und bildgebende Quantenmagnetometer mit höchster Ortsauflösung und optimierter Empfindlichkeit.

Innovative Arzneimittel wie neuartige Impfstoffe oder Gen- und. Zelltherapeutika auf Basis von mRNA sollen künftig in einem bezahlbaren Gesundheitssystem einer Vielzahl von Patientinnen und Patienten zur Verfügung stehen. Dafür werden automatisierte Produktionstechnologien benötigt, die sicher und zuverlässig nach den hohen Anforderungen für Arzneimittel (GMP-Zertifizierung) produzieren. Um einen KI-gesteuerten, digital kontrollierten und automatisierten Produktionsprozess im Sinne von Industrie 4.0 zu erarbeiten, bündelt das Konsortium interdisziplinäre Kompetenzen aus Medizin, Biologie und Ingenieurwissenschaften.

Die chemische Industrie ist für eine Vielzahl industrieller Wertschöpfungsketten unverzichtbar und einer der wichtigsten Impulsgeber für neue Produktentwicklungen und Innovationen. Globale Herausforderungen in den Bereichen Klimaschutz, Energie- und Ressourceneffizienz haben dazu geführt, dass sich die chemische Industrie ehrgeizige Ziele gesetzt hat, um ihre Produktionsprozesse zu defossilisieren sowie eine zirkuläre, treibhausgasneutrale Stoff- und Energiewandlung zu etablieren. Die im Leitprojekt »ShaPID« kooperierenden neun Fraunhofer-Institute wollen die chemische Industrie unterstützen, indem sie ihre angewandte Forschung für das Erreichen der herausfordernden Nachhaltigkeitsziele bündeln und gleichzeitig ihre FuE-Beziehungen zu einer der innovationsstärksten Branchen intensivieren. 

Mit dem Leitprojekt SUBI²MA (Sustainable Biobasied and Biohybrid Materials) stellen wir einen einzigartigen Ansatz zur Biotransformation der Kunststofftechnik vor. Im Zentrum steht der Nutzen von biobasierten Materialbausteinen aufgrund von deren exklusiven molekularen Funktionalitäten. SUBI²MA geht mit diesen Kriterien in der Biotransformation der Kunststoffe noch einen entscheidenden Schritt weiter: Durch die Integration derartiger biologischer Komponenten können zukünftig ganz neue Materialien entwickelt, hergestellt und dem Markt zur Verfügung gestellt werden.

Das Fraunhofer-Leitprojekt »Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen« (SWAP) will neue technologische Konzepte aufzeigen, wie die Produktion der Zukunft gestaltet werden kann. Aktuell werden die zu produzierenden Güter an einzelnen Bearbeitungsstationen klassisch in einer definierten Prozessreihenfolge gefertigt und montiert.

Mit dem Projekt 6G SENTINEL (Six-G Enablers: Flexible Networks, THz Technology and Integration, Non-Terrestrial Networks, SidElink, and Localization) werden die Weichen für die sechste Mobilfunkgeneration gestellt, deren Einführung für 2030 erwartet wird.