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Fraunhofer-Zukunftsthemen: Chancen für morgen

26.05.2008
Menschen brauchen eine bezahlbare Gesundheitsversorgung, Sicherheit, Energie, Kommunikation, Mobilität und eine saubere Umwelt. Antworten auf diese Herausforderungen der Zukunft erarbeitet die Fraunhofer-Gesellschaft in strategischen Schwerpunkten.

Mit der Fokussierung auf zwölf Zukunftsthemen zeigt die Fraunhofer-Gesellschaft Handlungsoptionen auf, die besonders wirkungsvoll sind. Ziel ist, mit neuen Technologien Lösungen zu entwickeln, die unser Leben gesünder, sicherer, einfacher und umweltfreundlicher machen.

»Bei der Forschung müssen wir stets die Interessen der Menschen, ihre Wünsche und Bedürfnisse, im Auge behalten«, erläutert Fraunhofer-Präsident Prof. Hans-Jörg Bullinger den Ansatz der Forschungsorganisation. »Wir haben sechs Themenfelder definiert, in denen wir die wichtigsten Nutzeffekte künftiger Technologien und Produkte für die Menschen sehen: Menschen brauchen Gesundheit, eine intakte Umwelt, Sicherheit, Kommunikation, Energie und Mobilität. Das sind die Bereiche, auf die wir unsere Forschungskapazitäten in den kommendenn Jahren konzentrieren«.

Ausgehend von diesen sechs Schwerpunkten hat die Fraunhofer-Gesellschaft in einem intensiven Diskurs Forschungsfelder identifiziert, die möglichst schnell und wirkungsvoll dazu beitragen können, aktuellen Herausforderungen wie Klimawandel, Ressourcenmangel oder Gesundheitsproblemen zu begegnen. »Mit den zwölf Zukunftsthemen demonstriert die Fraunhofer-Gesellschaft ihre aktive Rolle für die Zukunftssicherung des Standorts Deutschland. Wir zeigen nicht nur, wo Chancen für morgen liegen, sondern entwickeln auch gezielt innovative Lösungen«, erklärt Bullinger »Dazu investieren wir eigene Mittel in Vorlaufforschung und bündeln unsere verteilten Kompetenzen auf eine überschaubare Auswahl von Zukunftsthemen«.

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Unter dem Motto »Fraunhofer-Zukunftsthemen – Chancen für morgen« arbeiten Wissenschaftler und Ingenieure Disziplin übergreifend an neuen Technologien und Lösungen, die dazu beitragen unser Leben gesünder, sicherer, mobiler und einfacher zu machen. Die zwölf Projekte sind:

Schwerpunkt Gesundheit
Assisted Personal Health – Elektronsiche Schutzengel
Intelligente, assistierende Systeme helfen uns auch bei Krankheit und im Alter ein selbstbestimmtes Leben in den eigenen »vier Wänden« zu führen. Ein Bespiel ist der digitale Patientenbegleiter: Er überwacht die Herz-Kreislauf-Funktionen von Patienten rund um die Uhr und ermöglicht bei Notfällen die Kommunikation mit medizinischem Fachpersonal. Weitere Einsatzgebiete sind Gesundheitsvorsorge, Diagnostik, Therapie und Pflege.
Biofunktionale Oberflächen – Hightech mit sensitiver Hülle
Medizinische Implantate sollen Körperfunktionen erhalten, individuell Risiken überwachen oder Langzeittherapien erleichtern. Möglich machen dies künftig biofunktionale Oberflächen: Die »Hülle« eines Materials, Instruments oder Geräts übt in Kontakt mit biologischen Umgebungen eine Funktion aus. Sie fischt bestimmte Moleküle heraus, empfängt Signale oder stimuliert eine Reaktion.
Food Chain Management – Lebensmittel – immer frisch auf den Tisch
Kiwis aus Neuseeland, Mangos aus Thailand, Rindfleisch aus Argentinien – selbst in kleinen Supermärkten findet der Kunde heute ein internationales Warenangebot. Die Globalisierung birgt jedoch auch Herausforderungen: Nahrungsmittel müssen gemäß den gängigen Lebensmittelverordnungen erzeugt, ordnungsgemäß verpackt und verschickt werden und am Ende frisch auf dem Tisch des Kunden landen. Mit Food Chain Management lässt sich die gesamte Kette der Lebensmittelherstellung – von der Produktion über die Verarbeitung, den Handel bis zum Endkunden – darstellen und optimieren.
Schwerpunkt Umwelt
Dezentrales integriertes Wassermanagement – Sparsamer Umgang mit kostbarem Nass
Mehr als 130 Liter sauberes Wasser brauchen wir in Deutschland pro Kopf. Um auch künftig Trinkwasser in guter Qualität und zu günstigen Preisen bereitzustellen, müssen wir unseren Wasserverbrauch senken. Neue Technologien helfen, Trinkwasser sparsam zu nutzen und Abwasser zu Brauchwasser aufzubereiten. Intelligente Sensoren überwachen die Systeme und melden sofort z. B. Leckagen in den Leitungen.
Schwerpunkt Energie
Energieeffizienter Altbau – Mehr als nur Fassade
In Deutschland entfällt etwa ein Drittel des Energieverbrauchs darauf, Gebäude zu temperieren. Insbesondere Altbauten benötigen viel Energie: Sie schlucken drei- bis fünfmal mehr Heizenergie als moderne Häuser. Mit guter Dämmung, effizienter Heizung und Kühlung lassen sich bis zu 80 Prozent Energie einsparen. Forscher erproben multifunktionale Fassadenmodule und neue Wärmespeicher für die Innendämmung. In den Labors entstehen flächige Heiz- und Kühlsysteme für Wände, Decken und Fußböden.
Licht aus Festkörpern – Neue Leuchten, hell und sparsam
Eine Glühbirne wandelt lediglich 5 – 10 Prozent der investierten Energie in Licht um, das meiste wird zu Wärme. Ein Team von sieben Fraunhofer-Instituten entwickelt Alternativen: hocheffiziente, kalte Lichtquellen aus Halbleitern. Ziel der Forschung sind neue Lichtquellen, die ähnlich wirken wie das Tageslicht und sich in Form und Intensität jeder gewünschten Situation anpassen lassen.
Energiespeicher im Netz – Strom nach Bedarf aus Sonne und Wind
Im Energiemix der Zukunft spielen erneuerbare Energien eine zunehmende Rolle. Allerdings sind sie schwerer kalkulierbar. Es hängt von Wetter und Tageszeit ab, wie viel Strom ins Netz eingespeist wird. Fraunhofer-Wissenschaftler arbeiten daran, die Lieferung von Wind- und Sonnenenergie ebenso planbar zu machen wie die Energieproduktion in konventionellen Kraftwerken. Dazu werden neue leistungsfähige Energiespeicher benötigt.
Green Powertrain Technologies – Schwung für umweltschonende Autos
Die Anforderungen an das Auto der Zukunft sind hoch: Es muss Ressourcen schonend gefertigt werden, mit geringem Kraftstoffverbrauch fahren, dabei wenig Schadstoffe in die Luft pusten und möglichst selten eine Wartung benötigen. Forscher aus sieben Fraunhofer-Instituten wollen den »Powertrain« verbessern – den Antriebsstrang mit allen Komponenten für die Drehmomenterzeugung und -übertragung, also vom Motor bis zum Rad. Sie arbeiten daran, den Niedrigenergiemotor, das Leichtbaugetriebe und die Leichtbau-Kardan-Antriebswelle weiter voranzutreiben.

Schwerpunkt Sicherheit
Energieautarke Sensoren und Sensornetze – Aufmerksam im Schwarm
Winzig, robust, preiswert und überall einsetzbar – so sehen die
Sensoren der Zukunft aus. Sie beziehen ihre Energie aus Bewegung, aus Licht oder aus Temperaturunterschieden. Die Sensoren sind miteinander vernetzt, so gewinnen sie nicht nur Daten von höchster Aussagekraft, sondern verbessern auch Reaktionsfähigkeit und Ausfallsicherheit. Solche Sensoren können zum Beispiel für die Überwachung von Tunneln eingesetzt werden.

Schwerpunkt Kommunikation

Visual Analytics – Durchblick im Datendschungel
Internet, Unternehmensnetze, Sensoren, Simulationen und elektronische Prozesse liefern unzählige Informationen. Doch wie kann man aus der Masse der Daten genau die Informationen herausfiltern, die wirklich wichtig sind? Hilfe bietet »Visual Analytics«. Dabei werden die unterschiedlichen Fähigkeiten von Computer und Mensch optimal genutzt: Der Rechner arbeitet große Datenmengen ab und deren wandet sie in eine für den Menschen erfassbare optische Darstellung um. Der Nutzer kann sich auf das Erkennen von Mustern sowie die Bewertung und Auswertung der betrachteten Daten konzentrieren.

Schwerpunkt Mobilität

Hybridstrukturen – Das Beste verbinden
An Produkte und ihre Eigenschaften werden immer höhere und komplexere Anforderungen gestellt: Sie sollen eine Fülle von Funktionen beinhalten, wenig wiegen, einfach zu handhaben und nicht zuletzt möglichst preisgünstig zu kaufen und zu unterhalten sein. Mit klassischen Werkstoffen ist das vielfach nicht mehr im gewünschten Umfang zu leisten. Ein Lösungsansatz sind Materialverbünde. In ihnen werden verschiedene Werkstoffe und deren jeweils besten Eigenschaften vereint. Das größte Marktpotenzial für die Materialverbünde sehen die Forscher im Fahrzeug- und Maschinenbau.
Durchgängige Lokalisierungstechnologien – Sicher und schnell unterwegs
Fraunhofer-Forscher arbeiten an einer einheitlichen Technologie zur Lokalisierung von Personen und Gütern für Industrie und Wirtschaft, Verkehr und Mobilität. Grundlage bilden globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) wie Galileo, das im Gegensatz zu GPS nicht militärischer Kontrolle unterliegt. Ein Ziel ist es beim Güterverkehr künftig Waren, die in Häfen aus- und auf Schiene oder Straße umgeladen werden, durchgängig zu erfassen. Auch für den Personenverkehr bietet die neue Plattform zahlreiche Vorteile: Die durchgängige Navigation auch für Fußgänger oder Parken ohne Suche sind einige Beispiele.

Diese zwölf Zukunftsthemen werden von den Fraunhofer-Forschern in den kommenden Jahren zielstrebig weiterentwickelt und in Lösungen für die Praxis umgesetzt. Sie eröffnen neue Chancen für die deutsche Wirtschaft, die nur durch ständige Innovationen ihre Wettbewerbsfähigkeit erhalten kann.

Birgit Niesing | Fraunhofer Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de

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