Innovation

Fraunhofer INT benennt Technologietrends

Neue Technologien, die aktuell in der Grundlagen- und angewandter Forschung vorbereitet werden oder kurz vor der Marktreife stehen und Zukunftstrends, die Einfluss auf den Wettbewerb nehmen und ihn grundlegend verändern könnten, hat das Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT in den sogenannten Trendnews veröffentlicht. Basis dafür sind unter anderen die Auswertung von wissenschaftlichen Publikationen und Patenten. 
Eine Auswahl hat die IHK hier aufgeführt. Sie lassen sich in den Schwerpunkten Biotechnologie, Umwelttechnologie, Energietechnologien Robotik sowie Digitalisierung zusammenfassen:

Transiente Elektronik

Transiente Elektronik könnte Abhilfe dabei schaffen, die enorme Zunahme an elektronischen Geräten und damit eine starke Zunahme an Elektronikabfall zu vermeiden, da sich transiente elektronische Schaltkreise und Komponenten am Ende ihrer geplanten Nutzungszeit zersetzen bzw. auflösen oder gezielt im Körper oder in der Umwelt abgebaut werden.
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5th Generation Mobile Communications, kurz: 5G

5G fasst eine Familie von Technologien zusammen, die als evolutionäre Entwicklung existierender Mobilfunktechnologien zu verstehen sind. Weitere Details 

Human-Computer Integration

Jüngste Entwicklungsansätze im Forschungsfeld Mensch-Computer-Interaktion betrachten Mensch und Computer nicht länger als zwei getrennte Einheiten, sondern als eine integrierte, ganzheitlich zu betrachtende bzw. symbiotische Partnerschaft. Computertechnologien werden demzufolge direkt in den menschlichen Körper eingebettet, um die physischen oder kognitiven Fähigkeiten des Menschen zu erweitern bzw. zu verbessern. Weitere Details.

Brain-Computer-Interfaces

Diese ermöglichen eine direkte Informationsübertragung zwischen einem organischen Gehirn und einem technischen Schaltkreis. Durch das Auslesen von Gedanken bzw. mentalen Befehlen können sie als neurotechnologische Eingabesysteme eine sprach- und bewegungsunabhängige Maschinensteuerung vermitteln. Weil sie völlig ohne Betätigung irgendeines Muskels auskommen, eröffnen BCI grundsätzlich… .Weitere Details. 

Explainable Artificial Intelligence

Beschäftigt sich damit, die Ergebnisse von KI-Systemen in einer für Menschen verständlichen Form zu erklären. Diese Fähigkeit ist eine wichtige Voraussetzung, um das Vertrauen von Benutzende zu steigern. Weitere Details. 

Adversarial Machine Learning

Beschäftigt sich mit dem Auffinden von Sicherheitslücken in Verfahren des maschinellen Lernens und der Entwicklung von geeigneten Gegenmaßnahmen. Weitere Details.

Natural Language Processing

Natural Language Processing ist einer Unterkategorie der künstlichen Intelligenz mit der Fähigkeit, natürliche Sprache maschinell zu erkennen und zu verarbeiten. Weitere Details.

Predictive Maintenance

edingt durch einen notwendigen Eingriff in die Anlage oder Maschine zur Instandsetzung von Komponenten sind Stillstandzeiten grundsätzlich nicht vermeidbar, die sich in Kosten bemerkbar machen. Zur Vermeidung solcher unerwünschten Kosten ist daher die vorausschauende Instandhaltung, bekannt als Predictive Maintenance, ein Strategiewechsel mit sehr hohem Potenzial. Weitere Details.

Robotik auf Baustellen

In der deutschen Bauwirtschaft kann heute noch nicht von einer flächendeckenden Implementierung robotischer Technologien gesprochen werden. Während in der Vorfertigung robotische Systeme bereits standardmäßig eingesetzt werden, bedarf ihre Implementierung auf Baustellen weiter intensiven Forschungsbemühungen. Weitere Details. 

Soft Robots

Roboter, welche teilweise oder vollständig aus flexiblem Material bestehen, sollen die Zusammenarbeit zwischen dem Mensch und der Maschine revolutionieren. Weitere Details.

Künstliche Muskeln

Künstliche Muskeln sind technische Bauelemente, die maschinelle Steuersignale in mechanische Bewegungen umsetzen und dabei die Eigenschaften von natürlichen Muskeln imitieren. Weitere Details.

Lidar

Lidar wird in vielen Bereichen, unter anderem in der Robotik und beim autonomen Fahren, zur räumlichen Erfassung genutzt. Mittels „Lidar-on-a-Chip“ funktioniert dies ohne mechanische Strahlschwenkung. Weitere Details. 

Biomimetische UAVs

In den letzten Jahren ist das Angebot an unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs, Unmanned Aerial Vehicles) stark angestiegen. Das Anwendungsgebiet für solche Systeme ist breit. Vogel- oder Libellenartige Flugkörper, die mittels Smartphones gesteuert werden können, bei welchen aus einiger Entfernung nicht zu erkennen ist, dass es sich nicht um ein echtes Tier handelt. Weitere Details.

Augmented Sensing

Beschäftigt sich mit einer Wiederherstellung verloren gegangener Sinne, einer Verbesserung dieser, oder auch um eine Erweiterung des menschlichen Sinnesrepertoires mit Hilfe kleinster technischer Geräte (sogenannter Wearables). Weitere Details

Bioinspirierte Oberflächen und Sensoren 

Neben der Nachahmung von spezifischen Oberflächen oder Mechanismen sind auch hervorragend ausgeprägte sensorische Fähigkeiten von Tieren oft ein Vorbild für technische Nachbildungen. Weitere Details. 

Living Materials

Living Materials stellen einen neuen Ansatz in der Materialsynthese dar, in dem lebende Zellen als aktive Komponenten verwendet werden, um nicht lebender Materie lebensähnliche Fähigkeiten zu verleihen, zum Beispiel die Fähigkeit sich zu vermehren, zur Selbstheilung oder zur Anpassung an Umweltreize. Weitere Details.

Funktionale Polymerbeschichtungen

In Deutschland werden für 2019 die Kosten, die allein durch Korrosion (Reaktion von Werkstoffen mit ihrer Umgebung) verursacht wurden, auf über 100 Mrd. Euro geschätzt. Daher sucht man Möglichkeiten, solchen und ähnlich gelagerten Problemen zu begegnen ‒ unter anderem mit funktionalen Polymerbeschichtungen. Weitere Details.

Green Building Materials

Weltweit wird an der schrittweisen Weiterentwicklung von traditionellen Baumaterialien und -methoden geforscht. Dabei liegt das besondere Augenmerk auf der Entwicklung (multifunktionaler) Materialien, neuen Materialkombinationen sowie deren Eigenschaften und dem Einsatz radikal innovativer Baumaterialien und -methoden mit völlig neuen Fähigkeiten. Weitere Details.

Gradienten-Werkstoffe

Diese Werkstoffe weisen eine Variation an unterschiedlichen Materialeigenschaften auf. Dadurch erfüllen sie Materialanforderungen, die ein Werkstoff allein ansonsten nicht abdecken kann. Weitere Details.

Indoorphotovoltaik 

Was mit Lagerfeuern und Kerzen begann, wurde mit Glühbirnen und LEDs bis in die heutige Zeit fortgeführt – die Beleuchtung von Innenräumen.  Mit den heutigen Leuchtmitteln werden Innenräume häufig in der Gänze ausgeleuchtet und sind teilweise sogar 24 Stunden am Tag mit Licht versorgt. Weitere Details.

Ionischen Flüssigkeiten und Flüssigsalzen

Diese Stoffe eröffnen neue effiziente Möglichkeiten zur Speicherung und zum Transport von Energie. Aber auch in anderen Bereichen zeigen sie großes Potential. Weitere Details. 

Biobrennstoffzellen - Energy Harvesting aus natürlichen Substraten 

Brennstoffzellen wandeln chemische Bindungsenergie direkt in elektrische Energie um und vermeiden so den Umweg konventioneller Motor-Generator-Einheiten über Wärme- und kinetische Energie. Bei den Biobrennstoffzellen kommt als weiterer Vorteil die Unabhängigkeit von gesondert zuzuführenden externen Brennstoffen hinzu, weil sie in der Umgebung vorhandene Biobrennstoffe wie z. B. Glukose umsetzen. Je nach dem Katalysatortyp unterscheidet man zwischen abiotischen, enzymatischen und mikrobiellen Biobrennstoffzellen. Weitere Details. 

Textiles Energy Harvesting

Die Fülle an neuartigen elektronischen Geräten zieht einen hohen Energiebedarf nach sich. Gleichzeitig erweist sich eine Energieversorgung mit klassischen Batterien häufig als unpraktisch. Hier sind dringend neue Möglichkeiten gefragt, weshalb verstärkt daran geforscht wird, mittels Energy Harvesting verschiedene Formen von Energie zu nutzen, die in der Umgebung zwar nur in geringen Mengen, dafür aber praktisch ununterbrochen zur Verfügung stehen. Weitere Details. 

Direkte solare Wasserstofferzeugung

Bei diesen Ansätzen nutzt man die Ladungsträger, die durch Sonnenlicht in einem Halbleiter freigesetzt werden, auf direktem Weg für die Wasserspaltung. D. h. Wasserstoff und Sauerstoff entstehen unmittelbar an der Oberfläche der beleuchteten Halbleiter. Von diesen direkten Methoden verspricht man sich technisch einfachere und kompaktere Systeme und eine höhere Energieeffizienz bei der Wasserstofferzeugung. Weitere Details.

Atmospheric Water Generation -Technologien 

Diese Technologien entziehen der Luft Wasser und können der Wasserknappheit in der Welt, insbesondere in niederschlagsarmen und ariden Gebieten entgegenwirken. Weitere Details. 

Künstliche Photosynthese

Eines der größten Probleme sind jedoch bisher die Materialien für die Photoanode, die für die Absorption des Sonnenlichts zuständig sind (also die Ersatzstoffe für das natürliche Chlorophyll). Eine Forschungsrichtung konzentriert sich bei ihrer Suche auf Materialien, die sowohl kostengünstig als auch stabil sind und entwickelt diese zu besseren Lichtabsorbern. Weitere Details.

DNA-Datenspeicher

Es hat in letzter Zeit bemerkenswerte Entwicklungsfortschritte bei der Realisierung von technischen Datenspeichern auf Basis der Desoxyribonukleinsäure (DNS bzw. englisch DNA) gegeben, die in allen Lebewesen der Träger der Erbinformationen ist. Vielleicht schon mittelfristig verspricht man sich davon die Nutzbarmachung von Informationsträgern mit höchsten Speicherdichten und besonders großer Alterungsbeständigkeit. Weitere Details.

Metalinsen

Dies sind neuartige optische Bauteile, die Licht nicht wie herkömmliche Linsen fokussieren, sondern auf nanostrukturierten Oberflächen beruhen. Dadurch können sie bis zu 1000-mal flacher ausfallen und zukünftig bisher unerreicht kompakte, leichte und kostengünstige optische Systeme ermöglichen. Weitere Details. 

Polymermaterialien

Können einerseits zur Optimierung der Batteriekennwerte genutzt werden, andererseits könnten sie aber auch neue Batterietypen ermöglichen. Weitere Details. 

Poröse kristalline Materialien

Könnten in Zukunft an vielen Stellen unseres Alltags mit großer Wirkung Einzug finden. Potentielle Einsatzgebiete sind beispielsweise die Speicherung, Absorption, Trennung und Reinigung von Gasen. Darüber hinaus ist die Katalyse chemischer Reaktionen, z. B. zur Zersetzung toxischer Chemikalien oder zur Reduktion von Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid von Bedeutung. Weitere Details. 

Bioinspirierte Unterwasserklebstoffe

Ermöglichen nicht nur das Kleben unter Wasser, auch in der Medizin finden sie Anwendung. Weitere Details. 
Superamphiphobe Oberflächen
Sind sowohl wasser- als auch ölabweisend. Sie bilden die Grundlage für selbstreinigende Oberflächen und viele weitere Anwendungsfelder. Weitere Details. 

Bioprinting

In Deutschland ist die Warteliste für Spenderorgane lang – Bioprinting kann künftig eine Lösung sein. Weitere Details.

Biokunststoffe

Erste Werkstoffe aus Polymeren natürlichen Ursprungs wie Celluloid oder Casein wurden bereits vor ca. 150 Jahren als Ersatz für kostbare natürliche Materialien wie beispielsweise Elfenbein, Perlmutt oder Horn hergestellt. Doch erst durch das Aufkommen der erdölbasierten Kunststoffe ab dem Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Unterscheidung zwischen künstlichen Polymeren und Biopolymeren als Werkstoffe relevant. Weitere Details. 

Genome Editing

Beschäftigt sich mit der gezielten Veränderung von Erbinformationen. Für eine neue Variante steht das Akronym CRISPR/Cas. Dieses Verfahren ist gerade dabei, die Forschung zu revolutionieren, vor allem in der Medizin und in der Pflanzen- oder Tierzucht. Weitere Details.

Kontakt

Fraunhofer-Institut für Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT
Dr. Anna Schulte
Appelsgarten 2
53879 Euskirchen
Tel. 02251 18-379
 










Stand: 18.08.2023