Unsere Projekte: Zukunftsforschung für Herzensthemen

Ob beim Wiederaufbau der Ukraine oder für das Gelingen der globalen Energiewende – die Versorgungssicherheit gehört zu den zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Um Stromausfälle zu verhindern und zugleich dafür ausreichend gerüstet zu sein, sind innovative Lösungen gefragt. Eine Schlüsselrolle könnten dabei mobile, leicht transportier- und installierbare Microgrids spielen, wie sie das Fraunhofer-Institut IWU entwickelt: Als mobile Kleinkraftwerke speichern die sogenannten »HyGrids« erneuerbare Energien verlustarm in Form von Wasserstoff und geben den Strom bei Bedarf flexibel wieder ab.

Das Internet ist das Kommunikationsnetzwerk unserer Welt. Eine stabile Anbindung ans Internet ist Voraussetzung, dass Firmen, Krankenhäuser oder öffentliche Verwaltungen funktionieren. Doch weltweit haben 4 Milliarden Menschen noch keinen Zugang zum Internet. Sie sind offline und von der digitalen Teilhabe ausgeschlossen.

Die Smartpump ist ein Mini-Labor »to go«: Sie passt sowohl in ein Mobiltelefon, als auch in einen Jackensaum, kann mit einem Pflaster an der Haut fixiert und sogar in den menschlichen Körper iplantiert werden. Sie misst in Kombination mit geeigneten Sensoren zum Beispiel Feinstaub, giftige Gase, Feuchtigkeit oder den Insulinspiegel. Außerdem kann sie als Mikropumpe kleinste Mengen an Gas oder Flüssigkeit genau dosieren. Überall dort, wo kleine mobile Analyse und Dosiermöglichkeiten einen Mehrwert bringen – etwa als Teil eines Frühwarnsystems oder für medizinische Anwendungen eröffnet die Smartpump neue Lösungen.

Wenn Häuser, Straßen und Plätze einen großen Teil der Flächen versiegeln, werden Starkregenereignisse schnell zur Gefahr: Weil Versickerungskapazitäten fehlen, drohen die Überlastung der Kanalisation, Hochwasser und Schäden an Bausubstanz und Infrastruktur. Um solche Katastrophen zu vermeiden, steuern Stadtplanende mit vorbeugenden »Schwammstadt«-Maßnahmen gegen. »Vertical Water Sponge« erweitert ihren Werkzeugkasten für das innerstädtische Wassermanagement um einen innovativen Technologieansatz, der das weitgehend ungenutzte Potenzial von Fassaden, Wänden und anderen vertikalen Strukturen in großem Maßstab für die Wasserretention erschließt.

Implantate sind wirksame Hilfen, um verletzte Knochen zu stabilisieren oder Teile davon zu ersetzen. Allerdings kommt es mitunter zu schmerzhaften Infektionen, die den Heilungsprozess erschweren oder zu dauerhaften Schäden und chronischen Schmerzen führen. Die neue Oberflächenbeschichtung könnte Implantate künftig deutlich verträglicher machen. Sie beugt Infektionen gleich auf doppelte Weise vor: Aufgetragene Silberpartikel wirken antibakteriell, und winzige Porenstrukturen können mit heilungsfördernden Wirkstoffen beladen werden.

Eine autarke Energieversorgung, modulare Ausstattung und hohe Robustheit machen die mobile Versorgungsplattform »PreCare« zur einer anpassungsfähigen Lösung für die medizinischen Grundversorgung in abgelegenen Regionen Afrikas. Somit eignet sie sich nicht nur zur flächendeckenden Gesundheitsvorsorge, sondern auch zur Früherkennung von Epidemien und zum Einsatz im Katastrophenfall.

Sprachassistenten wie Alexa oder Siri vereinfachen den Alltag von Millionen Menschen. Wir navigieren per Spracheingabe, streamen unsere Lieblingssongs und lassen uns die aktuellen Nachrichten vorlesen. Die intelligenten Helfer sind in vielen Bereichen längst nicht mehr wegzudenken. Zunehmend jedoch stehen sie in der Kritik, weil sie »nebenbei« sensiblen Daten der Nutzer sammeln und weiterverarbeiten. Aus Datenschutzgründen verzichten viele Unternehmen und Organisationen daher auf den Einsatz von »fremder« Sprachassistenz-Software, obwohl die Technologie enormes Potential bieten würde. Mit dem Projekt »JOSEPH« entwickeln Fraunhofer-Institute eine datenschutzkonforme, KI-getriebene Sprachtechnologie »Made in Europe«.

Nach Katastrophen z. B. nach Erdbeben, Tsunamis oder Hurrikans müssen Hilfsgüter unter immensem Zeitdruck im Krisengebiet verteilt werden, um notleidende Menschen rechtzeitig zu erreichen. Hilfsorganisationen sind meist binnen weniger Stunden vor Ort. Sie treffen jedoch auf eine höchst unübersichtliche Lage: zerstörte Straßen und Siedlungen oder Menschen die auf der Flucht sind. Um das Ausmaß der Katastrophe, die Anzahl der Hilfsbedürftigen und mögliche Rettungswege einzuschätzen, nutzen Notfallkoordinator:innen derzeit Satellitenbilder. Bis diese jedoch von der betroffenen Region verfügbar und ausgewertet sind, vergeht wertvolle Zeit.

Weltweit ist Beton der meistverwendete Werkstoff. Bei der Zementherstellung entsteht allerdings klimaschädliches Kohlendioxid (ca. 700 kg CO2 je Tonne Zement) und geeigneter Bausand als Ausgangsrohstoff wird immer knapper. In manchen Regionen der Welt bilden sich bereits mafiöse Strukturen, die Sand illegal von Küstenlinien und aus Flussbetten rauben. Der Ressourcenverbrauch an Sand und Kies, welcher für die Herstellung von Beton benötigt wird, beträgt jährlich rund 40 Milliarden Tonnen. Bildlich dargestellt könnte aus dieser Menge Sand eine Mauer mit einer Breite und Höhe von 27 Metern um den Äquator gebaut werden.

Wassersparender Pflanzenanbau und klimafreundliche Energieversorgung zusammendenken – das gelingt im Projekt NexusHub. Die kluge und praxisbezogene Kombination mehrerer robuster Technologien schafft Entwicklungs-Perspektiven für strukturschwache Regionen im Globalen Süden.