Fraunhofer IFAM Magazin 2023

Editorial Liebe Leserinnen und Leser, Dear Readers, die zurückliegenden Monate waren geprägt von Bildern, wie sie unterschiedlicher nicht sein können. Auf der einen Seite sehen wir Bilder eines Krieges in Europa, dessen Ausbruch wir uns vor Kurzem noch nicht vorstellen konnten. Auf der anderen Seite atmen wir auf, dass die Coronapandemie ihren Höhepunkt offensichtlich überschritten hat und wir alle schrittweise zur Normalität zurückfinden. Sowohl objektiv als auch emotional stellen uns diese Ent- wicklungen vor große Herausforderungen. Umso erfreulicher ist es, dass dem Fraunhofer IFAM im Jahr 2022 sogar ein leichtes Wachstum gelang; die Wirtschaftserträge konnten an das Vorkrisenniveau anschließen. Quer über alle unsere Geschäftsfelder und Kompetenzbereiche beobachten wir ein reges Interesse unserer Kooperationspartnerschaften, ver- bunden mit einem deutlich sichtbaren Technologiebedarf. Miteinander – das ist mehr denn je ein Aspekt, der das Verhältnis zwischen dem Fraunhofer IFAM und seinen Partnerin nen und Partnern auszeichnet. Die Basis für diese Stabilität bilden unsere mehr als 700 Mitarbeitenden, die immer neue Herausforderungen hoch motiviert und mit viel Engagement sowohl wissenschaftlich als auch organisato- risch und administrativ bearbeiten. Dafür möchten wir uns an dieser Stelle recht herzlich bedanken. Bereits im Jahr 2015 verabschiedeten die Vereinten Nationen die Agenda 2030 und verpflichteten sich damit zu 17 globalen Zielen für eine bessere Zukunft. Leitbild der Agenda 2030 ist es, weltweit ein menschenwürdiges Leben zu ermöglichen und gleichzeitig die natürlichen Lebensgrundlagen dauerhaft zu bewahren; dies umfasst ökonomische, ökologische sowie soziale Aspekte. Auch für unser Institut stellen diese Ziele eine wichtige Basis zur Ausrichtung der Forschungsschwerpunkte dar. Themen wie Nachhaltigkeit, Ressourceneffizienz und Klimaschutz haben einen sehr hohen Stellenwert für uns alle. Zur Nachhaltigkeit gehört nicht zuletzt ein sorgfältiger Umgang mit begrenzt vorhandenen Ressourcen. Aus der Perspektive einer langfristigen Nachhaltigkeit optimieren wir Prozesse hinsichtlich Energieeffizienz und Rohstoffein- satz. Mit neuen Materialien und Fertigungsverfahren, die sich am gesamten Produktlebenszyklus orientieren, engagieren wir uns für die Kreislaufwirtschaft. Unter anderem durch die Entwicklung von Faserverbundkunststoffen auf Basis The past few months have been marked by developments that could not be more different. On the one hand, we see images of a war in Europe that had been unthinkable until recently. On the other hand, we breathe a sigh of relief that the Corona pandemic seems to be past its peak so that we can all gradually return to normality. Both objectively and emotionally, these developments pres- ent us with major challenges. We are all the more pleased that Fraunhofer IFAM even managed to achieve slight growth in 2022, with industrial revenue returning to pre-crisis levels. Across all our business units and areas of expertise, we are observing a lively interest from our cooperation partners, combined with an evident demand for technology. Cooperation — now more than ever, this is an aspect that characterizes the relationship between Fraunhofer IFAM and its partners. These stable partnerships are only possible thanks to our more than 700 employees, who are always highly motivated and committed to tackling new challenges, both on the scientific front and in terms of organization and administration. We would like to take this opportunity to express our sincere thanks for this dedication. Back in 2015, the United Nations adopted the 2030 Agenda, committing to 17 global goals for a better future. The guiding principle of the 2030 Agenda is to enable a people around the world to live in dignity while preserving the natural resources on which life depends in the long term; this includes economic, ecological, and social aspects. For our institute, too, these serve as an important basis that guides the focus of our research. Topics such as sustainability, resource efficiency and climate protection are very important to all of us. Last but not least, sustainability includes the careful use of limited resources. To improve sustainability in the long term, we optimize processes by making them more energy-effi- cient and reducing raw material use. With new materials and manufacturing processes that are geared to the entire product life cycle, we are committed to the circular economy. Examples include the development of fiber-reinforced plastics based on using biobased or biodegradable raw materials, but also dismantling processes that enable new repair and recycling concepts for joined components and products, opening a wide range of new possibilities. This is also the 2

Prof. Dr. Bernd Mayer, Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse, Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber (v. l. n. r. / from left to right) biobasierter oder bioabbaubarer Rohstoffe, aber auch durch Demontageprozesse, die neue Reparatur- und Recyclingkon- zepte für gefügte Bauteile und Produkte ermöglichen, ergeben sich vielfältige neue Möglichkeiten. So auch im Fraunhofer- Leitprojekt FutureCarProduction, das vom Fraunhofer IFAM koordiniert wird und unseren Industriepartnerschaften sowohl Bewertungsmethoden als auch Technologien für einen nachhaltigen Fahrzeugbau bereitstellt. Unsere Umwelt ändert sich rasant. Heute können wir sagen: Die Pandemie hat uns noch digitaler, flexibler und innovati- ver gemacht. Diese Erfahrungen nehmen wir mit in die kom- mende Zeit, das wird uns in Zukunft noch stärker machen. Jetzt wünschen wir Ihnen viel Spaß und eine spannende Lektüre; wir freuen uns auf ein Wiedersehen. case in the Fraunhofer lead project FutureCarProduction, which is coordinated by Fraunhofer IFAM and provides our industrial partners with evaluation methods and technologies for sustainable vehicle construction. Our environment is changing rapidly. Today, we can say that the pandemic has made us even more digital, flexible and innovative. We will take these experiences forward, and this will make us even stronger in the future. We hope you enjoy reading this issue and look forward to seeing you again. Ihr Yours Matthias Busse Bernd Mayer Thomas Weißgärber 3

Inhalt Content 4 Nachhaltige Materialversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Erneuerbarer und zirkulärer Kohlenstoff als Basis für polymere Werkstoffe Sustainable material supply Renewable and circular carbon for polymeric materials Interview Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse FutureCarProduction – Konzepte für den nachhaltigen Fahrzeugbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Ganzheitliche Lösungsansätze zur Bewertung und Entwicklung integraler Karosseriekonzepte FutureCarProduction – concepts for sustainable vehicle construction Comprehensive solution approaches for the evaluation and development of integral body concepts Elektrochemie als Schlüsseltechnologie für die Energiewende . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Elektrische Energiespeicher und Wasserstoff Electrochemistry as a key technology for the energy transition Electrical energy storage and hydrogen Mobilität der Zukunft und Kreislaufwirtschaft . . . . . . . 16 Entwicklungen neuer Produkte und Lieferketten im Zeichen der Klimaneutralität Future mobility and circular economy Developments of new products and supply chains to achieve climate neutrality Ein neuer Stern am Luft- und Raumfahrthimmel: Fraunhofer AVIATION & SPACE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Fraunhofer IFAM fördert institutsübergreifenden Technologietransfer A new star in the aerospace sky: Fraunhofer AVIATION & SPACE Fraunhofer IFAM promotes cross-institutional technology transfer

Interview Prof. Dr. Bernd Mayer Selbstreflexion und Neupositionierung – die Ziele des Instituts immer im Blick . . . . . . . . . . . . . . . 22 Der Strategieprozess 2022 am Fraunhofer IFAM Self-reflection and repositioning — always keeping the institute’s goals in mind The Strategy Process 2022 at Fraunhofer IFAM Geringeres Risiko nach herzchirurgischen Operationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Selbstauflösende Schrittmachersonden sollen herkömmliche Sonden ersetzen Reduced risk after cardiac surgery Resorbable pacing leads to replace conventional leads Forschung für die nachhaltige Luftfahrt von morgen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Innovative Fertigungsverfahren für klimaneutrale Flugzeuge Research for tomorrow’s sustainable aviation Innovative manufacturing processes for climate-neutral aircraft Interview Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber Neuartige Anwendungen von PM und AM . . . . . . . . . . 28 Material- und Technologieentwicklungen für die Zukunft Emerging applications of PM and AM Material and technology developments for the future Wärmenetze für eine nachhaltigere Wärmeversorgung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Verstärkte Nutzung erneuerbarer Energien durch Fernwärme Heat networks for a more sustainable heat supply Increased use of renewable energies through district heating Innovative Offshore-UAS-Lösungen . . . . . . . . . . . . . . 34 Campus zur Entwicklung und Erprobung von Offshore-UAS und deren Einsatzkonzepten Innovative offshore UAS solutions Campus for the development and testing of offshore UAS and their operational concepts Neue Materialien für den Gebrauch in maritimer Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Kleb- und Dichtstoffe für Anwendungen an Land und unter Wasser New materials for use in maritime environments Adhesives and sealants for applications on land and under water Institut im Profil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 Profile of the institute Die Fraunhofer-Gesellschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 The Fraunhofer-Gesellschaft Das Fraunhofer IFAM Fraunhofer IFAM . . . . . . . . . . . . . . . 49 Das Institut in 2022 The institute in 2022 . . . . . . . . . . . . . 50 Fundierte Kompetenzen für vielfältige Branchen. . . . . . . 52 In-depth expertise for a wide range of industries Standorte Locations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Institutsleitung Institute management. . . . . . . . . . . . . . . . 55 Kuratorium Board of trustees . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Qualität für unsere Kunden Quality for our customers . . 56 Fraunhofer-Verbund MATERIALS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Fraunhofer Group for MATERIALS Impressum Editorial notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5

Technologietrends Technology trends Nachhaltige Materialversorgung Sustainable material supply Erneuerbarer und zirkulärer Kohlenstoff als Basis für polymere Werkstoffe Renewable and circular carbon for polymeric materials Nachhaltige Lösungen zur Reduktion, zum Wiedereinsatz und zum Recycling von Kohlen stoffen sind essenziell zur Erreichung des langfristigen Ziels der Klimaneutralität. Erneuerbare Rohstoffe müssen die Basis für polymere Materialien darstellen. Die aktuellen Forschungsansätze zeigen, dass das möglich ist. Sustainable solutions for the reduction, reuse and recycling of carbon are essential to achieve the long-term goal of climate neutrality. Renewable raw materials must form the basis for polymeric materials. Current research approaches show that this is possible. Das Fraunhofer IFAM erforscht nachhaltige polymere Werkstoffe, die in Klebstoffen, Ver- gussmassen, Lacken und Verbundwerkstoffen eingesetzt werden. Damit leistet das Institut einen essenziellen Beitrag zum European Green Deal und dem Ziel der Klimaneutrali- tät. Bei der Herstellung polymerer Werkstoffe kommt es insbesondere darauf an, erneuer- bare Rohstoffe, die entweder bio- oder CO2-basiert sind oder aus recycelten Werk- stoffen gewonnen werden, zu nutzen und den Einsatz fossilbasierter Chemikalien zu vermeiden. Polymere Werkstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe Als Leichtbauwerkstoff werden faserverstärkte Kunststoffe bereits in diversen Bereichen mit dem Ziel, CO2-Emissionen zu reduzieren, ein- gesetzt. Sind sie darüber hinaus biobasiert, zeichnen sie sich durch einen über den gesam- ten Produktlebenszyklus betrachtet geringeren CO2-Fußabdruck aus. Das Fraunhofer IFAM erforscht und entwickelt biobasierte Ver- bundwerkstoffe für den Einsatz im Schiff- und Schienenfahrzeugbau, in der Luftfahrt und der Automobilbranche. Eine Herausfor- derung stellen die unterschiedlichen Anfor- derungen an die Werkstoffe bezüglich der Fraunhofer IFAM is developing sustainable polymer materials used in adhesives, potting compounds, coatings, and composites. In doing so, the institute is making an essential contribution to the European Green Deal and the goal of climate neutrality. In the produc- tion of polymer materials, it is particularly important to use renewable raw materials that are either biobased or CO2-based or are obtained from recycled materials, and to avoid the use of fossil-based chemicals. Polymeric materials based on renewable raw materials Fiber-reinforced plastics are already used as lightweight materials in various areas with the aim of reducing CO2 emissions. If they are also biobased, they have a lower carbon footprint over the entire product life cycle. Fraunhofer IFAM is researching and developing biobased composite materials for use in shipbuilding, rail vehicle construction, aviation, and the automotive industry. A challenge is posed by the different material requirements in terms of strength and stiffness, fire behavior and end-of-life recycling concepts. In addition to the possibility of composting the materials, approaches to degradable and recyclable composites are being explored. 6

Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ nachhaltige-materialversorgung Festigkeit und Steifigkeit, des Brandverhaltens sowie der Verwertungskonzepte am Lebensende dar. Neben der Möglichkeit, die Materialien zu kompostieren, werden Ansätze zu degradier- baren und recyclebaren Verbundwerkstoffen erforscht. CO2 als Rohstoff Eine nachhaltige Ergänzung zu nachwachsen- den Rohstoffen stellt Kohlenstoffdioxid dar, welches für die Herstellung von chemischen Rohstoffen und Materialien genutzt werden kann. Am Fraunhofer IFAM wird CO2 als Roh- stoff für Polyurethane verwendet – essenziell für Klebstoffe, Schäume und Kunststoffe. Die CO2-basierten Polyurethan-Bausteine bilden die Grundlage für Epoxidharze, Hotmelt- sowie UV- und feuchtigkeitshärtende Klebstoffe. Einsatz recycelter Rohstoffe Kohlenstofffasern werden mit großem Ener- gie- und Ressourcenaufwand aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Umso wichtiger ist ein verantwortungsvoller Umgang mit ihnen und deren effiziente Nutzung als Werk- oder Roh- stoff. Im EU-geförderten Projekt FOREST werden innovative biobasierte Polymere und Additive mit recycelten Kohlenstofffasern kombiniert und daraus hochwertige Verbundwerkstoffe ent- wickelt. Dabei werden die drei Schlüsselfaktoren Reduzieren, Verwerten, Umgestalten verfolgt. Das Fraunhofer IFAM ist an der Konzeption, Synthese und Entwicklung neuer biobasierter Benzoxazine beteiligt. CO2 as a raw material A sustainable supplement to biobased resources is carbon dioxide, which can be used to produce chemical commodities and materials. At Fraunhofer IFAM, CO2 is used as a raw material for polyurethanes — essential for adhesives, foams and plastics. The CO2- based polyurethane building blocks form the basis for epoxy resins, hotmelt as well as UV- and moisture-curing adhesives. Use of recycled raw materials Carbon fibers are produced from fossil raw materials requiring large amounts of energy and resources. This makes it even more important to handle them responsibly and use them efficiently as a material or resource. In the EU-funded FOREST project, innovative biobased polymers and additives are com- bined with recycled carbon fibers to develop high-quality composite materials. The three key factors of reduce, reuse and recycle are being pursued in the process. Fraunhofer IFAM is involved in the design, synthesis, and development of new biobased benzoxazines. Autoren Authors: Katharina Koschek, Èric Hernández Edo Ihr Kontakt Your contact Dr . Katharina Koschek Leiterin Polymere Werkstoffe und Bauweisen Head of Polymeric Materials and Mechanical Engineering +49 421 2246-698 katharina.koschek@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 8 Are you interested? Just contact us!

Technologietrends Technology trends Neue biobasierte und abbaubare Werk- stoffe für die Automobilindustrie New biobased and biodegradable materi- als for the automotive industry Climate change on the one hand and the EU End-of-Life Vehicles Directive on the other hand are presenting the automotive industry with the challenge of reducing CO2 emissions and improving the recyclability of the mate- rials used. The aim of the BestBioPLA project is to develop biobased and biodegradable lightweight materials for vehicle interiors. Brazilian and German companies along the entire process chain, from agricultural culti- vation of the raw materials to industrial use, have jointly developed appropriate materials. These are characterized by time- and ener- gy-efficient production and, thanks to their biodegradability, enable end-of-life recycling. A largely biobased unsaturated polyester forms the polymer base, reinforced with flax as natural fibers. The use of locally grown resources contributes to the sustainable devel- opment of the respective target region. In addition to economic aspects, this is expected to decrease the environmental impact both during production and disposal at the end of the product’s life. Der Klimawandel einerseits und die EU- Richtlinie für Altfahrzeuge andererseits stellen die Automobilindustrie vor die Herausforderung, CO2-Emissionen zu senken und die Kreislauffähigkeit der eingesetzten Materialien zu verbessern. Ziel des Projekts BestBioPLA ist die Entwicklung biobasierter und -abbaubarer Leichtbauwerkstoffe für den Innenausbau von Fahrzeugen. Brasilia nische und deutsche Unternehmen entlang der gesamten Prozesskette, vom landwirtschaft- lichen Anbau der Rohstoffe bis zur indust- riellen Nutzung, haben gemeinsam entspre- chende Werkstoffe entwickelt. Diese zeichnen sich durch eine zeit- und energieeffiziente Fertigung aus und ermöglichen durch ihre biologische Abbaubarkeit ein Recycling am Lebensende. Ein größtenteils biobasierter ungesättigter Polyester bildet die polymere Basis, die mit Flachs als Naturfasern verstärkt werden. Der Einsatz lokal angebauter Res- sourcen trägt zur nachhaltigen Entwicklung der jeweiligen Zielregion bei. Neben wirt- schaftlichen Aspekten wird erwartet, dass die Umweltbelastung sowohl bei der Produktion als auch bei der Entsorgung am Ende des Produktlebens sinkt. Projektleitung Project management Dr. Katharina Haag +49 421 2246-7643 katharina.haag@ifam.fraunhofer.de 9

Interview » Großgussteile revolutionieren den Automobilbau auf dem Weg zur Klimaneutralität.« Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse, Institutsleiter/Director Fraunhofer IFAM FutureCarProduction – Konzepte für den nachhaltigen Fahrzeugbau FutureCarProduction – concepts for sustainable vehicle construction Ganzheitliche Lösungsansätze zur Bewertung und Entwicklung integraler Karosseriekonzepte Comprehensive solution approaches for the evaluation and development of integral body concepts Die FraunhoferGesellschaft hat es sich zur Aufgabe gemacht, Trends und Bedarfe der deutschen Industrie aufzuspüren, um schnelle und zukunftsweisende Lösungen anbieten zu können. In diesem Zusammenhang gibt es die Fraunhofer Leitprojekte. Deren Ziel ist es, wissenschaftlich originäre Ideen schnell in marktfähige Produkte umzusetzen. Unter der Leitung des Fraunhofer IFAM ist nun das Leitprojekt FutureCarProduction gestartet. The Fraunhofer-Gesellschaft aims to identify trends and needs in the German industry in order to offer fast and forward-looking solutions. In this context, the Fraunhofer lead projects play an important role. Their aim is to quickly transform original scientific ideas into marketable products. The FutureCarProduction lead project has now been launched under the leadership of Fraunhofer IFAM. 10 Large castings are revolutionizing automotive manufacturing on the way to climate neutrality.«

Auf welchen Herausforderungen basiert die Projektidee? Die Automobilindustrie steht vor einem Para- digmenwechsel: Immer mehr OEMs setzen weltweit auf Großgussteile aus Aluminium, die viele Einzelteile und Fügeprozesse in kon- ventioneller Bauweise ersetzen und poten- ziell die Fertigungszeit einer Pkw-Karosserie von aktuell ca. 30 Stunden auf 10 Stunden reduzieren können. Dringend erforderliche CO2-Reduzierungen und Maßnahmen zur Ressourcenschonung im Fahrzeugbau werfen jedoch die Frage auf, ob diese Ansätze auch im Hinblick auf Energie- und Materialeinsatz, Kreislaufwirtschaft, Reparaturfähigkeit und Strukturintegrität zielführend sind. What challenges is the project idea based on? The automotive industry is facing a paradigm shift: More and more OEMs worldwide are turning to large castings made of aluminum, which replace many individual parts and joining processes in conventional construction and can potentially reduce the production time of a passenger car body from currently approx. 30 hours to 10 hours. However, the urgent need for CO2 reductions and measures to con- serve resources in vehicle manufacturing raises the question of whether these approaches also align with sustainability targets for energy and material use, circular economy, repairability and structural integrity. Was erwarten Sie sich von dem Projekt? FutureCarProduction liefert der Automobil- und Zulieferindustrie Entscheidungsgrund- lagen und Methodologien zu strategischen Weichenstellungen für Investitionen in neue Fabriken und Fertigungsanlagen. Der Nach- weis zur Nachhaltigkeit solcher Entscheidun- gen wird zum bestimmenden Erfolgsfaktor für neue Karosseriekonzepte. Es werden Bewertungskonzepte erarbeitet, die durch Integration von Life-Cycle-Engineering- Metho den und klassischen Optimierungs- ansätzen die Lösung der Zielkonflikte in den Bereichen ökologische Nachhaltigkeit, techni- sche Performance und Kosten ermöglichen. Woran arbeitet das Fraunhofer IFAM im Speziellen im Leitprojekt? Im Leitprojekt FutureCarProduction werden in Zusammenarbeit von acht Fraunhofer-Ins- tituten Methoden, Prozesse und Technologien etabliert, mit denen die Nachhaltigkeit neuer Karosseriekonzepte methodisch bewertet und technologisch gewährleistet werden. Im Fraunhofer IFAM liegt der Schwerpunkt in der Entwicklung von integralen Großstruk- turen und deren Produktionstechnologien. Gießereitechnologie und die Integration von umformtechnisch hergestellten Strukturen, Fügetechnik, Reparaturkonzepte und Aspekte zur energie- und ressourcenoptimierten Kreislaufwirtschaft stehen dabei im Fokus. Die enge Zusammenarbeit und die Koordina- tion der vielfältigen Kompetenzen aller betei- ligten Institute ist der Schlüssel zur erfolg- reichen Bearbeitung dieses herausfordernden und strategisch wichtigen Leitprojektes der Fraunhofer-Gesellschaft. What are your expectations for the project? FutureCarProduction provides the automotive and supplier industry with decision-making principles and methodologies for setting the strategic course for investments in new factories and production facilities. Proof of the sustain- ability of such decisions is becoming a decisive success factor for new car body concepts. Evalu- ation concepts are being developed that help to solve conflicting goals in the areas of ecological sustainability, technical performance and costs by integrating life cycle engineering methods and classical optimization approaches. What in particular is Fraunhofer IFAM working on in the lead project? In the FutureCarProduction lead project, eight Fraunhofer Institutes are working together to establish methods, processes, and technolo- gies to systematically evaluate and ensure the technological sustainability of new car body concepts. Fraunhofer IFAM focuses on the development of integral large structures and their production technologies, and in particular on foundry technology and the integration of structures produced by forming, joining tech- nology, repair concepts and aspects of energy- and resource-optimized recycling management. The close cooperation and coordination of the diverse areas of expertise of all participating institutes is the key to the successful handling of this challenging and strategically important lead project of the Fraunhofer-Gesellschaft. Prof . Dr .-Ing . habil . Matthias Busse Kurzvita Short vita Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse ist Insti- tutsleiter am Fraunhofer IFAM und hat den Lehr- stuhl für »Endformnahe Fertigungstechnik« an der Universität Bremen inne. Bereits zuvor als Forscher an der Univer- sität Paderborn und als Führungskraft bei der Volkswagen AG galt sein FuE-Interesse stets der Energieeffizienz und CO2- Reduktion – insbesonde- re im Bereich der Mobili- tät. Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse leitet das Fraunhofer-Leitprojekts FutureCarProduction. Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse is the institute director at Fraunhofer IFAM and holds the chair for “End Form Manufacturing Technology” at the Uni- versity of Bremen. Pre- viously as a researcher at the University of Pader- born and as a manager at Volkswagen AG, his R&D interests were always focused on energy effi- ciency and CO2 reduction — especially in the field of mobility. Prof. Matthias Busse heads the Fraunhofer lead project FutureCarProduction. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ nachhaltiger-fahrzeugbau 11

Elektrochemie als Schlüsseltechnologie für die Energiewende Electrochemistry as a key technology for the energy transition Elektrische Energiespeicher und Wasserstoff Electrical energy storage and hydrogen Die Dekarbonisierung stellt unsere moderne Industriegesellschaft vor Herausforderungen. Insbesondere werden wir unsere zunehmend volatile Energieerzeugung und unseren Energieverbrauch durch Sektorenkopplung sowie Speicher deutlich stärker entkoppeln und Wasserstoff als Stoffträger für industrielle Prozesse einsetzen müssen. Sowohl für die elektrischen Energiespeicher als auch für die Wasserstoffwirtschaft ist die Elektrochemie eine Schlüsselkompetenz. Decarbonization poses challenges for our modern industrial society. In particular, we will have to decouple our increasingly volatile energy generation and consumption much more strongly through sector coupling and storage options, as well as using hydrogen as a material carrier. Electrochemistry is a key competence for both electrical energy storage and the hydrogen economy. Alternative Zelltechnologien für Energiespeicher Während für elektrische Energiespeicher im Bereich Mobilität aktuell Lithium-Ionen- Zellen genutzt werden, sind für netzgebun- dene stationäre Speicher, wie sie z. B. für eine Primärregelleistung erforderlich sind, andere Zelltechnologien denkbar. Hintergrund sind hierbei u. a. die geänderten Anforderungen aus der Betriebsführung und die geringere Relevanz der gravimetrischen Speicherdichte für die Anwendung. Alternative Technologien wie z. B. Zink-Ionen- und Natrium-Ionen-Sys- teme sind vielfach günstiger, nichtgiftig und sicherer. Gleichzeitig sind die erforderlichen Materialien, im Gegensatz zu Lithium- Ionen-Zellen bzgl. der Verfügbarkeit als nicht kritisch einzuordnen. Weitere wichtige Fragestellungen ergeben sich im Bereich der Betriebsstrategie für elektrische Energie- speicher. Insbesondere neue Methoden zur Online-Bestimmung des Ladezustands und des Gesundheitszustandes der Batteriezellen sind dabei für einen optimalen und langlebi- gen sicheren Betrieb notwendig. Alternative cell technologies for energy storage While lithium-ion cells are currently used for electrical energy storage in the mobility sector, other cell technologies are conceivable for grid-connected stationary storage, such as that required for primary control power. The back- ground to this includes the changed require- ments from operational management and the reduced relevance of gravimetric storage densi- ty for the application. Alternative technologies such as zinc-ion and sodium-ion systems are often much cheaper, non-toxic, and safer. At the same time, in contrast to lithium-ion cells, the materials required are classified as non- critical in terms of their availability. Further important questions arise in the field of operat- ing strategies for electrical energy storage sys- tems. New methods for online determination of the state of charge and the state of health of the battery cells are necessary for optimal and long-lasting reliable operation. 13

Kostengünstig und ressourcenschonend zu grünem Wasserstoff Cost-effective and resource-saving production of green hydrogen Electrolysis with anion exchange membranes (AEM) is a new approach. It combines the advantages of alkaline electrolysis, such as high long-term stability and the use of inex- pensive and available metals, with those of the proton exchange membrane electrolyzer (PEM-EL), i.e., higher performance, adapt- ability to volatile loads and gas purity. AEM electrolysis has not yet gained acceptance in industrial applications because the oxygen evolution reaction (OER) involved in the pro- cess is too slow and cell volltage required for water electrolysis is high. The HighHy project addresses these challeng- es: The German-New Zealand collaboration (funded by the German Federal Ministry of Education and Research, BMBF), is working to develop nickel-manganese compounds as OER catalysts that enable highly efficient AEM electrolysis feasible on an industrial scale. “Together with three New Zealand universities and the University of Bayreuth, we are trying to find the ideal composition for the required catalysts,” says Dr. Christian Bernäcker, head of the Electrochemical Technology group at Fraunhofer IFAM, sum- marizing the aim of the project. Die Elektrolyse mit Anionenaustauschmembra- nen (AEM) ist ein neuer Ansatz. Er verbindet die Vorteile der alkalischen Elektrolyse, wie hohe Langzeitstabilität und die Verwendung kostengünstiger und verfügbarer Metalle, mit denen der Protonenaustauschmembran-Elek- trolyse (Proton Exchange Membrane, PEM-EL), d. h. höhere Leistung, Anpassungsfähigkeit an volatile Lasten und Gasreinheit. Die AEM-Elek- trolyse hat sich in der industriellen Anwendung noch nicht durchgesetzt, da die am Prozess beteiligte Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) zu langsam und die erforderliche Zell- spannung für die Wasserelektrolyse hoch ist. Das Projekt HighHy adressiert diese Heraus- forderungen: Die deutsch-neuseeländische Kooperation (Förderung durch Bundesminis- terium für Bildung und Forschung, BMBF), arbeitet an der Entwicklung von Nickel-Man- gan-Verbindungen als OER-Katalysatoren, die eine hocheffiziente und industriell umsetzbare AEM-Elektrolyse ermöglichen. »Gemeinsam mit drei neuseeländischen Universitäten und der Universität Bayreuth versuchen wir, die ideale Zusammensetzung für die benötigten Katalysatoren zu finden«, fasst Dr. Christian Bernäcker, Leiter der Gruppe Elektrochemische Technologie am Fraunhofer IFAM, das Ziel des Projekts zusammen. Projektleitung Project management Dr. Christian Bernäcker +49 351 2537-416 christian.bernaecker@ifam-dd.fraunhofer.de 14

Technologietrends Technology trends Ausbau der Wasserstofftransportkette im Fokus Wasserstoff wird im zukünftigen Energie- und Wirtschaftssystem u. a. zur Sektorenkopplung, als Energiespeicher und auch als Stoffträger gebraucht. Aufgrund der vielfältigen Nutzungs- möglichkeiten steht aktuell die Erhöhung der Verfügbarkeit von grünem Wasserstoff und dessen Verteilung im Zentrum der Marktentwicklung. Focus on expanding hydrogen transport chain In the future energy and economic system, hydrogen will be needed for many applica- tions, such as sector coupling, as an energy storage medium and as a material carrier. Due to the wide range of possible uses, increas- ing the availability of green hydrogen and its distribution is currently the focus of market development. Damit die Wasserstoffproduktion wirtschaft- lich erfolgen kann, müssen Erzeugungsanlagen, kostengünstig produziert werden. Eine effiziente Herstellungsroute soll skalierbare Produktion, rohstoffschonende Prozessschritte sowie hoch- aktive und langzeitstabile Elektroden für die alkalische Elektrolyse möglich machen. Für den Transport des grünen Wasserstoffs kommen je nach Produktionsort unterschiedliche Konzepte infrage. Das Fraunhofer IFAM entwickelt u. a. Technologien für den Aufbau einer Wasserstoff- Transportkette von Offshore-Produktionsstand- orten zu den Verbrauchern auf dem Festland. Vielfach lassen sich die Entwicklungen, wie z. B. Barriereschichten oder Dichtungsmaterialien für Tanks oder Leitungen auch für andere Wasser- stoffanwendungen nutzen. Autoren Authors: Christian Bernäcker, Daniela Fenske, Felix Heubner, Felix Horch, André Schlott, For hydrogen production to be economically viable, generation plants must be produced cost-effectively. An efficient production route should enable scalable production, process steps that conserve raw materials as well as highly active and and long-term stable elec- trodes for alkaline water electro lysis. Different concepts are possible for transporting green hydrogen, depending on the production site. Developments of Fraunhofer IFAM include technologies for setting up a hydrogen trans- port chain from the offshore area to con- sumers on the mainland. In many cases, these developments, such as barrier layers or sealing materials for tanks or pipes, can also be used for other hydrogen applications. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ elektrochemie-energiewende Ihr Kontakt Your contacts Dr.-Ing. Florian Sayer Geschäftsfeldleiter Energie Head of Business Unit Energy +49 421 2246-640 florian.sayer@ ifam.fraunhofer.de Dr.-Ing. Julian Schwenzel Leiter Elektrische Energiespeicher Head of Electrical Energy Storage +49 421 2246-137 julian.schwenzel@ ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 15 Are you interested? Just contact us!

Technologietrends Technology trends Mobilität der Zukunft und Kreislaufwirtschaft Future mobility and circular economy Entwicklungen neuer Produkte und Lieferketten im Zeichen der Klimaneutralität Developments of new products and supply chains to achieve climate neutrality Global hat ein Wandel in der Mobilität und der Fahrzeugentwicklung eingesetzt. Treiber sind gesetzliche Vorgaben zu Antriebsvariante, Nachhaltigkeit, Anforderungen zum Mobilitätsangebot, Verknappung von Rohstoffen und sich ändernde Lieferketten. Um in dem sich wandelnden Markt zu bestehen, müssen strategische Entscheidungen zur Sicherstellung von Ressourcen, zu wirtschaftlichen Geschäftsmodellen und zur Sicherung von Absatzmärkten über die nächsten Dekaden getroffen werden. Globally, a change in mobility and vehicle development has begun. This is driven by legal requirements for drive variants, sustainability, mobility supply requirements, shortages of raw materials and changing supply chains. To survive in the changing market, strategic decisions must be made to secure resources, economic business models and sales markets over the next decades. 16

Neue Geschäftsmodelle von Autobauunter- nehmen wie TESLA oder NIO sind insbeson- dere für die deutsche Automobilindustrie eine Herausforderung. Anforderungen durch die Gesetzgebung in Bezug auf nachhalti- ge Antriebsvarianten und sich ändernde Mobilitätsangebote sowie stark schwankende Rohstoffpreise und schwierige langfristige Verfügbarkeit von Rohstoffen zwingen Pro- duzenten zum Umdenken. Hinsichtlich der Antriebsvarianten ist allen neuen Entwicklungen, egal ob voll elektrisch, Brennstoffzelle oder Hybridvariante, eins gemeinsam – der Elektromotor. Hier hat das Fraunhofer IFAM in den letzten Jahren durch die Entwicklung von gegossenen Spulen eine Möglichkeit geschaffen, E-Motoren mit hoher Effizienz zu bauen. Durch den Einsatz vieler Gleichteile lassen sich Skaleneffekte bei der Fertigung von Motorvarianten nutzen. Außerdem lässt die Technik auch die Verwen- dung von Aluminium zu und erlaubt so den Verzicht auf Kupfer. New business models from carmakers such as TESLA or NIO are a challenge for the German automotive industry in particular. Legislative requirements relating to sustainable drive vari- ants and changing mobility offerings, as well as strongly fluctuating raw material prices and difficult long-term availability of raw materials, are forcing producers to rethink. Regarding to drive variants, all new devel- opments, whether fully electric, fuel cell, or hybrid variants, have one thing in common — the electric motor. In recent years, Fraun- hofer IFAM has been developing cast coils which make it possible to build highly efficient electric motors. At the same time, the use of copper or aluminum for coils opens up new possibilities for manufacturing motor variants exploiting economies of scale by using many carry-over parts, or completely eliminating the need for copper. » Zukünftige Marktführer bieten Unternehmen und Endver brauchern nachhaltige Mobilität als Produkt.« 17 Future market leaders offer companies and consumers sustainable mobility as a product.«

Technologietrends Technology trends Kreislaufwirtschaft zwingend notwendig Eine wesentliche Herausforderung für alle Produzenten wird das Thema Nachhaltigkeit und CO2-Neutralität sein. Hierzu arbeitet das Fraunhofer IFAM an Kreislaufsystemen für die automobile Produktion. Das Ziel ist, von den bisherigen linearen Produktionsketten mit Rohstofferzeugung, Produktion, Einsatz und Entsorgung zu einer Kreislaufwirtschaft zu kommen, in der weniger Rohstoffe und Energie benötigt werden und Abfall zum Rohstoff wird. Konzepte zur Reduktion der Materialvielfalt zur Vereinfachung des Recyclings, zu Design- richtlinien für die Nutzung von Komponen- ten oder Teilsystemen, z. B. ein Batteriege- häuse in mehreren Fahrzeuggenerationen, und zum Wiedereinsatz des verwendeten Materials, sind im Fokus der Forschungs- arbeiten am Fraunhofer IFAM. Legt man zugrunde, dass zukünftig nicht mehr die Hardware das Produkt ist, sondern der Nutzen, die Mobilität, bleibt die Hardware im Eigentum des Herstellers und wird damit zum Rohstoffpool. Eine Digitalisierung der Materialflüsse in der Produktion und dem Einsatz sowie die Entwicklung internationa- ler Standards im Bereich der Kreislaufwirt- schaft helfen, diesen Rohstoffpool zu nutzen und so eine Rohstoffsouveränität zu erlangen. Circular economy is a must Key challenges for all manufacturers will be the issues of sustainability and CO2 neutrality. To this end, Fraunhofer IFAM is working on closed- loop systems for automotive production. The aim is to move away from the previous linear production chains of raw material generation, production, use, and disposal and replace it with a circular eco nomy, where less raw materi- als and energy are required and waste becomes a raw material. Concepts for reducing the diversity of materials to simplify recycling, for design guidelines for the use of components or subsystems, e.g., one battery housing in several vehicle generations, and for the reuse of the utilized material are the focus of research work at Fraunhofer IFAM. If we assume that the future product will no longer be the hardware, but the benefit, i.e., mobility, the hardware will remain the property of the manufacturer and thus become a raw material pool. Digitization of the material flows in production and use, as well as the develop- ment of international standards in recycling management will help to use this raw material pool and thus achieve raw material sovereignty. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ mobilitaet-kreislaufwirtschaft Ihr Kontakt Your contacts Dipl.-Ing. Franz-Josef Wöstmann Geschäftsfeldleiter Mobilität Head of Business Unit Mobility +49 421 2246-225 franz-josef.woestmann@ ifam.fraunhofer.de Dr. Holger Fricke stv. Geschäftsfeldleiter Mobilität Deputy Head of Business Unit Mobility +49 421 2246-637 holger.fricke@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 19 Are you interested? Just contact us!

Technologietrends Technology trends Ein neuer Stern am Luft- und Raumfahrt- himmel: Fraunhofer AVIATION & SPACE A new star in the aerospace sky: Fraunhofer AVIATION & SPACE Fraunhofer IFAM fördert institutsübergreifenden Technologietransfer Fraunhofer IFAM promotes cross-institutional technology transfer Durch die branchenorientierte Bündelung eines breiten Technologie, Kompetenz und Infrastrukturportfolios adressiert Fraunhofer noch fokussierter relevante Kundenbedarfe und unterstützt als strategischer Forschungs und Entwicklungspartner den Technologietransfer in die deutsche und europäische Luft und Raumfahrtindustrie. By bundling a broad technology, expertise and infrastructure portfolio in a sector-specific approach Fraunhofer addresses relevant customer needs and supports the transfer of technology to the German and European aerospace industry as a strategic research and development partner. Gemeinsam Synergien für eine klima- neutrale Luft- und Raumfahrt erschließen Neben seiner Funktion als Institutsleiter des Fraunhofer IFAM leitet Prof. Bernd Mayer gemeinsam mit Prof. Michael Lauster (Insti- tutsleiter des Fraunhofer INT) jeweils die Geschäftsfelder Luftfahrt und Raumfahrt innerhalb von Fraunhofer AVIATION & SPACE. Jointly tapping synergies for climate- neutral aviation and aerospace In addition to his function as Institute Director of Fraunhofer IFAM, Prof. Bernd Mayer also heads the business units Aeronautics and Space within Fraunhofer AVIATION & SPACE together with Prof. Michael Lauster (Institute Director of Fraunhofer INT). Die bestehende Fraunhofer-Allianz SPACE wurde Anfang 2022 um den Bereich AVIATION erweitert. Ziel des Zusammenschlusses von über 30 Fraunhofer-Instituten ist die Zusam- menarbeit mit industriellen und wissenschaft- lichen Partnern aus der Luft- und Raumfahrt. Hierfür bündeln die Mitglieder ihre technolo- gischen Kompetenzen, um auch Industriever- bänden wie dem BDLI, Zuwendungsgebern wie der ESA oder der Europäischen Kommission einen zentralen Ansprechpartner zu bieten. Durch die vielfältige Expertise und das hohe Innovationspotenzial der beteiligten Institute bietet Fraunhofer AVIATION & SPACE seinen Partnern ein einzigartiges Kompetenzport folio, auf dessen Basis verschiedenartige Kompo- nenten auf höchster Qualitätsstufe entwickelt werden. Ein Kernelement ist dabei die Nach haltigkeit von Materialien, Bauteilen The existing Fraunhofer SPACE Alliance was expanded to include AVIATION at the begin- ning of 2022. The aim of the alliance of more than 30 Fraunhofer Institutes is to collaborate with industrial and scientific partners from the aerospace industry. To this end, the members pool their technological expertise in order to provide a central point of contact for industry associations such as the German Aerospace Industries Asso ciation (BDLI), funding agencies such as the European Space Agency (ESA) or the European Commission. Thanks to the diverse expertise and high innovation potential of the participating insti- tutes, Fraunhofer AVIATION & SPACE offers its partners a unique portfolio of competencies used to develop various components in superior quality. A core element here is the sustainability of materials, components and processes, both 20

» Kooperative Lösungs ansätze zwischen Industrie und angewandter Forschung.« und Prozessen sowohl in der Entwicklungs- als auch in der Nutzungsphase. Die Allianz stellt zudem fundierte Kompetenzen in verschiedenen Technologiefeldern zur Verfügung, etwa in der Optik, Sensorik, Kommunikation, Automatisie- rung sowie der digitalen Transformation und KI. Hier liefert Fraunhofer wichtige Beiträge zu den nationalen und europäischen Forschungsförder- programmen, z. B. LuFo und InnoSpace Masters, Clean Sky 2 bzw. Clean Aviation, ESA-Raum- fahrtprogramme und Horizon Europe. Ergänzend wurde im Dezember 2022 das »Fraunhofer Innovation Forum AVIATION & SPACE« im Bremer Forschungs- und Technolo- giezentrum ECOMAT eröffnet. In unmittelbarer Nähe bedeutender Luft- und Raumfahrtunter- nehmen dient das Forum dem wissenschaftlich- technischen Austausch und der Identifikation von Synergien, die zukünftig eine große Rolle spielen werden. in the development and in the utilization phase. The Alliance also provides in-depth expertise in various fields of techno logy, such as optics, sensor technology, communication, automa- tion, digital transformation and AI. Here, Fraun- hofer makes important contributions to national and European research funding programs, e.g., LuFo and InnoSpace Masters, Clean Sky 2 and Clean Aviation, ESA space programs and Horizon Europe. In addition, the “Fraunhofer Innovation Forum AVIATION & SPACE” was opened in December 2022 in Bremen’s ECOMAT research and tech- nology center. In the immediate vicinity of important aerospace companies, the forum facilitates the scientific-technical exchange and the identification of synergies that will play a major role in the future. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ fraunhofer-aviation-space Ihr Kontakt Your contacts Dr .-Ing . Simon M . Kothe Leitung der Geschäftsstelle AVIATION / Head of Central Office AVIATION Fraunhofer AVIATION & SPACE +49 421 2246-582 simon.kothe@ ifam.fraunhofer.de Anja Sander stv. Leitung der Geschäftsstelle AVIATION / Deputy Head of Central Office AVIATION Fraunhofer AVIATION & SPACE +49 421 2246-419 anja.sander@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 21 Are you interested? Just contact us!Cooperative approaches to solutions between industry and applied research .«

Interview » Es war eine Herausforderung und eine Freude, mit den Mitarbeitenden an der zukünftigen Ausrichtung des Instituts zu arbeiten.« Prof. Dr. Bernd Mayer, Institutsleiter/Director Fraunhofer IFAM Selbstreflexion und Neupositionierung – die Ziele des Instituts immer im Blick Self-reflection and repositioning — always keeping the institute’s goals in mind Der Strategieprozess 2022 am Fraunhofer IFAM The Strategy Process 2022 at Fraunhofer IFAM Der FraunhoferStrategieprozess gibt den Instituten seit 2004 anspruchsvolle Qualitätsstandards für deren systema tische Entwicklung. Nun stand diese Selbstevaluation auch für das Fraunhofer IFAM wieder an. Unter Führung eines Kernteams wurde das Institut, dessen Ausrichtung sowie gesellschaftliche und ökonomische Trends ganzheitlich unter die Lupe genommen, um daraus Ziele für die nächsten Jahre abzuleiten. Since 2004, the Fraunhofer strategy process has provided the institutes with demanding quality standards for their systematic development. This self-evaluation was now due to take place again at Fraunhofer IFAM. Under the leadership of a core team, the institute, its orientation, and social and economic trends were examined holistically to derive goals for the coming years. 22 It has been a challenge and a pleasure to work on the future direction of the institute with the staff.«

Welche Entwicklungen und Veränderungen wurden im Strategieprozess 2022 aufgegriffen? Die Randbedingungen haben sich für das Fraunhofer IFAM in den vergangenen Jahren teilweise dramatisch verändert. Auf das Eintre- ten einer Pandemie war weltweit niemand gut vorbereitet. Die globale Verknappung an Roh- stoffen und Energie beeinflusst nicht nur unse- ren Alltag, sondern auch unsere Forschungs- aktivitäten. Und darüber hinaus nimmt der fortschreitende Klimawandel großen Einfluss auf die Gestaltung und Ausrichtung unserer Projekte. Diese und andere Trends wurden in der Institutsstrategie verankert und mit den bestehenden Kompetenzen verknüpft. Welche übergeordneten Ziele verfolgt der Strategieprozess? Strategieprozesse dienen dazu, die mittel- fristige Ausrichtung des Fraunhofer IFAM zu definieren und damit perspektivisch die langfristigen Schwerpunkte sowie die Stabili- tät des Instituts sicherzustellen. Der Strategie kommt die Aufgabe zu, die Kompetenzen des Instituts mit den externen Anforderungen abzugleichen und auf dieser Basis zielge- richtet weiterzuentwickeln. Darüber hinaus sollen die Ziele sinnstiftend und handlungs- weisend für die Mitarbeitenden sein. Worin liegen die Herausforderungen in der Umsetzung der Ziele? Um die Ziele des Instituts möglichst gut und vollständig umsetzen zu können, bedarf es des Engagements und der Tatkraft aller Mit- arbeitenden. Die Institutsleitung macht nicht nur Vorgaben, sondern beteiligt sich aktiv an der Realisierung der Ziele. Diese müssen mit konkreten Maßnahmen und Zeitplänen hin- terlegt werden. Darüber hinaus sind regelmä- ßige interne Evaluierungen notwendig, um die Zielerreichung zu verfolgen und nötige Anpassungen vorzunehmen. Welche Themen haben in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen? Alle Forschungsthemen mit Bezug zur Nach- haltigkeit und zur Ressourcenschonung haben deutlich an Bedeutung und Aufmerksamkeit gewonnen. Neben beispielsweise klassischen Themen des Leichtbaus sind Fragen der Kreis- laufwirtschaft, des Umweltschutzes sowie einer nachhaltigen Energieversorgung deut- lich in den Vordergrund gerückt. Which developments and changes were addressed in the 2022 strategy process? The boundary conditions have changed, sometimes dramatically, for Fraunhofer IFAM in recent years. No one in the world was well prepared for the occurrence of a pandemic. The global shortage of raw materials and energy not only affects our everyday lives, but also our research activities. And beyond that, advancing climate change is having a major influence on the design and direction of our projects. These and other trends have been anchored in the institute’s strategy and linked to existing competencies. What are the overarching goals of the strategy process? Strategy processes serve to define the medium- term orientation of Fraunhofer IFAM and thus to ensure the long-term focus and stability of the institute. The strategy has the task of aligning the institute’s competencies with external requirements and developing them further in a targeted manner on this basis. In addition, the goals should be meaningful and guide the actions of the employees. What are the challenges in implementing the goals? To be able to implement the institute’s goals as well and as completely as possible, the commitment and drive of all employees is required. The institute’s management not only sets targets, but also actively participates in the realization of the goals. These must be backed up with concrete measures and time schedules. In addition, regular internal evaluations are necessary to monitor the achievement of goals and to make necessary adjustments. Which topics have gained in importance in recent years? All research topics related to sustainability and resource conservation have gained significant- ly in importance and attention. In addition to, for example, classic topics in lightweight construction, issues relating to the circular economy, environmental protection and a sustainable energy supply have clearly come into focus. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ strategieprozess-2022 Prof. Dr. Bernd Mayer Kurzvita Short vita Prof. Dr. Bernd Mayer ist Institutsleiter am Fraunhofer IFAM und Lehrstuhlinhaber für »Polymere Werkstoffe« an der Universität Bremen. Die Forschung seines Institutsbereichs trägt insbesondere zur Entwicklung neuer poly- merer Werkstoffe und ressourcenschonender Fertigungsprozesse bei. Prof. Dr. Bernd Mayer is director at Fraunhofer IFAM and professor for “Polymer- ic Materials” at the Uni- versity of Bremen. His institute department contributes in particu- lar to the development of new polymeric materials and resource- saving manufacturing processes. 23

Technologietrends Technology trends Die Luftfahrt in Europa muss bis 2050 klimaneutral sowie nachhaltig sein, und das entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Um dies zu erreichen, müssen ab 2035 klimaneutrale Flugzeuge zur Verfügung stehen. Zentrale Voraussetzung hierfür sind auch neue Materialien und Fertigungsverfahren. Aviation in Europe must be climate neutral and sustainable along the entire value chain by 2050. To achieve this, climate neutral aircraft must be available from 2035. New materials and manufacturing processes are also a key prerequisite for this. Mit dem Ziel einer nachhaltigen Luftfahrt- industrie von morgen forscht das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Partnern in unter- schiedlichen Bereichen vom Material über die Fertigungstechnik bis zur Anwendung für klimafreundliche Flugzeuge. Forschungs- aktivitäten in diesem Feld umfassen bei- spielsweise ressourceneffiziente Lackier- verfahren, mobile Spannfelder für große Flugzeugstrukturen und neue Montageansät- ze für Helikopter. Lackierprozesse von Flugzeugstrukturen sind zentraler Bestandteil der Fertigungskette. Auch im weiteren Lebenszyklus des Flug- zeugs spielen diese eine Rolle, da die Lackie- rung in gewissen Wartungsintervallen sowie im Rahmen von Reparaturen regelmäßig erneuert wird. Im Zusammenhang mit dem vom BMWK geförderten Forschungsprojekt BELLISSIMA sollen sowohl Prozesszeiten With the aim of creating a sustainable aviation industry of tomorrow, Fraunhofer IFAM is collabo- rating with partners to conduct research in a variety of areas ranging from material and manu facturing technology to application for climate friendly aircraft. Research activities in this field include, for example, resource efficient painting processes, mobile holding fixtures for large aircraft structures, and new assembly approaches for helicopters. Painting processes for aircraft structures are a central component of the production chain. They also play a role in the further life cycle of the aircraft, as the paint is regularly renewed at certain maintenance intervals and as part of repairs. In context of the BELLISSIMA research project funded by the BMWK, both process times and paint quantities are to be reduced by means of demand-oriented digitized laser paint stripping, automated pretreatment processes and edge-sharp painting processes. 24 Forschung für die nachhaltige Luftfahrt von morgenResearch for tomorrow’s sustainable aviationInnovative Fertigungsverfahren für klimaneutrale FlugzeugeInnovative manufacturing processes for climate-neutral aircraft

» Die klimafreundliche Luftfahrt von morgen benötigt neue Werkstoffe und Fertigungstechnologien.« als auch eingesetzte Lackmengen durch eine bedarfsgerechte digitalisierte Laser-Ent- lackung, automatisierte Vorbehandlungs- prozesse und kantenscharfe Lackierprozesse reduziert werden. Nebenzeiten in der Flugzeugfertigung und -montage sind zu einem großen Teil auf Hand- habungs- und Ausrichtprozesse in Fertigungs- anlagen zurückzuführen. Sie verlängern die Durchlaufzeiten unnötig und machen die Fertigungskette hierdurch auch ökologisch betrachtet ineffizienter. Im Rahmen des vom BMWK geförderten Verbundprojekts UniFix entwickelte das Fraunhofer IFAM mit Koope- rationspartnern ein mobiles Spannfeld, das Flugzeugstrukturbauteile flexibel aufnimmt, formgebend exakt ausrichtet und automati- siert zwischen Produktionsanlagen transpor- tiert. So lässt sich Produktivität, Effizienz und Wirtschaftlichkeit signifikant steigern. Non-productive times in aircraft manufac- turing and assembly are significant due to hand ling and alignment processes in produc- tion lines. They thus unnecessarily extend throughput times and make the production chain more inefficient, also from an ecological point of view. As part of the UniFix joint proj- ect funded by the BMWK, Fraunhofer IFAM and its cooperation partners have developed a mobile holding fixture which flexibly picks up aircraft structural components, aligns them precisely in terms of shape and transports them automatically between the work sta- tions. This significantly increases productivity, efficiency, and cost-effectiveness. 25 Tomorrow’s climate-friendly aviation will require new materials and manufacturing technologies.«

Effizienzsteigernde Flow-Line-Fertigung von CFK-Großbauteilen Efficiency-enhancing flow-line production of large CFRP components Ein Meilenstein in Richtung agile Produk- tionstechnologien für gewichtsreduzierende CFK-Großstrukturen im 1:1-Maßstab für den Flugzeugbau ist das Ergebnis des vom Bun- desministerium für Wirtschaft und Klima- schutz (BMWK) geförderten Verbundprojekts »UniFix«: ein mobiles Spannfeld, das Bauteile, wie Seitenleitwerke oder Landeklappen, von bis zu acht Metern Länge flexibel aufnehmen, formgebend exakt ausrichten und automa- tisiert zwischen den Produktionsanlagen transportieren kann. So lässt sich z. B. eine Bearbeitungsanlage von zeitaufwendigen, nichtwertschöpfenden Nebentätigkeiten erheblich entlasten, da das Spannfeld im Vor- feld mit dem exakt ausgerichteten Großbau- teil verschiedene Prozessstationen passiert, an denen vorbereitende Arbeiten parallel und simultan erfolgen können. Die Vorteile der fließenden Fertigung liegen vor allem in der Reduktion von manuellen Handlingsoperationen und Nebenzeiten. Dazu kommen Effizienzsteigerungen durch Spezialisierung der einzelnen Anlagen, verringerte Durchlaufzeiten aufgrund harmonisierter Taktzeiten sowie eine damit einhergehende Reduktion von Puffer- beständen und schnellere Reaktion auf Prozessabweichungen. A milestone in terms of agile production tech- nologies for weight-reducing large CFRP struc- tures on a 1:1 scale for aircraft construction is the result of the joint UniFix project funded by the German Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action (BMWK): a mobile holding fixture that can flexibly pick up com- ponents, such as aircraft tail planes or landing flaps, up to eight meters in length, accurately align them according to shape and automatical- ly transport them between workstations. This allows machining systems to be considerably relieved of time-consuming, non-value-adding secondary activities, as the holding fixture with the precisely aligned large component can pass through various process stations in advance, where preparatory work can be carried out in parallel and simultaneously. The advantages of flow-oriented manufacturing lie primarily in reducing manual handling oper- ations and non-productive times. In addition, there are efficiency gains through specialization of the individual plants, reduced throughput times due to harmonized cycle times, as well as an associated decrease in buffer stocks and faster reaction to process deviations. Projektleitung Project management Christoph Brillinger, M.Sc. +49 4141 78707-257 christoph.brillinger@ifam.fraunhofer.de Video ansehen Watch video https://s.fhg.de/89K 26

Technologietrends Technology trends Auch derzeit primär manuell ausgeführte toleranzausgleichende Maßnahmen im Rahmen der Strukturmontage, sogenannte Shim-Prozesse, haben negativen Einfluss auf die Effizienz von Montageanlagen. Ansätze, um dies zu verbessern, werden aktuell in dem vom BMWK geförderten Verbundprojekt COBAIN am Beispiel von Helikopterstrukturen untersucht. Zentraler Ansatz ist eine messtechnische Erfassung der Bauteilgeometrie, die als Input für eine virtuelle Montage genutzt wird, um den individuellen Spalt zwischen den Füge- partnern zu ermitteln. Hierdurch kann ein passgenauer Shim-Prozess erfolgen, der die geometrische Individualität der Füge- partner ausgleicht und sie in einem Zug montierbar macht. Tolerance-compensating measures in the context of structure assembly, so-called shim processes, which are currently primarily carried out manually, also have a negative influence on the efficiency of assembly systems. Approaches to improve this are currently being investigated in the joint COBAIN project, which is funded by the BMWK and uses helicopter structures as an example. The central approach is a metrologi- cal measurement of the component geometry, which is used as input for a virtual assembly to determine the individual gap between the joining partners. This enables a precisely fitting shim process that compensates for the geo- metric individuality of the joining partners and enables assembly in a single step. Autoren Authors: Christoph Brillinger, Nicolai Lützen Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ nachhaltige-luftfahrt-von-morgen Ihr Kontakt Your contacts Dr.-Ing. Simon M. Kothe Geschäftsfeldleiter Luftfahrt Head of Business Unit Aviation +49 421 2246-582 simon.kothe@ ifam.fraunhofer.de Dr. Dirk Niermann Bereichsleiter Automatisierung und Produktionstechnik Head of Automation and Production Technology +49 4141 78707-101 dirk.niermann@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 27 Are you interested? Just contact us!

Interview Neuartige Anwendungen von PM und AM Emerging applications of PM and AM Material und Technologieentwicklungen für die Zukunft Material and technology developments for the future Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber Kurzvita Short vita Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber leitet den Standort in Dresden und ist Mitglied der Instituts- leitung des Fraunhofer IFAM. 2022 erhielt er den Ruf zur Professur für Pulvermetallurgie an der TU Dresden. Mit seinem Know-how treibt er v. a. die Bereiche Mobilität, Medizintechnik und Energietechnik voran. Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber is head of the Dresden site and a member of the Fraunhofer IFAM institute manage- ment.In 2022, he accepted the appointment to the professorship for powder metallurgy at the TU Dresden. With his know- how, he is primarily advancing fields of mo bility, medical tech- nology and energy technology. 28 Wo sehen Sie die Potenziale von Pulver metallurgie und additiver Fertigung im Speziellen für die Herausforderungen unserer Zeit? Die großen Herausforderungen der Energie- wende und der Wandel in der Mobilität sowie nicht zuletzt die Anforderungen in der Medizintechnik erfordern neue techni- sche Lösungen unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit und Resilienz. Der Werkstoff- und Fertigungstechnik kommt dabei eine Schlüsselrolle zu. Die spezifischen Freiheits- grade der Pulvermetallurgie und der additi- ven Fertigung hinsichtlich Werkstoffvielfalt und Designfreiheit bei der Bauteilgestaltung können und werden innovative Lösun- gen für die genannten Herausforderungen hervorbringen. Welche Entwicklungen des Fraunhofer IFAM spielen für Sie dabei eine besondere Rolle? Unsere Aktivitäten in der Werkstoffent- wicklung und den Fertigungstechnologien konzentrieren sich im Schwerpunkt auf die Bereiche Energie, Mobilität und Medizin. So arbeiten wir intensiv an der Weiterentwick- lung der Wasserelektrolyse zur effizienten Herstellung von grünem Wasserstoff. Aber nicht nur die Wasserstoffherstellung, sondern auch die Speicherung wird über den Erfolg einer Wasserstoffwirtschaft entscheiden. Unsere Arbeiten zur Feststoffspeicherung werden hierzu einen Beitrag liefern. Pul- vermetallurgische Verbundwerkstoffkon- zepte stellen einen Schlüssel für eine hohe Where do you see the potential of powder metallurgy and additive manu- facturing in particular for the challenges of our time? The major challenges of the energy transition and the change in mobility, along with the requirements in medical technology, call for new technical solutions that take sustainability and resilience into account. Materials and pro- duction technology have a key role to play here. The specific flexibility of powder metallurgy and additive manufacturing regarding material diver- sity and design freedom in component design can and will produce innovative solutions for the challenges mentioned. Which developments of Fraunhofer IFAM play a special role for you? Our activities in material development and manufacturing technologies mainly focus on the areas of energy, mobility, and medicine. We are working intensively on the further development of water electrolysis for the efficient production of green hydrogen, for example. However, it is not only hydrogen production but also storage that will determine the success of a hydrogen

» Wir entwickeln Lösungen mit Fokus auf Energie, Mobilität und Medizin.« Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber, Institutsleiter/Director, Fraunhofer IFAM Speicherdichte und für das notwendige thermische Management bei der Hydrierung und Dehydrierung dar. Zunehmend in den Blickpunkt tritt die Abwärmenutzung. Dies adressieren wir mit Arbeiten zu Wärmespei- chern und Thermoelektrik. In der Mobilität sind Entwicklungen von Leichtbauwerkstoffen zu nennen, z. B. zur Verschleißreduktion und damit für eine Lebensdauererhöhung von Bremssystemen oder zur Schwingungsre- duktion u. a. im Maschinenbau. Das Fraunhofer IFAM möchte mit der Konferenz EMATec 2023 erstmals die internationalen Aktivitäten in diesem Bereich zusammenbringen. Weshalb sollte man diese Veranstaltung in Dresden nicht verpassen? Mit der EMATec soll ein regelmäßiges Forum geschaffen werden, bei dem der interdiszi- plinäre Austausch zwischen Anwendern, Produzenten und Entwicklung gefördert wird und eine Keimzelle für innovative pulverme- tallurgische Lösungen der Zukunft geschaf- fen wird. Seien Sie Teil dieses Austausches. Ich freue mich auf Ihr Kommen. economy. Our work on solid-state storage will contribute to this. Powder metallurgical composite concepts are a key for high storage density and for the necessary thermal man- agement during hydrogenation and dehydro- genation. Increasing attention is being paid to waste heat utilization. We are addressing this with work on heat storage and thermoelec- trics. In the field of mobility, developments in lightweight materials are worth mentioning, e.g., for reducing wear and thus increasing the service life of braking systems or for reducing vibrations in mechanical engineering. With the EMATec 2023 conference, Fraunhofer IFAM would like to bring together international activities in this field for the first time. Why should this event in Dresden not be missed? The aim of EMATec is to create a regular forum that promotes interdisciplinary exchange between users, manufacturers and develop- ment and creates a nucleus for innovative powder metallurgical solutions of the future. Be part of this exchange. I look forward to seeing you there. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ neuartige-anwendungen-pm-am 29 We develop solutions with a focus on energy, mobility and medicine.«

Technologietrends Technology trends Für die Energiewende spielt das Thema Wärme eine große Rolle. Im Vergleich zu dezentralen Heizungsanlagen ermöglicht eine zentrale Wärmeerzeugung im Verbund mit einem Wärmenetz die Einbindung von erneuerbaren Wärme quellen und ist insbesondere in verdichteten Stadtgebieten eine kostengünstige Alternative. Die Planung und der Ausbau der leitungsgebundenen Wärmeversorgung hat eine entsprechend hohe Relevanz für die Energiewende. District heating plays a major role in the energy transition. Compared to decentralized heating systems, centralized heat generation in conjunction with a heat network enables the integration of renewable heat sources and is a cost-effective alternative, especially in densely populated urban areas. Planning and expanding of the piped heat supply is therefore essential for the energy transition. Der Wärmesektor ist energieintensiv und ein zentraler Faktor für die Erreichung der Klima- schutzziele. Leitungsgebundene Wärmenetze weisen zahlreiche Vorteile auf, die für eine zukunftsfähige Wärmeversorgung not- wendig sind. Insbesondere ermöglichen sie eine gesteigerte Effizienz und den stärkeren Einsatz erneuerbarer Energieträger in der Wärmeversorgung und leisten damit einen Beitrag zur Senkung des CO2-Ausstoßes bzw. zum Erreichen der Klimaneutralität. The heating sector is energy-intensive and a key factor in achieving climate protection targets. Piped heat supplies have numerous advantages that are necessary for a sus- tainable heat supply. They enable increased efficiency and greater use of renewable energy sources in heat supply, thus con- tributing to reducing CO2 emissions or achieving climate neutrality. Wärmenetze für eine nachhaltigere WärmeversorgungHeat networks for a more sustainable heat supplyVerstärkte Nutzung erneuerbarer Energien durch FernwärmeIncreased use of renewable energies through district heating

» Wärmenetze ermöglichen die effiziente Einbindung von erneuerbaren Energien und Abwärmepotenzialen.« Zu den Vorteilen von Fernwärmenetzen zählen u. a.: Nutzung von Abwärmepotenzialen (Industrie, Abwasser) und Kraft-Wärme- Kopplung Großskalige Einbindung natürlicher Wärmequellen, z. B. durch (Groß-)Wärme- pumpen (Luft, Geothermie, Gewässer) Effiziente Wärmebereitstellung in hoch- verdichteten Regionen bei geringem Platzbedarf Einfache (sukzessive) Umstellung auf erneuerbare Energieträger bei geringeren Investitionskosten Unterstützung von Sektorenkopplung durch Speicherpotenziale The advantages of district heating networks include: Utilization of waste heat potentials (industry, waste water) and combined heat and power generation Large-scale integration of natural heat sources, e.g. through (large-scale) heat pumps (air, geothermal, water) Efficient heat supply in high-density regions with low space requirements Easy step-by-step conversion to renewable energy sources with lower investment costs Support of sector coupling through storage potentials Effiziente Wärmenetze mithilfe von Potenzialanalysen etablieren Um einen wirtschaftlichen Betrieb von Wärmenetzen zu gewährleisten, ist die Planung hinsichtlich Investitions- und Betriebskosten enorm wichtig. Die Anzahl der Anschlüsse sowie die mögliche Absatz- menge im Verhältnis zum notwendigen Leitungsausbau im Versorgungsgebiet sind dabei entscheidende Faktoren. Vor dem Hintergrund der aktuellen Umstruk- turierungen am Wärmemarkt sind daher Potenzialanalysen von großer Bedeutung. Hier unterstützt das Fraunhofer IFAM mit einem umfangreichen Angebot auf kleinräumiger Ebene unter Einbindung 31 Heat networks enable the efficient integration of renewable energies and waste heat potentials.«

Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ waermenetze-nachhaltigere- waermeversorgung geografischer Informationssysteme z. B. mit Bestands- und Potenzialanalysen, Berech- nungen von Wärmegestehungskosten, Definition von Vorranggebieten sowie der Erarbeitung eines Zielszenarios in Hinblick auf Klimaneutralität. Diese Analysen erfüllen die Ansprüche einer kommunalen Wärmeplanung. Erkenntnisse aus den Analysen werden in eine Wärmewendestrategie überführt und Empfehlungen abgeleitet. Dementspre- chend ist eine durchgehend kompetente Unterstützung zur Ableitung gegeben, von der Bestandsanalyse bis zum Entwickeln der Wärmewendestrategie. Den Weg zu einer nachhaltigeren und vor- ausschauenden Wärmeversorgung unter- stützen unsere Expertinnen und Experten durch ihre ganzheitliche Betrachtung der Potenziale eines Aus- oder Neubaus lei- tungsgebundener Wärmeversorgung sowie Einbindungsmöglichkeiten regenerativer Wärmequellen. Autoren Authors: Felix Horch, André Schlott, Hannes Kuhlmann Establishing efficient heating networks with the help of potential analyses To ensure the economic operation of heating networks, planning is enormously important with regard to investment and operating costs. The number of connections as well as the possible sales volume in relation to the necessary pipeline expansion in the supply area are decisive factors. In view of the current restructuring of the heating market, potential analyses are of immense importance. Fraunhofer IFAM with a comprehensive range of services at the small- scale level using geographic information sys- tems, such as inventory and potential analyses, calculations of heat production costs, definitions of priority areas, and the development of a target scenario for climate neutrality. These analyses meet the requirements of district heat planning. Researchers transfer the findings from the analyses are into a heat transition strat- egy and derive recommendations. They provide competent support throughout, from the anal- ysis of the existing situation to the development of the heat transition strategy. Our experts support the path to a more sustain- able and forward-looking heat supply by taking a holistic view of the potential of expanding or building new piped heat supply systems and integrating renewable heat sources. Ihr Kontakt Your contacts Dr.-Ing. Florian Sayer Geschäftsfeldleiter Energie Head of Business Unit Energy +49 421 2246-640 florian.sayer@ifam.fraunhofer.de Karen Janßen Gruppenleiterin Energiesystemanalyse Group Manager Energy System Analysis +49 421 2246-7024 karen.janssen@ifam.fraunhofer Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 32 Are you interested? Just contact us!

Technologietrends Technology trends Innovative Deckenelemente verbessern Dynamik von Flächenheizungen Innovative ceiling elements improve dynamics of surface heating systems In the Hybrid-FHKL project, a new type of surface heating and cooling system was devel- oped, which also performs air conditioning functions. By using cellular metallic structures, the temperature ripple at the surface could be significantly improved. Integrated venti- lation channels allow fresh air to be locally preconditioned for the space to meet global and local comfort criteria. Researchers built and evaluated demonstrators using numerical simulations and experimental investigations. They provided functional proof of the hybrid element was provided, and it and classified it energetically to existing systems. In the requested follow-up project Hybrid-FHKL- Praxis, the hybrid elements will be subjected to a field test under real conditions, which will take place at the Fraunhofer IFAM in Dresden. The field test will provide reliable information on the system integration of the element and its influence on the indoor climate based on assessments by the room users. Im Projekt Hybrid-FHKL wurde ein neuarti- ges Flächenheiz- und -kühlsystem entwickelt, welches zusätzlich Funktionen der Luftkon- ditionierung übernimmt. Durch den Einsatz zellularer metallischer Strukturen konnte die Temperaturwelligkeit an der Oberfläche deutlich verbessert werden. Durch integrierte Lüftungskanäle kann die Frischluft für den Raum lokal vorkonditioniert werden, um globale und lokale Behaglichkeitskriterien einzuhalten. Demonstratoren wurden gebaut und mittels numerischer Simulationen und experimenteller Untersuchungen evalu- iert. Der Funktionsnachweis des hybriden Elements wurde erbracht und es wurde zu bestehenden Systemen energetisch ein- geordnet. Im beantragten Nachfolgeprojekt Hybrid-FHKL-Praxis werden die hybriden Elemente einem Feldtest unter realen Bedin- gungen unterzogen. Der Feldtest findet in den Räumen des Fraunhofer IFAM in Dresden statt und soll belastbare Aussagen zur System- integration des Elements und dessen Einfluss auf das Raumklima durch Bewertungen der Raumnutzerinnen und -nutzer liefern. Projektleitung Project management Dr.-Ing. André Schlott +49 351 2537-435 andre.schlott@ifam-dd.fraunhofer.de 33

Technologietrends Technology trends Innovative Offshore-UAS-Lösungen Innovative offshore UAS solutions Campus zur Entwicklung und Erprobung von OffshoreUAS und deren Einsatzkonzepten Campus for the development and testing of offshore UAS and their operational concepts Der ODCC – Offshore Drohnen Campus Cuxhaven – stellt einen Standort zur gemeinschaftlichen anwendungsorientier ten Entwicklung und Erprobung von OffshoreUAS (Unmanned Aircraft System, dt. Drohnen) und deren Einsatzkon zepten dar. Hierbei liegt der Fokus des Fraunhofer IFAM auf Fragestellung der Wartung und Inspektion sowie Instand haltung und Überwachung wichtiger maritimer Strukturen einschließlich regulatorischer Rahmenbedingungen. The ODCC — Offshore Drone Campus Cuxhaven — is a location for the joint application-oriented development and testing of offshore UAS (Unmanned Aircraft Systems) and their operational concepts. The focus of Fraunhofer IFAM is on questions of maintenance and inspection, as well as monitoring of important maritime structures including regulatory framework conditions. Ziel des Offshore Drohnen Campus Cuxhaven (ODCC) ist es, das große, bisher ungenutzte Potenzial für unbemannte Luftfahrtsysteme (UAS) bei der Substitution von manuellen Arbeiten im maritimen Dienstleistungssektor (z. B. Inspektionen, Vermessungen, Wartungen, Reparaturen, Transporten) auszuschöpfen. Autonome Langzeitinspektionen durch UAS an beispielsweise Offshore-Windenergieanlagen können erhebliche Kostensenkungen erzielen. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Steigerung der Nachhaltigkeit bei der Energieerzeugung durch Einsatz elektrisch angetriebener Flug- geräte im Gegensatz zu bemannten Helikop- tern mit Verbrennungsmotor. Um dieses Ziel zu erreichen, werden am neuen Standort des Fraunhofer IFAM in Cuxhaven verschiedene Aspekte zur Umsetzung adressiert. Lösungen für maßgeschneiderte Missionen Um den individuellen Anforderungen gerecht zu werden, muss das UAS missions- abhängig konfiguriert und die Möglichkeiten der Energieversorgung untersucht werden. Dabei ist die Gegenüberstellung von Batterie- systemen, Verbrennungsmotoren (Treib- stoffhybrid-Antrieb) und Brennstoffzellen (Wasserstoffhybrid-Antrieb) von großem Interesse. The goal of the Offshore Drone Campus Cuxhaven (ODCC) is to exploit the large, yet untapped potential for unmanned aerial systems (UAS) in substituting manual work in the mari- time service sector (e.g., inspections, surveys, maintenance, repairs, transports). Autonomous long-term inspections by UAS on offshore wind turbines, for example, can achieve significant cost reductions. Another important point is to increase sustainable energy production by using electrically powered aircraft instead of manned helicopters with combustion engines. To achieve this goal, various aspects are being addressed for implementation at the new Fraunhofer IFAM site in Cuxhaven. Solutions for customized missions In order to meet the individual requirements, it is important to configure the UAS depend- ing on the mission and investigate the various options for energy supply. Here, the focus is on comparing battery systems, combustion engines (fuel hybrid propulsion) and fuel cells (hydrogen hybrid propulsion). In the field of components, fault-tolerant drive systems have to enable safe maneuvering due to the demanding offshore conditions. Functioning material protection concepts are 34

Vereisungsschutz von Windenergie- anlagen mithilfe von Drohnen Using drones to protect wind turbines against icing Vereisung ist ein wesentliches Problem für die reibungslose Funktionalität von Windenergie- anlagen. Wenn z. B. Rotorblätter vereisen, führt das zu massiven Ertragseinbußen sowie zu Verschleiß und Gefährdung von Menschen in der Nähe der Anlagen. Im Projekt TURBO wird das Auftragen eines temporären Verei- sungsschutzes mittels einer Drohne erforscht. Ziel ist es, Drohnen für Inspektions-, War- tungs- und Reparaturarbeiten mit geringem Aufwand effektiv einzusetzen. Neben diesem konkreten Anwendungszweck werden die Grundlagen für mobile Beschichtungsein- richtungen bei weiteren Anwendungen für zum Teil schwer zugängliche Bereiche gelegt. Der Fokus der Arbeiten am Fraunhofer IFAM liegt auf den Wechselwirkungen aus Droh- nenflug (z. B. Stabilität, Positionsgenauigkeit, Rotorenabwind), robuster Auftragstechnik (z. B. Gewicht, Mechanismus) sowie Material- eigenschaften (z. B. Umweltverträglichkeit, Viskosität, Anti-Eis-Funktion). Projektleitung Project management Marcel Sieben +49 421 2246-7412 marcel.sieben@ifam.fraunhofer.de Icing is a major problem for the proper func- tioning of wind turbines. If rotor blades ice up, for example, this leads to massive yield losses as well as causing wear and tear and endan- gering people in the vicinity of the turbines. The TURBO project researches the applica- tion of temporary anti-icing protection using drones. The goal is to effectively use drones for inspection, maintenance and repair work with little effort. In addition to this specific application, the project lays the foundation for mobile coating equipment in other applica- tions for difficult-to-access areas. The work at Fraunhofer IFAM focuses on the interac- tions of drone flight (e.g., stability, positional accuracy, rotor downwind), robust application techno logy (e.g., weight, mechanism) and material properties (e.g., environmental com- patibility, viscosity, anti-icing function). Vorhaben-Nr. / Project number: 21718 N Antrags-Nr. / Application number: N06535/20 36

Im Bereich der Komponenten ist es wich- tig, dass hier aufgrund der anspruchsvollen Offshore-Bedingungen fehlertolerante Antriebssysteme ein sicheres Manövrieren ermöglichen. Funktionierende Material- schutzkonzepte sind essenziell, damit elek- trische Komponenten sowie Konstruktions- bauteile der stetigen Salzfracht, der hohen Luftfeuchtigkeit sowie der UV-Belastung standhalten können. Auch die Kompatibili- tät der Endeffektoren und Sensorsysteme mit dem Offshore-UAS wird erforscht. Für den sicherheitsbasierten Ansatz der kom- merziellen Anwendung von Offshore-UAS ist eine kontinuierliche Flugüberwachung und eine jederzeit sichergestellte Flugsteuerung von höchster Bedeutung. Darin inbegriffen sind z. B. Ansätze für Kollisionsvermeidungs- systeme, redundante Kommunikations- und Steuerungseinheiten, Navigation entlang einer Struktur unter variablen Umweltbe- dingungen und Landen auf (automatisierten) schwimmenden Plattformen. Cuxhaven idealer Standort für Forschungsarbeiten Der Campus in Cuxhaven, dem Zentrum der deutschen Offshore-Industrie, bündelt Kompetenzen von Industrie und Forschungs- einrichtungen »unter einem Dach«. Neben Flugerprobungs-, Büro- und Werkstattflächen für z. B. elektrotechnische Arbeiten steht auch ein 3D-Drucker zur Verfügung, um eine schnelle Prototypenfertigung u. a. von End- effektoren umzusetzen. essential to ensure that electrical and structural components can withstand the constant salt load, high humidity and UV exposure. The com- patibility of the end effectors and sensor systems with the offshore UAS is also being researched. For the safety-based approach to commercial application of offshore UAS, continuous flight monitoring and guaranteed flight control is of paramount importance. This includes solutions for collision avoidance systems, redundant commu- nication and control units, navigation along a structure under variable environmental conditions and landing on (automated) floating platforms. Cuxhaven is ideal location for research The campus in Cuxhaven, the center of the German offshore industry, bundles expertise of industry and research institutions “under one roof”. In addition to flight test, office, and work- shop space for electrical engineering work for example, a 3D printer is also available to imple- ment rapid prototype production, including end effectors. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ innovative-offshore-uas- loesungen Ihr Kontakt Your contacts Dipl.-Phys. Kai Brune Leiter Qualitätssicherung und Cyber-Physische Systeme Head of Quality Assurance and Cyber-Physical Systems +49 421 2246-459 kai.brune@ifam.fraunhofer.de Dr. Hanno Schnars Geschäftsfeldleiter Maritime Technologien Head of Business Unit Maritime Technologies +49 421 2246-7376 hanno.schnars@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 37 Are you interested? Just contact us!

Technologietrends Technology trends Geringeres Risiko nach herzchirurgischen Operationen Reduced risk after cardiac surgery Selbstauflösende Schrittmachersonden sollen herkömmliche Sonden ersetzen Resorbable pacing leads to replace conventional leads Im Projekt »Resorbable Molybdenum Temporary Cardiac Electrodes«, kurz ReMoTe CarE, entwickeln Forschende des Fraunhofer IFAM gemeinsam mit der medizinischen Fakultät der TU Dresden selbstauflösende Schrittmachersonden. Mit diesem neuartigen Ansatz können die Risiken nach herzchirurgischen Operationen deutlich reduziert werden. In the “Resorbable Molybdenum Temporary Cardiac Electrodes” project or short ReMoTe CarE, researchers of Fraunhofer IFAM together with the Faculty of Medicine Carl Gustav Carus, TU Dresden, are developing resorbable pacing leads. This novel approach can significantly reduce risk factors after cardiac surgery. 38

» Molybdän bringt mehrere große Vorteile mit sich.« Häufig treten nach herzchirurgischen Operationen Herzrhythmusstörungen auf. Diese werden klassisch mit externen Schritt- machern und vorübergehend auf der Herz- oberfläche aufgenähten (epikardialen) Schrittmachersonden behandelt. Das birgt per se mehrere Gefahren: Durch das manuelle Herausziehen der herkömmlichen Sonden können Komplikationen auftreten, da die Leitungen mitunter mit dem Gewebe ver- wachsen. Werden die Sonden gekappt und bleiben im Körper, besteht das Risiko von Infektionen oder Verlagerungen der Reste im Körper, was weitere Operationen erforderlich machen kann. Im Projekt ReMoTe CarE, das vom Else Kröner Fresenius Zentrum für Digitale Gesundheit in Dresden gefördert wird, verfol- gen die Forschenden deshalb ein völlig neues Konzept: Bioresorbierbare Schrittmacher- sonden, die bewusst im Körper verbleiben und sich innerhalb einer bestimmten Zeit auflösen, sollen künftig die herkömmlichen Sonden ersetzen. Als Basis dient das Metall Molybdän, das mehrere Vorteile mit sich Postoperative cardiac arrhythmias are common after cardiac surgery. They are routinely treated with external pacemakers and tem- porary pacing leads that are prophylactically implanted at the time of surgery. This is inher- ently associated with several risks: Manually extracting conventional stainless steel pacing leads can result in complications as the wires can, in some cases, resist extraction due to tissue in-growth. However, if the leads are cut and left in the body, there is a risk of infection and migration. In case of migration, revision surgery may be required. In the ReMoTe CarE project, which is funded by the Else Kröner Fresenius Center for Digital Health in Dresden, researchers are investi- gating a completely new approach: In the future, bioresorbable leads that can be left in the body and then disappear by resorption after a defined period are expected to replace conventional leads. This approach is based on the use of the metal molybdenum (Mo), which offers several advantages. Molybde- num degrades uniformly in the body and is biocompatible, as Fraunhofer IFAM and 39 Molybdenum brings several great advantages.«

Im Anschluss an die postope- rative Überwachungsperiode von wenigen Tagen können die resorbierbaren Schritt- machersonden im Körper ver- bleiben und werden langsam abgebaut. After the postoperative moni- toring period, which lasts a few days, the resorbable pacing leads can remain in the body, where they slowly degrade. Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/ geringeres-risiko-nach- herzchirugischen-ops Resorption im Körper EN Resorption im Körper bringt. Molybdän degradiert gleichmäßig im Körper und es ist biokompatibel, wie das Fraunhofer IFAM und die TU Dresden im Vor- gängerprojekt QUA DEMOS zeigten. Zudem hat Molybdän eine hohe mechanische Festig- keit und gute elektrische Leitfähigkeit. Zusätz- lich wird es mit ebenfalls abbaubaren Biopoly- meren beschichtet, um die elektrischen Leiter vom umgebenden Gewebe zu isolieren. Am Fraunhofer IFAM werden diese Mate- rialien hinsichtlich ihrer mechanischen, elektrischen und Degradationseigenschaften untersucht und optimiert. Hier entstehen die Demonstratoren – Litzen aus feinen Metall- drähten, die mit den Biopolymeren beschich- tet werden. Diese werden dann in präklini- schen Studien an der medizinischen Fakultät der TU Dresden erprobt. Ziel ist es, die bislang mit epikardialen Schrittmachersonden verbundenen Kompli- kationen zu vermeiden. Damit erfahren nicht nur Patientinnen und Patienten eine große Erleichterung, sondern auch Gesundheits- personal und Gesundheitssystem könnten erheblich entlastet werden. Externer Schrittmacher EN Externer Schrittmacher TU Dresden have demonstrated in the earlier QUA DEMOS project. Molybdenum also has high mechanical strength and good electrical conductivity. For use in bioresorbable pacing leads, it is coated with resorbable biopoly- mers to electrically insulate the leads from the surrounding tissue. Fraunhofer IFAM is testing and optimizing the mechanical, electrical and degradation proper- ties of the materials used. The institute is also responsible for manufacturing the demon- strators — strands of fine metal wires that are coated with biopolymers. The demonstrators are then tested in preclinical studies at the Faculty of Medicine at TU Dresden. The objective is to avoid the complications associated with non-resorbable pacing leads. This would not only provide great relief to patients but also significantly relieve the burden on both healthcare professionals and the healthcare system. Autoren Authors: Dr.-Ing. Georg Pöhle Ihr Kontakt Your contacts Dr. Kai Borcherding, MBA Geschäftsfeldleiter Medizin technik und Life Sciences Head of Business Unit Medical Technology and Life Sciences +49 421 2246-678 kai.borcherding@ifam.fraunhofer.de Dr.-Ing. Georg Pöhle Geschäftsfeldleiter Medizin- technik und Life Sciences Head of Business Unit Medical Technology and Life Sciences +49 351 2537-421 georg.poehle@ ifam-dd.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 40 Are you interested? Just contact us!

Technologietrends Technology trends Umweltschonende Desinfektion ohne chemische Zusätze Environmentally friendly disinfection without chemical additives As part of the “Mobile Disinfection” (MobDi) project, Fraunhofer IFAM in Stade, Germany, developed an autonomous robot for automated cleaning in public transport vehicles. The existing different materials and the characteristics of the objects to be cleaned were a great challenge. Within the research network, the effectiveness of different cleaning tools was investigated. The automated steam-suction method used by Fraunhofer IFAM, which uses dry steam at 180 °C and immediately removes the loosened contami- nants, has a decontamination rate of up to 99,9 percent, depending on the material. Tap water is used without any chemical additives. The de velopment of the modularly designed robot allows flexible adaptation and thus a demand- oriented selection of different cleaning techno- logies. An economic analysis of the research prototype also shows that the cleaning robot can compete with current manual cleaning activities. Im Rahmen des Projekts »Mobile Desinfek- tion« (MobDi) entwickelte das Fraunhofer IFAM in Stade einen autonomen Roboter zur automatisierten Reinigung in öffentlichen Verkehrsmitteln. Die vorhandenen unter- schiedlichen Materialien und die Beschaffen- heit der zu reinigenden Objekte stellten eine große Herausforderung dar. Innerhalb des Forschungsverbunds wurde die Wirksamkeit verschiedener Reinigungswerkzeuge unter- sucht. Das vom Fraunhofer IFAM eingesetzte automatisierte Dampf-Saug-Verfahren mit 180 °C heißem Trockendampf und soforti- gem Entfernen der angelösten Verunreini- gungen weist abhängig vom Material eine Dekontamination von bis zu 99,9 Prozent auf. Es kommt Leitungswasser ohne jegliche chemische Zusatzstoffe zum Einsatz. Die Ent- wicklung des modular konzipierten Roboters erlaubt eine flexible Adaption und damit eine bedarfsgerechte Auswahl verschiedener Rei- nigungstechnologien. Eine wirtschaftliche Betrachtung des Forschungsprototyps zeigt zudem, dass sich der Reinigungsroboter mit den aktuellen manuellen Reinigungs- tätigkeiten messen kann. Projektleitung Project management Dipl.-Ing. Björn Reichel +49 4141 78707-207 bjoern.reichel@ifam.fraunhofer.de Video ansehen Watch video https://s.fhg.de/FuEMobDiStade 41

Neue Materialien für den Gebrauch in maritimer Umgebung New materials for use in maritime environments Kleb und Dichtstoffe für Anwendungen an Land und unter Wasser Adhesives and sealants for applications on land and under water Das Fraunhofer IFAM forscht in Helgoland im Rahmen des BMBFgeförderten Projekts TransHyDE an der Entwicklung und dem Einsatz von neuen Materialien für den Transport und die Lagerung von grünem Wasserstoff und dessen Trägermedium. In einem anderen Projekt wird das Fraunhofer IFAM zum Thema »Steigerung der Festigkeit und Dauerhaftigkeit von Stahlklebungen im OffshoreBereich« ebenfalls vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Fraunhofer IFAM is conducting research in Helgoland on the development and use of new materials for the transport and storage of green hydrogen and its carrier medium. The German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) is also funding another Fraunhofer IFAM project on the topic of “Increasing the strength and durability of steel bonds in the offshore sector”. Technologien für den Wasserstofftransport Im Leitprojekt TransHyDE werden Tech- nologien zum Transport von Wasserstoff vorangetrieben. Modellhaft wird der Was- serstofftransport von einer Offshore-Wind- energieanlage (OWEA) bis zum Abnehmer auf dem Festland geplant, wobei zwischen der Insel Helgoland und dem Hambur- ger Hafen ein organisches Trägermaterial (LOHC) für den Transport eingesetzt wird. Neben den beteiligten Unternehmen und der Gemeinde Helgoland wirkt das Fraunhofer IFAM als Forschungspartner mit und befasst sich mit diversen Aufgabenstellungen, wie z. B. mit Untersuchungen, um mit neuarti- gen Beschichtungen einen Korrosions- und Bewuchsschutz von OWEA umweltfreund- licher zu ermöglichen. Barrierebeschich- tungen sollen die Wasserstoffdiffusion reduzieren. Ein Prüfsystem hinsichtlich Wasserstoffversprödung wird aufgebaut. Basierend auf den Herausforderungen zur Beständigkeit gegenüber dem LOHC- Medium, Wasserstoff und Druck konnten Kleb- und Dichtstoffe ausgewählt werden. Technologies for hydrogen transportation The TransHyDE lead project advances technologies for the transport of hydrogen. The model plans hydrogen transport from an offshore wind turbine generator OWTG to the customer on the mainland, using an organic carrier material (LOHC) is used for the transport between the island of Helgoland and the port of Hamburg. In addition to the companies participating and the municipality of Helgoland, Fraunhofer IFAM is involved as a research partner working on various tasks, such as investigations to enable more envi- ronmentally-friendly corrosion and fouling protection of using new types of coatings. Barrier coatings aim to reduce hydrogen diffusion. A test system regarding hydrogen embrittlement will be established. Adhesives and sealants could be selected based on their resistance to the LOHC medium, hydrogen and pressure. To test their resistance they are aged in the medium, followed by adhesion tests. The scientists also develop bonding concepts for reliable implementation in the field. This will provide a basic building block 43

Forschungsschiff »Joseph von Fraunhofer« – mobil und vernetzt forschen Research vessel “Joseph von Fraunhofer” — mobile and networked research Seit August 2021 hat das Fraunhofer IFAM das Forschungsschiff der Fraunhofer Gesellschaft, die »Joseph von Fraunhofer« übernommen. Dadurch ist das Institut in der Lage, unabhän- gig und ohne lange Vorlaufzeiten Forschungs- tätigkeiten im Testfeld vor Helgoland und in den küstennahen Gewässern der deutschen Nordsee durchzuführen. Es besitzt modernste Navigationstechnik und hat eine Reichweite von 300 Seemeilen. Durch die hohe Flexibili- tät des Schiffes ist es möglich, verschiedenste Forschungsarbeiten durchzuführen. An Bord befinden sich ein Werkstattraum, ein Lastkran mit einer Hublast von bis zu 450 kg sowie ein Tenderboot. Durch zwei Antriebsmaschinen sowie die Bug- und Heckstrahlruder ist das Schiff äußerst manövrierfähig. Zudem bietet die breite Plattform am Heck gute Ein- und Ausstiegsmöglichkeiten für Taucher. Vorteil- haft ist ebenfalls die weitgehende Konstruk- tion aus GFK-Materialien zur Vermeidung von weichmagnetischen Störungen auf sensible Messsysteme, z. B. in UAS. Projektleitung Project management Sven Scharf +49 160 97734313 sven.scharf@ifam.fraunhofer.de In August 2021, Fraunhofer IFAM took over the “Joseph von Fraunhofer” research vessel of the Fraunhofer- Gesellschaft. This enables the institute to conduct research activities independently and without long lead times in the test field off Helgoland and in the coastal waters of the German North Sea. It is equipped with state-of-the-art navigation technology and has a range of 300 nautical miles. Due to the high flexibility of the vessel, it is possible to carry out a wide range of research activities. The vessel is equipped with a workshop, a cargo crane with lifting capacity of up to 450 kg and a tender boat. Two propulsion engines as well as bow and stern thrusters make the ship extremely maneuverable. In addition, the wide platform at the stern offers good entry and exit possibilities for divers. Another advantage is the largely GRP construction to avoid soft magnetic interference on sensitive measurement systems, e.g., UAS. 44

Technologietrends Technology trends Zur Prüfung ihrer Beständigkeit laufen Auslagerungen im Medium mit anschlie- ßenden Untersuchungen der Haftung. Weiterhin werden Klebkonzepte für eine sichere Umsetzung im Feld erarbeitet. Damit wird ein Grundbaustein zum Kleben und Dichten von Tanks und Peripherie für einen sicheren Prozess geschaffen. Der Zustand der Tanks und des LOHC soll automatisiert überwacht werden. Ein Demonstrator wurde für ein neues LOHC-Tankkonzept errichtet, mit dem der Raumbedarf um 40 Prozent reduziert wird – wesentlich für Standorte wie Helgoland. Kleben unter Wasser An maritimen Strukturen wird für eine nachträgliche Montage und für Reparatur- arbeiten von Sekundärelementen auch geklebt. Dafür wurde ein neues Verfahren zur Injektion von Klebstoff in verschie- denen Beanspruchungszonen (Spritz-, Wechsel- und Unterwasserzone) entwickelt. Dafür wurden Haltersysteme verschiedener Durchmesser betrachtet. Ein Halter ist mit einer Ein- und einer Auslassbohrung für den Klebstoff ausgelegt. Der Klebstoff wird so lange injiziert, bis er aus dem Auslass austritt. Damit wird die vollständige Füllung der Kavität zwischen den Fügepartnern sichergestellt. Schnelle Handhabungsfestig- keit kann mittels thermischer Schnellhär- tung erfolgen. for bonding and sealing tanks and peripher- als to ensure safe processes. The condition of the tanks and the LOHC will be monitored automatically. A demonstrator has been built for a new LOHC tank concept that reduces space requirements by 40 percent — essen- tial for sites such as Helgoland. Adhesive bonding under water On maritime structures, adhesive is also used for retrofits and for repairs on secondary elements. Researchers developed a new method for injecting adhesive in different stress zones (splash, tidal and immersed zone) and considered holder systems of differ- ent diameters for this purpose. A holder is designed with an inlet and an outlet hole for the adhesive. After adhesive injection, the cavity between the holder and surface joining partners is filled as soon as adhesive flows out of the outlet. Fast thermal curing then quickly achieves handling strength. Autoren Authors: Dr. Olaf Hesebeck, Amelie Knape, Dr. Heinrich Kordy Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/neue- materialien-in-maritimer-umgebung Ihr Kontakt Your contacts Dr. Hanno Schnars Geschäftsfeldleiter Maritime Technologien Head of Business Unit Maritime Technologies +49 421 2246-7376 hanno.schnars@ ifam.fraunhofer.de Dr. Oliver Klapp stv. Geschäftsfeldleiter Maritime Technologien Deputy Head of Business Unit Maritime Technologies +49 421 2246-479 oliver.klapp@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 45 Are you interested? Just contact us!

Institut im Profil Profile of the institute Die Fraunhofer-Gesellschaft The Fraunhofer-Gesellschaft Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung. Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Verwertung der Ergeb- nisse in Wirtschaft und Industrie spielt sie eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Als Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz wirkt sie mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrich- tungen. Mehr als 30 800 Mitarbeitende, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbei- ten das jährliche Forschungsvolumen von 3,0 Mrd. €. Davon fallen 2,6 Mrd. € auf den Bereich Vertragsforschung. The Fraunhofer-Gesellschaft based in Germany is the world’s leading applied research organization. Prioritizing key future-relevant technologies and commercializing its findings in business and industry, it plays a major role in the innovation process. A trailblazer and trendsetter in innovative develop- ments and research excellence, it is helping shape our society and our future. Founded in 1949, the Fraunhofer-Gesellschaft currently operates 76 institutes and research units throughout Germany. Over 30,800 employees, predominantly scientists and engineers, work with an annual research budget of €3.0 billion. Fraunhofer generates €2.6 billion of this from contract research. 48

Das Fraunhofer IFAM Fraunhofer IFAM 1968 gegründet und 1974 in die Fraunhofer-Gesellschaft integriert, ist das Fraunhofer IFAM eine der europaweit bedeutendsten unabhängigen Forschungseinrichtungen auf den Gebieten Klebtechnik, Oberflächen, Formgebung und Funktionswerkstoffe. Im Mittelpunkt stehen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten mit dem Ziel, unseren Kunden zuver- lässige und anwendungsorientierte Lösungen zu liefern. Pro- dukte und Technologien adressieren vor allem Branchen mit besonderer Bedeutung für die Zukunftsfähigkeit: Mobi lität, Luftfahrt, maritime Technologien, Energie sowie Medizin- technik und Life Sciences. Derzeit bündeln über 700 Mitarbei- terinnen und Mitarbeiter aus 21 Abteilungen und zahlreichen Arbeitsgruppen ihr breites technologisches und wissenschaft- liches Know-how in sieben Kernkompetenzen: Metallische Werkstoffe, Polymere Werkstoffe, Oberflächentechnik, Kleben, Formgebung und Komponentenfertigung, Energiespeicher und -wandler sowie Automatisierung und Robotik. Founded in 1968 and integrated into the Fraunhofer- Gesellschaft in 1974, Fraunhofer IFAM is one of Europe’s most important independent research institutes in the fields of adhesive bonding technology, surfaces, shaping and functional materials. The focus is on research and development with the aim of providing our customers with reliable and application- oriented solutions. Products and technologies primarily address industries of particular importance for future viability: mobility, aviation, energy, maritime technologies as well as medical technology and life sciences. Currently, around 700 employees from 21 departments and numerous working groups bundle their broad technological and scientific know-how in seven core competencies: Metallic Materials, Polymeric Materials, Surface Technology, Adhesive Bonding, Shaping and Compo- nent Manufacture, Energy Storage and Converters, as well as Automation and Robotics. 49

Das Institut in 2022 The institute in 2022 Das Fraunhofer IFAM stellte sich auch im Jahr 2022 den Herausforderungen – in dem Bewusstsein, dass wir mit unserer Arbeit einen erheblichen Beitrag zur Stabilisierung der Wirtschaft, ihrer Neuausrichtung und zum Ausbau ihrer Widerstandsfähigkeit leisten werden. Zahlreiche Patentertei- lungen sowie Veröffentlichungen sind im vergangenen Jahr gelungen. Darüber hinaus belegen die zahlreichen Organisa- tionen und Teilnahmen an Veranstaltungen sowie der aktive Wissenstransfer und die vielen zukunftsweisenden Ereignisse unser hohes Engagement für die Gesellschaft. Fraunhofer IFAM continued to rise to the challenges in 2022, in the knowledge that our work will make a significant contribu- tion to stabilizing the economy, reorienting it and building its resilience. A high number of patent grants as well as publications were successful in the past year. In addition, we organized and participated in numerous events, promoted the active transfer of knowledge and many pioneering projects and events — proof of our high level of commitment to society. Betriebs- und Investitionshaushalt 2022 Operating and investment budget 2022 4,1 Mio € Investitionshaushalt Investment budget 59,1 Mio € Betriebshaushalt Operating budget 27,6 Mio € Land/Bund/EU/ Sonstige Federal state/ Federation/EU/Other 18,0 Mio € Wirtschaftserträge Economic revenue 2018 2019 2020 2021 2022 Mio € 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 50 Institut im Profil Profile of the institute

P R O M O T I O N S - V E R FA H R E N D O C T O R A L P R O CE D U R E S L E H R V E R A N S TA LT U N G E N T E A C H I N G CO U R S E S PATENT- ERTEILUNGEN PAT E N T G R A N T S VERÖFFENTLICHUNGEN P U B L I C AT I O N S M ESS E N / V E R A N S TA LT U N G E N T R A D E FA I R S / E V E N T S P R E I S E P R I Z E S / AWA R D S Personalstruktur 2022 Personnel structure 2022 Am 31. Dezember 2022 waren am Fraunhofer IFAM an den Standorten Bremen, Dresden, Stade, Wolfsburg, Braunschweig, Cuxhaven und Helgoland insgesamt 702 Personen tätig. As of December 31, 2022, a total of 702 people were employed at the Fraunhofer IFAM locations in Bremen, Dresden, Stade, Wolfsburg, Braunschweig, Cuxhaven and Helgoland. 523 Wissenschaftliches und administratives Personal Scientific and administrative staff 179 Hilfskräfte/Studierende Auxiliary staff/students 51 55>1702>30 5684

Institut im Profil Profile of the institute Fundierte Kompetenzen für vielfältige Branchen In-depth expertise for a wide range of industries In den Forschungsbereichen »Formgebung und Funktionswerkstoffe« sowie »Klebtechnik und Oberflächen« haben sich an unserem Institut über die Jahre systemübergreifende Kernkompetenzen und ein Angebotsspektrum herausgebildet, das sich vom Werkstoff über Formgebung und Fügetechnik bis hin zur Funktionalisierung von Oberflächen, Entwicklung kompletter Bauteile oder komplexer Systeme sowie digitaler Prozesse erstreckt. Unsere Produkte, Technologien und Forschungsdienstleistungen adressieren ins- besondere Branchen mit hoher Bedeutung für die Zukunftsfähigkeit des Industriestandortes Deutschland bzw. Europa. Over the years, our institute has developed core cross-system expertise in the research areas of “shaping and functional materials” as well as “adhesive bonding technology and surfaces”. Services range from materials, shaping and joining techno- logy to the functionalization of surfaces, the development of complete components or complex systems and the associated digital processes. The products, technologies and research services we offer are aimed in particular at sectors that are of great importance for the future viability of Germany and Europe as industrial locations. M E TA L L I SC H E W E R K S TO FFE M E TA L L I C M AT ER I A L S P O LY M E R E W E R K S TO FFE P O LY M ER I C M AT ER I A L S OBERFL ÄCHENTECHNIK S U R FACE T ECH N O LO G Y K L E B E N A D H E S I V E B O N D I N G AU TO M AT I S I E RU N G & RO B OT I K AU TO M AT I O N & R O B OT I CS FORMGEBUNG & KOMPONENTENFERTIGUNG S H A P I N G A N D CO M P O N E N T M A N U FAC T U R E E N E RG I ES P E I C H E R & - WA N D L E R E N ERG Y S TO R AG E A N D CO N V ER T ER S 52 MOBILITYMOBILITÄT MEDIZIN- TECHNIK & LIFE SCIENCES MEDICAL TECHNOLOGIES AND LIFE SCIENCES

Institutsleitung Institute management Institutsbereich Formgebung und Funktionswerkstoffe Bremen Institute Division Shaping and Functional Materials Bremen Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse +49 421 2246-100 matthias.busse@ifam.fraunhofer.de Institutsbereich Klebtechnik und Oberflächen Institute Division Adhesive Bonding Technology and Surfaces Prof. Dr. Bernd Mayer +49 421 2246-401 bernd.mayer@ifam.fraunhofer.de Institutsbereich Formgebung und Funktionswerkstoffe Dresden Institute Division Shaping and Functional Materials Dresden Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber +49 351 2537-300 thomas.weissgaerber@ ifam-dd.fraunhofer.de Kuratorium Board of trustees Mitglieder Members Dr. André Walter Vorsitzender des Kuratoriums Chair of the board of trustees Airbus Operations GmbH Bremen Werner Lotz FFT Produktionssysteme GmbH & Co. KG Fulda Andreas Bong Hilti AG Schaan, Liechtenstein Dr. Sebastian Huster Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur Hannover Dr. Mathias Kraas Olympus Winter & Ibe GmbH Hamburg Carsten Utikal Sächsisches Staatsministerium für Wissenschaft, Kunst und Tourismus Dresden Dr. Lutz Mindach Evonik Resource Efficiency GmbH Marl Dr. Christian Terfloth Jowat SE Detmold Prof. Dr. Jutta Günther Universität Bremen Bremen Dr. Vera Haye Industrieverband Klebstoffe e. V. Düsseldorf Dr. Peter Wolfangel Robert Bosch GmbH Stuttgart Dr. Paolo Bavaj Henkel AG & Co. KGaA Düsseldorf Dr. Stephan Kim BEGO Bremer Goldschlägerei Wilh. Herbst GmbH & Co. KG Bremen Gabriele Seitz EurA AG Ellwangen Kay Wenzel Freie Hansestadt Bremen Die Senatorin für Wissenschaft und Häfen Bremen Dr. Kathrin Rübberdt DECHEMA e. V. Frankfurt 55

Institut im Profil Profile of the institute Qualität für unsere Kunden Quality for our customers Bereiche des Fraunhofer IFAM sind seit 1995 nach DIN EN ISO 9001 zertifiziert, wie Laboratorien und Technika für die Entwicklung von Werkstoffen, Bauweisen, Bearbeitungsprozessen und Fertigungstechnologien sowie für Automatisierungs und Digitalisierungstechnologien, Klebstoffentwicklung und Gießereitechnologien. Certain parts of Fraunhofer IFAM have been certified to DIN EN ISO 9001 since 1995, such as the laboratories and pilot plants for the development of materials, construction methods, machining processes and manufacturing technologies, as well as for automation and digitalization technologies, development of adhesives and casting technologies. Die Prüflaboratorien Werkstoff-, Korrosionsprüfung, Lack- technik, Materialographie und Analytik am Standort Bremen sind nach DIN EN ISO/IEC 17025 für die in der DAkkS- Urkunde genannten Verfahren akkreditiert. Am Institutsteil Dresden ist das Prüflabor für bestimmte mechanische und technologische Untersuchungen von metallischen Werkstof- fen, Prüfungen zur Charakterisierung anorganischer Pulver und Sinterwerkstoffe sowie die Bestimmung von chemischen Elementen nach der gleichen Norm akkreditiert. Für einige Teile der Labore am Standort Bremen bestehen Anerkennun- gen als unabhängiges Prüflabor nach dem von der Luftfahrt- industrie geforderten NADCAP-System. The testing laboratories for materials, corrosion testing, paint technology, materialography and analytics at the Bremen site are accredited in accordance with DIN EN ISO/IEC 17025 for the procedures specified in the DAkkS certificate. At the Dresden branch of the institute, the testing laboratory for certain mechanical and technological examinations of metallic mate- rials, tests for the characterization of inorganic powders and sintered materials and the determination of chemical elements are accredited according to the same standard. Some parts of the laboratories at the Bremen site have been recognized as independent testing laboratories according to the NADCAP system required by the aviation industry. 56

Mehr erfahren Learn more www.ifam.fraunhofer.de/qm Das Klebtechnische Zentrum (im Weiterbildungszentrum Klebtechnik) ist seit 1998 über DVS-PersZert® als akkre- ditierte Personalqualifizierungsstelle für die klebtechnische Weiterbildung international anerkannt. Since 1998, the Adhesive Bonding Technology Center (in the Adhe- sive Bonding Technology Training Center) has been internationally recognized via DVS-PersZert® as an accredited personnel qualifica- tion center for further training in adhesive bonding technology. Ihr Kontakt Your contact Dr. Jörg Grabau Qualitätsmanager Quality manager +49 421 2246-7432 joerg.grabau@ifam.fraunhofer.de Sie sind interessiert? Kontaktieren Sie uns! 57 Are you interested? Just contact us!

Fraunhofer-Verbund MATERIALS Fraunhofer Group for MATERIALS Der FraunhoferVerbund Werkstoffe, Bauteile – MATERIALS nutzt seine Expertise von den materialwissenschaft lichen Grundlagen bis zu werkstofftechnischen Systemlösungen, um Innovationen für die Märkte seiner Kunden und Partner zu schaffen. Die Basis hierfür ist seine skalenübergreifende Materialkompetenz entlang industrieller Wertschöpfungsketten. MATERIALS — the Fraunhofer Group for Materials and Components — pools the expertise of the Fraunhofer Institutes working in the area of materials science and engineering. The Group uses its expertise, from the fundamentals of materials science to materials engineering system solutions, to create innovations for its customers’ and partners’ markets. The basis for this is the Group’s comprehensive materials expertise along industrial value chains. Mehr erfahren Learn more www.materials.fraunhofer.de Materialwissenschaft und Werkstofftechnik umfassen bei Fraunhofer die gesamte Wert- schöpfungskette, von der Entwicklung neuer und der Verbesserung bzw. einsatzspezi- fischer Anpassung bestehender Materialien und Werkstoffe über die passenden Ferti- gungsverfahren im quasi-industriellen Maß- stab, die Charakterisierung der Eigenschaften bis hin zur Bewertung des Einsatzverhaltens. Dies gilt auch für die aus den Werkstoffen hergestellten Bauteile und Produkte und deren Systemverhalten in den jeweiligen Anwendungen. Neben experimentellen Untersuchungen in Labors, Technika und Pilotanlagen werden gleichrangig Verfahren der numerischen Simulation und Modellierung eingesetzt; dies über alle Skalen, vom Molekül über das Bau- teil bis hin zum komplexen System und zur Prozesssimulation. Materials science and engineering at Fraunhofer covers the entire value chain, from the development of new and the improvement or application-specific adaptation of existing materials, to the appropriate manufacturing processes on a quasi-industrial scale, the char- acterization of properties, and the evaluation of application behavior. This also applies to the components and products made from these materials and their system behavior in relevant applications. Equal importance is attached to experimen- tal studies in laboratories, technical centers and pilot plants and to methods of numerical simulation and modeling; they are used across the scale, from molecules and components to complex systems and process simulations. 58 Institut im Profil Institute in profile

Impressum Editorial notes Institutsleitung Institute management Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Busse Formgebung und Funktionswerkstoffe Shaping and Functional Materials +49 421 2246-100 Prof. Dr. Bernd Mayer Klebtechnik und Oberflächen Adhesive Bonding Technology and Surfaces +49 421 2246-401 Prof. Dr.-Ing. Thomas Weißgärber Formgebung und Funktionswerkstoffe – Institutsteil Dresden Shaping and Functional Materials — Branch Lab Dresden +49 351 2537-300 Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM Standort Bremen Bremen site Wiener Straße 12 28359 Bremen Deutschland Germany +49 421 2246-0 info@ifam.fraunhofer.de www.ifam.fraunhofer.de www.ifam.fraunhofer.de/en Institutsteil Dresden Branch Lab Dresden Winterbergstraße 28 01277 Dresden Deutschland Germany +49 351 2537-300 info@ifam-dd.fraunhofer.de www.ifam-dd.fraunhofer.de www.ifam.fraunhofer.de/en/dresden 60 Herausgeber Published by © Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM ISSN 1439-6009 Alle Rechte vorbehalten. All rights reserved. Nachdruck nur mit Genehmigung der Redaktion. Reprint only with permission of the editors. Konzept und Redaktion Concept and editing Stephanie Uhlich M. A. Externe Dienstleister External service providers Gestaltung Layout Jens Oertel Design, Bremen Druck und Verarbeitung Printed by BerlinDruck GmbH + Co KG Bildquellen Image sources Alle Abbildungen © Fraunhofer IFAM mit Ausnahme von: All images © Fraunhofer IFAM with the exception of: Titelseite/Cover, Seite/Page 7, 8/9, 12, 14, 16/17, 18/19, 20/21, 24/25, 26, 30/31, 33, 36, 41 (Hintergrund/Background), 42, 43, 44 (Hintergrund/Background), 46/47, 59 © Adobe Stock Folgen Sie uns auf Follow us NG5 Dieses Druckerzeugnis ist mit dem Blauen Engel ausgezeichnet.