Laufende Verbundprojekte

Auf dieser Seite finden Sie eine Auswahl der aktuellen Verbundprojekte des Fraunhofer ILT. Detaillierte Informationen finden Sie in den Projektsteckbriefen unten und auf den jeweiligen Projektwebseiten.

Energie

»LASIBAT« - Laser-based in-line sintering of adapted ceramic materials for the manufacturing of solid-state-battery cells

In LASIBAT werden funktionelle keramische Werkstoffe, angepasste Schichtabscheidungsverfahren sowie ein skalierbarer Inline-Lasersinterprozess inklusive der notwendigen Lasersystemtechnik (Laserquelle, Optik und temperaturbasierter Regelung) für die Herstellung von Festkörperbatterien entwickelt. Das Lasersintern ermöglicht eine Reduktion der thermischen Belastung des unter der zu bearbeitenden Schicht liegenden Materials sowie eine Reduktion unerwünschter Diffusionsprozesse und Bildung von Nebenphasen, die sonst die Leistungsfähigkeit der Batterie reduzieren würden. Am Ende des Projekts wird Systemtechnik für einen Inline-Lasersinterprozess aufgebaut, um die Skalierbarkeit für einen möglichen industriellen Einsatz zu zeigen. Die Materialien für Kathoden- und Elektrolytschichten sind speziell auf das neue und vergleichsweise schnelle blaue Lasersinterverfahren abgestimmt. Aufgrund der geringen optischen Eindringtiefe von blauer Laserstrahlung bei den eingesetzten Materialien ermöglicht sie eine schichtselektive Erwärmung, die für das Sintern des Dünnschichtelektrolyten notwendig ist.

Das Ergebnis des Projekts ist (1) ein neues, an das schnelle Lasersintern angepasstes Festkörperbatterie-Materialsystem, das die Anforderungen an die Lebensdauer erfüllt und gleichzeitig zusätzliche Restriktionen wie z. B. Preis- und Umweltanforderungen erfüllt, (2) der Aufbau eines Demonstrators zur Validierung des Zellkonzepts der Festkörperbatteriezelle mit gemischter Kathodenschicht und eingesetzten Lasersinterverfahren und (3) die Entwicklung eines Versuchsaufbaus für ein skalierbares laserbasiertes Inline-Sinterverfahren mit blauer Laserstrahlung inkl. geschlossenen Temperaturregelkreises.

Projektinformationen

Titel »LASIBAT« - Laser-based in-line sintering of adapted ceramic materials for the manufacturing of solid-state-battery cells
Laufzeit 01.09.2022 – 30.08.2025
Projektträger
  • Deutschland: Projektträger Jülich PtJ
  • Norwegen: Research Council of Norway (RCN)
  • Spanien: Centro para el Desarrollo Tecnologico Industrial (CDTI)
Projektpartner
  • DILAS Diodenlaser GmbH, Mainz
  • Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
  • SINTEF
  • Ceramic Powder Technology AS
  • NIT New Infrared Technologies
Projektkoordinator DILAS Diodenlaser GmbH, Mainz
Gefördert durch
  • Deutschland: BMBF – Vom Material zur Innovation
  • Norwegen: Nanotechnology Microtechnology and Advanced Materials / Energy Research
  • Spanien: Agencia Estatal de Investigación (AEI)
Ansprechpartner Florian Ribbeck (-> E-Mail senden)
Dr. Christian Vedder (-> E-Mail senden)
Projektseite  

»SPUDNIK« - Entwicklung von sputterbasierten Dünnschichten für die dezentrale Festkörper-Ammoniak-Synthese

Im Rahmen der Energiewende und des Klimawandels gibt es ein wachsendes Interesse an der Nutzung von grünen Energieträgern. Im Vergleich zu Wasserstoff bietet grüner Ammoniak dabei verschiedene Vorteile wie eine größere Energiedichte und eine leichtere Verflüssigbarkeit. Die Festkörper-Ammoniaksynthese SSAS (Solid State Ammonia Synthesis) ist ein elektrochemisches Verfahren für die direkte Erzeugung von grünem Ammoniak aus Luftstickstoff und Wasserdampf. Im Rahmen des geplanten Vorhabens des Leibniz Institutes für Plasmaforschung und Technologie (INP), des Zentrums für Brennstoffzellentechnik (ZBT) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) werden innovative Produktionsverfahren zur Fertigung derartiger Zellen entwickelt. Dies umfasst das Spray-Coating und Magnetronsputtern von keramischen Dünnschichten auf metallischen Trägern sowie das anschließende Laser Annealing der abgeschiedenen Schichten. Nach Abschluss des Vorhabens sollen eine leistungsfähige Dünnschicht-basierte SSAS-Zelle und neue Erkenntnisse zu Degradation unter Operationsbedingungen vorliegen.

Projektinformationen

Titel »SPUDNIK« - Entwicklung von sputterbasierten Dünnschichten für die dezentrale Festkörper-Ammoniak-Synthese
Laufzeit 01.05.2022 bis 31.10.2024
Gefördert durch

Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz BMWK

Ansprechpartner Jonas Frühling M.Sc. (-> E-Mail senden)

Umwelt

»PRECIRC« – Laserbasierte Reparaturprozesskette zur Steigerung der Ressourceneffizient in der Kreislaufwirtschaft metallischer Präzisionsbauteile

Bauteile, die starkem Verschleiß und Korrosion ausgesetzt sind, versagen häufig aufgrund lokaler Oberflächenschäden. Der Ersatz ausgefallener Komponenten ist ressourcenintensiv und das Recycling metallischer Bauteile erfordert energieintensive Schmelzprozesse. Darüber hinaus führt der steigende Bedarf an immer knapper werdenden Rohstoffen zu einer wirtschaftlichen Abhängigkeit von Importländern und verursacht durch die im Herstellungsprozess entstehenden CO2-Emissionen einen erheblichen ökologischen Fußabdruck.

Am Fraunhofer ILT wird im Rahmen des Forschungsprojektes »PRECIRC« eine automatisierte hybride Prozesskette für die nachhaltige Reparatur von metallischen Bauteilen entwickelt. Durch die Kombination des Drehverfahrens mit dem Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen (EHLA) wird eine Prozesskette geschaffen, die sowohl die additive Fertigung als auch die Vor- und Nachbearbeitung der Bauteile in einer Aufspannung ermöglicht.

Projektinformationen

Titel »PRECIRC« – Laserbasierte Reparaturprozesskette zur Steigerung der Ressourceneffizient in der Kreislaufwirtschaft metallischer Präzisionsbauteile
Laufzeit 01.08.2023 – 31.07.2026
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung, Jülich (PtJ)
Projektpartner Richter GmbH & Co. KG, LUNOVU GmbH, MABRI.VISION GmbH, Center Connected Industry
Ansprechpartner Viktor Glushych M. Sc. (-> E-Mail senden)
Webseite Projektwebsite »PRECIRC«

»EULIAA« –European Lidar Array for Atmospheric Climate Monitoring

Durch die Bemühungen um eine Eindämmung des Klimawandels wird das Verständnis und die Überwachung der Physik der Atmosphäre (einschließlich der Wind- und Temperaturverteilung in der Atmosphäre) immer wichtiger. Sie ist entscheidend für die Verbesserung von Klimamodellen und Wettervorhersagen. Es gibt jedoch eine Datenlücke für kontinuierliche Messungen oberhalb von 5 km, der maximalen Höhe kommerzieller kompakter Windradar- und -lidarsysteme. Im Rahmen des von der EU finanzierten EULIAA-Projekts soll ein Lidar-Array entwickelt werden, das den atmosphärischen Wind und die Temperatur in einem Bereich von 5 km bis 50 km rund um die Uhr über einen langen Zeitraum (mehr als ein Jahr ohne Wartung) autonom misst und ein großes Beobachtungsgebiet (bis zu 10 000 km2) abdeckt. Die neuen Lidar-Einheiten sind preisgünstig, kompakt, effizient, leicht zu transportieren und können durch Windturbinen oder Solarzellen betrieben werden.

EULIAA wird neuartige Datensätze in nahezu Echtzeit liefern, die in die europäischen Datenbanken Copernicus und GEOSS aufgenommen werden können, um aktuelle Datenlücken zu schließen und die Auswirkungen des Klimawandels zu überwachen sowie Klimaschutzmaßnahmen zu bewerten.

Sobald die im Rahmen von EULIAA entwickelten verbesserten Fähigkeiten in schwer zugänglichen Regionen (Polar-, Äquator- und Gebirgsregionen) mit einem hohen TRL (6-8) demonstriert und validiert wurden, werden ein Geschäftsplan und eine Roadmap für ein europäisches Lidar-Array erarbeitet, an dem relevante Akteure aus Industrie, Normung und Endnutzern beteiligt sind.

Das EULIAA-Projekt (Laufzeit 48 Monate, Budget 3,2 Mio. €) vereint 7 Partner aus 5 Ländern mit Experten für Lidar und seine Subsysteme, atmosphärische Observatorien und Anbieter atmosphärischer Daten. Es umfasst alle notwendigen Disziplinen, um die technologische Entwicklung, den Datentransfer und die nachhaltige Nutzung zu gewährleisten. Weltraumanwendungen entwickelte Technologien, rauscharme faserbasierte Verstärker aus der Entwicklung für LISA und variable Frequenzkonversion aus MERLIN, transferiert, indem sie angepasst und kombiniert werden, was einen hohen Technologischen Reifegrad ermöglicht.

Projektinformationen

Titel »EULIAA« – European Lidar Array for Atmospheric Climate Monitoring
Laufzeit 01.01.2023 – 31.12.2026
Gefördert durch HEU2.6 - Food, Bioeconomy Natural Resources, Agriculture and Environment – Environmental Observation
Projektträger Horizon Europe, Grant agreement ID: 101086317
Partner Fraunhofer Institute für Lasertechnik (ILT), Leibniz-Institut für Atmosphärenphysik (IAP), Altechna, Andøya Space, Bundesamt für Meteorologie und Klimatologie MeteoSchweiz, LATMOS Laboratoire Atmosphères, Observations Spatiales und GordienStrato
Ansprechpartner

Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. – Fraunhofer ILT, Michael Strotkamp (-> E-Mail senden)

 

WEBSITE Projektwebsite »EULIAA«

»MERLIN« – Methane Remote Sensing LIDAR Mission

Maßgeschneiderte Lasertechnik für den Einsatz im Orbit

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT entwickelt seit vielen Jahren Technologien für raumfahrttaugliche Laser. Eine besondere Aufgabe liegt in der Entwicklung eines Lasersystems für die satellitengetragene Messung klimarelevanten Methans. Im Rahmen der deutsch-französischen Klimaforschungsmission »MERLIN« soll dazu ein Licht-Radar (LIDAR) eingesetzt werden, das mittels Laserpulsen die Konzentration des Methans in der Atmosphäre misst und dabei, anders als bisher, unabhängig von Sonnenlicht ist. Die Anforderungen an das Lasersystem sind hoch. Es muss trotz hoher Vibrationslasten und Temperaturschwankungen über Jahre wartungsfrei im All arbeiten. Hierzu entwickelten unsere Wissenschaftler im Rahmen des Projektes »Optomech II/III« (gefördert durch BMWi) eine neue optomechanische Aufbaumethode. So können notwendige Komponenten präzise und stabil in die LIDAR-Laserstrahlquelle integriert werden. Diese basiert auf einer Technologieplattform, die innerhalb des »FULAS« Projektes (gefördert durch ESA) entwickelt wurde. Erste Thermaltests unter realistischen MERLIN-Bedingungen hat das System erfolgreich abgeschlossen. Der Start der MERLIN-Mission ist für 2021 geplant. Der deutsche Teil des MERLIN-Projektes wird durch das BMWi gefördert.

Projektinformationen

Titel »MERLIN« - Methane Remote Sensing LIDAR Mission
Laufzeit Ab 2010
Beteiligte Forschungspartner DLR Raumfahrtmanagement, Airbus Defence & Space, CNES - Centre national d'études spatiales
Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
Website Projektwebsite des DLR Raumfahrtmanagements
Ansprechpartner Dipl.-Ing. Hans-Dieter Hoffmann (-> E-Mail senden)

Gesundheit

Produktion und Industrie 4.0

BMBF-Forschungscampus »Digital Photonic Production«

Der BMBF-Forschungscampus Digital Photonic Production (DPP) ist die Keimzelle des Clusters Photonik auf dem RWTH Aachen Campus. Das Cluster Photonik, eines von sechs Startclustern auf dem RWTH Aachen Campus, ist spezialisiert auf die Erforschung und Entwicklung von Verfahren zu Erzeugung, Formung und Nutzung von Licht, insbesondere als Werkzeug für die industrielle Produktion.

Projektinformationen

Titel BMBF-Forschungscampus »Digital Photonic Production«
Laufzeit 2015-2030
Projektträger Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
Website Forschungscampus DPP
Ansprechpartner Dr. Christian Hinke (-> E-Mail senden)

»DIPOOL« – Digitaler Prozess-Onlineoptimierer für intelligente Lasermaschinen

Produktionstechnik muss den zunehmend volatilen Bedarf nach variierenden Produkten (Werkstoff, Design, Funktion) bei höchstmöglicher Wirtschaftlichkeit und Flexibilität erfüllen. Lasermaschinen sind dafür prädestiniert. Aber auch sie erfordern für einen wirtschaftlichen Betrieb verstärkte Automatisierung. Der Lösungsansatz des vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT wissenschaftlich koordinierten Verbundprojektes DIPOOL zur Gewinnung von Autonomie und Agilität besteht in der Kombination der einzigartigen zeitlichen und räumlichen Programmier- und Kontrollierbarkeit von Laserwerkzeugen mit geeigneten Methoden maschinellen Lernens (ML).

Projektinformationen

Titel »DIPOOL« – Digitaler Prozess-Onlineoptimierer für intelligente  Lasermaschinen
Laufzeit 1.7.2021 – 30.6.2024
PROJEKTTRÄGER Projektträger Karlsruhe PTKA
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
Webseite Projektseite »DIPOOL«
Ansprechpartner   Dr. Frank Schneider (-> E-Mail senden)

»LASHARE« – Laser equipment ASsessment for High impAct innovation in the manufactuRing European industry

LASHARE ist ein Projekt an dem mehr als 30 Klein- und Mittelständische Unternehmen aus ganz Europa, Industriepartner und sechs der bekanntesten Laserforschungseinrichtungen beteiligt sind. LASHARE wird durch das Fraunhofer ILT koordiniert und im Rahmen des »Seventh Framework Programme« der Europäischen Union unter dem Kennzeichen 609046 gefördert.

Das Hauptziel besteht in einem Wissensaustausch im Bereich der laserbasierten Fertigung und dessen Nutzen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Als wichtiger Erfolgsfaktor für die europäische Fertigung steht der Transfer von innovativen Lösungen vom Labor in industriell robuste Produkte und deren Verbreitung im Mittelpunkt des Projekts.

Projektinformationen

Titel Laser equipment ASsessment for High impAct innovation in the manufactuRing European industry - »LASHARE«
Laufzeit Ab 25.9.2013
Gefördert durch Europäische Union
7th Framework Program: 609046
Website http://www.lashare.eu/
Ansprechpartner Dipl.-Ing.(FH) Ulrich Thombansen M.Sc. B.Eng.(hon) (-> E-Mail senden)

»PhotonHub Europe« – Photonics Digital Innovation Hub

PhotonHub Europe ist eine europäische Initiative für kleine und mittlere Unternehmen (KMU). Mehr als 50 Forschungszentren aus dem Bereich Photonik unterstützen mit ihren Angeboten die Nutzung photonischer Technologien in den KMU. Eben diese Technologien sind in acht Plattformen entlang unterschiedlicher Anwendungsbereiche gegliedert. Diese reichen von Komponenten wie Lichtleitfasern über Halbleiterschaltungen mit integrierten photonischen Funktionen (Photonics Integrated Circuit / PIC) bis hin zu laserbasierten Anwendungsverfahren. Ziel des PhotonHub Europe ist dabei der Transfer komplexer Technologien in Unternehmen hinein, sodass diese damit ihre Innovationskraft stärken und ihre Produkte verbessern.

Projektinformationen

Titel Photonics Digital Innovation Hub - »PhotonHub Europe«
Projektstart 2021
Gefördert durch Europäische Union, Horizon 2020
Website Projektwebseite »PhotonHub Europe«
Ansprechpartner Dipl.-Ing.(FH) Ulrich Thombansen M.Sc. B.Eng.(hon) (-> E-Mail senden)

»Resilient« – Ressourceneffiziente Integration multifunktionaler Lasermaterialbearbeitungsverfahren im Prozessnetz für die Leichtbau-Fertigung

Die Begrenzung der Klimaerwärmung erfordert große Anstrengungen in Wirtschaft und Gesellschaft. Großes Potential zur Senkung der Treibhausgasemissionen der industriellen Produktion besteht in der Fertigung metallischer Bauteile. Durch intelligente Leichtbauanwendungen lassen sich Ressourcen in der Fertigung sowie während der Bauteillebensdauer einsparen. Laserbasierte Fertigungsverfahren sind dafür prädestiniert, jedoch steht deren branchenübergreifende, kombinierte Anwendung noch aus.

Das Konsortium widmet sich gemeinsam den notwendigen Schritten um die notwendigen Innovationen und Technologie in die Industrie zu bringen. Dazu werden die laserbasierten Fertigungsverfahren weiterentwickelt, neue Fertigungsrouten identifiziert und an Beispielbauteilen die CO2-Äquivalente der Prozessketten untersucht.

Projektinformationen

Titel »Resilient« – Ressourceneffiziente Integration multifunktionaler Lasermaterialbearbeitungsverfahren im Prozessnetz für die Leichtbau-Fertigung
Laufzeit 01.07.2022 – 31.06.2025
Projektträger Projektträger Jülich
Gefördert durch Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz – BMWK
Programm Technologietransferprogramm Leichtbau
Website Projektwebsite »RESILIENT«
Ansprechpartner Simon Dicks M.Sc. (-> E-Mail senden)

Mobilität

»IDEEL« – Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production

Innerhalb des IDEEL-Vorhabens verfolgen die Projektpartner mehrere Teilziele. Entwickelt werden im ersten Schritt eine neue, für den Lasereinsatz optimierte Batterie-Elektrodenpaste als Beschichtungswerkstoff (PEM RWTH, MEET WWU), ein hocheffizientes Lasersystem mit großflächigem, homogenem Spot (Laserline) sowie eine hochintegrative, auf kontaktloser Temperaturmessung basierende Prozessüberwachung (Optris, Laserline, Fraunhofer ILT). Darauf aufbauend soll der laserbasierte Trocknungsprozess innerhalb eines Demonstrators (Coatema) auf industrietypische Vorschubgeschwindigkeiten hochskaliert und abschließend das physikalische Modell des neuen Trocknungsprozesses validiert werden (Fraunhofer ILT, FFB). 

Die Ergebnisse des IDEEL-Projekts sollen künftig in die Prozesse der Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) einfließen, die das Projekt konzipierend und beratend begleitet. 

Der Trocknungsprozess, den das IDEEL-Projekt adressiert, ist Teil der Elektrodenherstellung für High-Power-Batteriezellen, wie sie beispielsweise in Elektrofahrzeugen oder Heimspeichersystemen zum Einsatz kommen. Er dient dem Trocknen einer Elektrodenpaste (Slurry), die aus einer gezielt abgestimmten, homogenen Aktivmaterialmischung besteht und auf die Kupferfolie der Batterieelektrode aufgetragen wird. Für die Wärmetrocknung dieser Elektrodenbeschichtung werden bisher Konvektionstrockner eingesetzt, die ihre Wärmeenergie jedoch nur indirekt in das Material eintragen und somit die CO2-Bilanz und die Energiekosten der Batterieproduktion stark belasten. Die IDEEL-Projektpartner setzen deshalb auf die Hochskalierung eines energieeffizienteren Trocknungsverfahrens, bei dem die Beschichtung mit Hilfe von Hochleistungsdiodenlasern bestrahlt wird. Dadurch sollen die flächenintensiven Trocknungsstrecken von üblicherweise mehr als 100 Metern Länge signifikant verkürzt werden. 

Das Forschungsprojekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderinitiative Batterie 2020 unterstützt.

Projektinformationen

Titel »IDEEL« - Implementation of Laser Drying Processes for Economical & Ecological Lithium Ion Battery Production
Laufzeit 1.10.2021 – 30.9.2024
Projektträger Projektträger Jülich PtJ
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
Projektpartner
  • Laserline GmbH (Projektkoordinator)
  • Coatema Coating Machinery GmbH
  • Optris GmbH
  • Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
  • Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
  • Münster Electrochemical Energy Technology (MEET) Batterieforschungszentrum der WWU Münster
  • Production Engineering of E-Mobility Components (PEM) der RWTH Aachen University
Ansprechpartner Samuel Fink M.Sc. (->E-Mail senden)
Dr. Christian Vedder (-> E-Mail senden)

Weitere Themen

»ATIQ« - Quantencomputer mit gespeicherten Ionen für Anwendungen

Im Projekt ATIQ entwickelt das Fraunhofer ILT gemeinsam mit insgesamt 24 weiteren Projektpartnern zuverlässige Quantencomputer-Demonstratoren für komplementäre Anwendungsfälle, u. a. für die Quantenchemie (Reaktionschemie), das Finanzwesen (Kreditrisikobewertung) und der angewandten Mathematik (Optimierungsprobleme).

Ziel des Projekts ist die Herstellung eines kommerziellen Prototyps auf Basis der Ionenfallen-Technologie mit einer Gesamtzahl an (zunächst) 40 Qubits und einer entsprechend hohen Gatter-Fidelität.

Projektpartner: 

Gesellschaft für Angewandte Mikro- und Optoelektronik mit beschränkter Haftung - AMO GmbH, AKKA Industry Consulting GmbH, Black Semiconductor GmbH, eleQtron GmbH, FiberBridge Photonics GmbH, Fraunhofer IOF, Infineon Technologies AG, Johannes Gutenberg-Universität Mainz (Institut für Physik), JoS QUANTUM GmbH, Leibniz Universität Hannover, LPKF Laser & Electronics AG, Parity Quantum Computing Germany GmbH, Physikalisch-Technische Bundesanstalt Braunschweig und Berlin (PTB), QUARTIQ GmbH, QUBIG GmbH, RWTH Aachen, TOPTICA Photonics AG, Technische Universität Braunschweig, Universität Siegen

Projektinformationen

Titel »ATIQ« - Quantencomputer mit gespeicherten Ionen für Anwendungen
Laufzeit 1.12.2021 – 30.11.2026
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
Website Projektwebsite »ATIQ«
Ansprechpartner Christian Peters M.Sc. (-> E-Mail senden)

»HiPEQ« - Hoch-integrierte PIC-basierte ECDLs für die Quantentechnologie

Im Verbundprojekt HiPEQ steht die Entwicklung einer innovativen Plattform für miniaturisierte einmodige und schmalbandige Diodenlaser (»External Cavity Diode Laser«, ECDL) basierend auf photonisch-integrierten Schaltkreisen (»Photonic-Integrated Circuit, PIC«) im sichtbaren Spektralbereich im Fokus. Schmalbandige vollintegrierte Laser werden in verschiedenen Quantentechnologie-Anwendungen wie bei der Realisierung von ionenbasierten Quantencomputern, der Quantenkommunikation sowie der Quantensensorik benötigt.

Das Fraunhofer ILT beschäftigt sich zum einen mit der Realisierung von lasergefertigten 3D-Präzisionsbauteilen für die Schnittstellen- und Verbindungskomponenten zwischen PIC und Faser. Zum anderen wird in einem zweiten Arbeitspaket ein Optiksystem zur Strahlformung und -führung entwickelt, das gemeinsam mit einem Hochleistungsdiodenlaser zur Züchtung neuartiger Isolatorkristalle mit großer Verdet-Konstante verwendet werden wird. 

Projektpartner: 

TOPTICA Photonics AG, RWTH Lehrstuhl für integrierte Photonik, Surfacenet GmbH, Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH, Electro-Optics Technology GmbH

Projektinformationen

Titel »HiPEQ« - Hoch-integrierte PIC-basierte ECDLs für die Quantentechnologie 
Laufzeit 1.11.2021 – 31.10.2024
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
Website Projektwebsite »HiPEQ«
Ansprechpartner Florian Rackerseder M.Sc. (-> E-Mail senden)
Sandra Borzek M.Sc. (-> E-Mail senden)

»HIP-LMD« - Development and Industrialization of High Productivity Laser Material Deposition

Die Herstellung von Großbauteilen, z.B. für Hydraulikkomponenten oder Bergbauzylinder, erfordert hohe Ressourcen und Kosten. Ökologische und ökonomische Aspekte erfordern somit eine längere Nutzungsdauer dieser Bauteile. Verschleiß und Korrosion verkürzen jedoch ihre Lebensdauer erheblich. Bisher wurden diese Bauteile mit metallischen Beschichtungen geschützt, die ökologische und technologische Nachteile aufweisen. Das Laser Material Deposition (LMD) Verfahren ermöglicht die Herstellung von metallisch dichten Schichten ohne umweltschädliche Chemikalien und Lärmemissionen. Dennoch wird aufgrund des Bedarfs an Expertenwissen und der geringen Produktivität im Verhältnis zu den Investitionskosten das LMD bisher nur begrenzt eingesetzt.

In dem Projekt HIP-LMD (High-power LMD) wird ein prädiktives Simulationsmodell entwickelt, um Prozessparameter und Schichtgeometrie vorherzusagen. Das Modell berücksichtigt Faktoren wie Laserleistung und Scangeschwindigkeit. Die Daten für das Modell werden durch Experimente und Simulationen generiert. Das Modell identifiziert Ursache-Wirkungs-Beziehungen des LMD-Prozesses und überführt berechnete Prozessparameter in ein maschinenlesbares Format. Eine zerstörungsfreie Ultraschallmikroskopie-Prüfmethode qualifiziert die Schichten auf Poren und Bindefehler.

Das entwickelte Modell ermöglicht eine skalierbare Produktivität, um metallische Schichten mit einer Dicke von 500 μm und Beschichtungsraten von über 1 m2/h herzustellen. Dieser Ansatz ermöglicht eine "First-Time-Right" Produktion unabhängig von der Bedienererfahrung. Das System kann leicht in bestehende Produktionsumgebungen integriert werden und eröffnet Anwendungsmöglichkeiten für KMUs. Durch die Bereitstellung dieser umweltfreundlichen Technologie für den breiten Markt wird das Projekt dazu beitragen, Energie zu sparen und die Emission von Treibhausgasen zu verringern, da es Dienstleistern ermöglicht, die Lebensdauer von Komponenten in Massenmärkten zu verlängern.

Projektinformationen

Titel »HIP-LMD« -Development and Industrialization of High Productivity Laser Material Deposition – HIP-LMD 
Laufzeit 01.05.2022 – 30.04.2024
Gefördert durch AIF e.V. das Förderprogramm CORNET/IGF 
Projektträger DVS
Beteiligte Projektpartner

Technologie-Institut für Metall und Engineering (TIME)

Instituto SENAI de Inovação em Sistemas de Manufatura e Processamento a Laser (ISI Laser)

Universidade Federal de Santa Catarina – Campus Florianópolis (UFSC)

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina – Campus Florianópolis (IFSC)

Ansprechpartner Max Zimmermann M.Sc. (-> E-Mail senden)

»IQuAn« - Ionen-Quantenprozessor mit HPC-Anbindung

Ziel dieses Projektes ist der Aufbau und Betrieb einer skalierbaren, elementaren Quantenprozessoreinheit basierend auf gefangenen atomaren Ionen. Diese Plattform verfügt über Qubits mit Kohärenzzeiten von mehreren Sekunden und lasergetriebene Gatter hoher Qualität. Individuelles optisches Adressieren auf kleineren Qubit-Registern gemeinsam mit dynamischen Konfigurieren von Registern durch Bewegen, Vertauschen und Umgruppieren der Ionen ermöglicht eine skalierbare Lösung mit hoher Qubit-Konnektivität. Der Quantenprozessor soll latenzarm an den Mainzer Hochleistungsrechner MOGON II angebunden und als User Facility externen Nutzern zur Verfügung gestellt werden. Am Fraunhofer ILT werden fortschrittliche laserbasierte Herstellungsverfahren für die monolithische, segmentierte, lineare Mikrochip-Ionenfalle weiterentwickelt und an die Anforderungen einer innovativen Falle angepasst. 

Projektpartner: 

Johannes Gutenberg-Universität Mainz – Institut für Physik, AKKA DSW GmbH, Fraunhofer IOF, Forschungszentrum Jülich GmbH – Theoretische Nanoelektronik, TOPTICA Photonics AG

Projektinformationen

Titel »IQuAn« - Ionen-Quantenprozessor mit HPC-Anbindung
Laufzeit 1.1.2021 – 31.12.2024
Gefördert durch Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF
Website Projektwebsite »IQuAn«
Ansprechpartner Christian Peters M.Sc. (-> E-Mail senden)

»LAR3S« - Lasergenerierte dreidimensionale photonische Komponenten

Ziel dieses Projektes sind die Erforschung und Umsetzung neuartiger dreidimensionaler photonischer Strukturen, beispielsweise geometrisch verdrillter Photonic Crystal Fibers oder nicht orientierbarer Mikroresonatoren. Am Fraunhofer ILT werden die zur Fertigung solcher Strukturen notwendigen Verfahren basierend auf selektiven Laserstrukturierungs- und Lasermodifikationsprozessen entwickelt. Erst durch die Verwendung mikro- und nanoskaliger laserbasierter Fertigungsprozesse wird die Herstellung solcher Bauteile überhaupt möglich. Insbesondere die beiden Fertigungsverfahren Inverses Laserstrahlbohren (ILB) und Selektives Laser-induziertes Ätzen (SLE) bieten die benötigten geometrischen Freiheitsgrade zur Erzeugung dreidimensionaler photonischer Bauteile.

Projektpartner: 

Fraunhofer ISC, Max-Planck-Institut für die Physik des Lichts MPL

Projektinformationen

Titel »LAR3S« - Lasergenerierte dreidimensionale photonische Komponenten
Laufzeit 1.3.2022 – 28.2.2025
Gefördert durch Fraunhofer-Gesellschaft, Max-Planck-Gesellschaft
Website Projektwebsite »LAR3S«
Ansprechpartner Lara Beckmann M.Sc. (-> E-Mail senden)
Dominik Esser (-> E-Mail senden)

»MobiDART« - Entwicklung und Validierung mobil einsetzbarer digitaler und automatisierter Reparaturtechnologie

Das Forschungsprojekt "MobiDART" zielt darauf ab, die Reparatur von Großbauteilen und Maschinenkomponenten in metallverarbeitenden Betrieben zu verbessern. Dies soll durch die Entwicklung eines mobilen Reparatursystems erreicht werden. Bei der bisherigen mobilen Instandhaltung werden verschlissene Funktionsflächen von Großbauteilen häufig manuell mittels WIG-Schweißen bearbeitet. MobiDART setzt dagegen auf das automatisierbare Laserauftragschweißen, das einen material- und zeitsparenden sowie endkonturnahen Materialauftrag ermöglicht. Durch die Kombination mit einer CAM-Software sollen weitere Potenziale zur Ressourcen- und CO2-Einsparung erschlossen werden, wie z.B. die Reduzierung des Auftragsmaterials um den Faktor 3 im Vergleich zum WIG-Schweißen, ein geringerer Verschleiß der Fräswerkzeuge und ein geringerer Druckluftbedarf aufgrund kürzerer Fräszeiten. Damit leistet das Projekt einen Beitrag zur ökonomischen und ökologischen Optimierung der Reparatur von Schlüsselkomponenten in verschiedenen Industriezweigen.

Projektpartner: 

Picum MT GmbH, ModuleWorks GmbH, Wagner GmbH, Fraunhofer ILT

Projektinformationen

Titel »MobiDART« -  Entwicklung und Validierung mobil einsetzbarer digitaler und automatisierter Reparaturtechnologie 
Laufzeit 1.1.2023 – 31.10.2024
Projektträger DLR
Gefördert durch BMBF
Beteiligte Projektpartner Picum MT GmbH, ModuleWorks GmbH, Wagner GmbH, Fraunhofer ILT
Projektkoordinator Picum MT GmbH
Ansprechpartner Cedric Hauschopp M.Sc. (-> E-Mail senden)