Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Jahreshighlights 2024

Wir präsentieren Forschungsprojekte, Ergebnisse, Zahlen, Publikationen und Kooperationen 2024

 

Inhaltsverzeichnis

Grußwort der Institutsleiterin Prof. Dr. Erica Lilleodden

Sehr geehrte Leserinnen und Leser,

beim Blick auf die wichtigsten Ergebnisse und Entwicklungen im Jahr 2024 aus Sicht des Fraunhofer IMWS fallen mir zuerst erstaunliche Parallelen zwischen unserem Institut und der Fraunhofer-Gesellschaft insgesamt auf. Ein Fokus auf Konsolidierung und Stärkung der Alleinstellungsmerkmale nach Jahren starken Wachstums, die Betonung von unternehmerischem Handeln, flexiblem Agieren und effizienten Prozessen in unserer Forschungsarbeit, eine verstärkte Internationalisierung sowie ein klares Bekenntnis zu unserem Auftrag als F&E-Partner der Industrie – all das eint die Weichenstellungen des neuen Fraunhofer-Vorstands und den Kurs, den ich als Institutsleiterin für das Fraunhofer IMWS verfolge.

Ausgewählte Forschungshighlights

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Elektronik

 

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Neue Forschungsgeräte 2024

© Fraunhofer IMWS

microPREP PRO FEMTO

Das Gerät ist die nächste Generation des vom Fraunhofer IMWS gemeinsam mit der 3D-Micromac AG aus Chemnitz entwickelten Lasertools. Es ermöglicht mit Hilfe eines Femtosekundenlasers schnelle und sehr präzise Mikrobearbeitung und generiert bei sehr geringer thermischer Belastung sauber präparierte Proben. Es wird am Fraunhofer IMWS vorrangig zur Vor- und Zielpräparation für Techniken der Mikrostrukturdiagnostik wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) genutzt und dabei zum Abtragen von Material, Freilegen von verborgenen Strukturen sowie Schneiden und Polieren von Proben eingesetzt. Weitere Applikationen sind Querschnittspräparationen und das Anfertigen von Mikrosäulen beispielsweise für Anwendungen mit Röntgen-Computertomographie (XCT). Als langjähriger Entwicklungspartner der 3D-Micromac AG arbeitet das Institut auch an neuen Laserpräparationsworkflows sowie der Weiterentwicklung und Erprobung neuer Maschinenkomponenten. Einer der Pluspunkte des Geräts ist die einfache Zugänglichkeit. Es können via Touchbildschirm vordefinierte Workflows und Rezepte gewählt und leicht an die Aufgabe angepasst werden, was die Einarbeitungszeit trotz großer Flexibilität verringert. Zu den weiteren Vorteilen der microPREP PRO FEMTO gehören die Laserausgabe mit schnellem X-Y-Galvanometerscanner, eine präzise Piezostage zur Probenausrichtung, CAD-Funktionalitäten (Import von Daten, einfache Geometrieerstellung, Overlay-Navigation), ein halterbasiertes Probenhandling, ein SEM-Stub-Interface, die Absaugung der Abtragsprodukte und CO2-Schnee-Reinigung. Auch der Einsatz von Prozessgasen wie Druckluft oder Stickstoff ist möglich.
© Fraunhofer IMWS

UD-Tape-Anlage für 100 mm Bandbreite

UD-Tapes (unidirektionale Tapes) sind endlosfaserverstärkte, dünne Polymerfolien. Sie werden beispielsweise zur lokalen Bauteilverstärkung als Leichtbau-Lösungen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und in der Sportartikelindustrie eingesetzt. Durch die unidirektionale Ausrichtung der Fasern lassen sich sehr hohe Festigkeiten und Steifigkeiten in Faserrichtung mit geringem Gewicht kombinieren. Das Fraunhofer IMWS ist in führender Rolle an der Weiterentwicklung dieser Materialien und ihrer Herstellungstechnologie engagiert und verfügt jetzt zusätzlich zu den vorhanden Anlagen über eine Anlage zur Herstellung von UD-Tapes mittels Schmelzedirektimprägnierung in einer Breite von 100mm (UD 100), die gemeinsam mit Partnern nach Vorgaben des Instituts entwickelt wurde. Die Anlage ergänzt durch eine angepasste Düse die Möglichkeiten zur Herstellung von Tapes in Breiten von 50mm (Labormaßstab, in Kooperation mit der Hochschule Merseburg) und 500 mm (Pilotanlage am Fraunhofer PAZ in Schkopau). Das Anlagenportfolio macht gezielte und materialspezifische Untersuchungen zum Prozess-Scale-Up bei der Tapeherstellung möglich. Die Modularität der Düse erlaubt auch die Adaptierbarkeit für verschiedene thermoplastische Matrixpolymere.
Das Gerät steht im Labor, die Tür des Gerätes ist geöffnet.
© Fraunhofer IMWS

Orbitrap Astral Massenspektrometer

Das Orbitrap Astral Massenspektrometer erweitert die Möglichkeiten in der hochauflösenden qualitativen und quantitativen Proteinanalytik am Fraunhofer IMWS. Das Gerät wird vorrangig für Proteomics-Fragestellungen in den Bereichen Matrixbiologie, Biomaterialien und Ernährungswirtschaft eingesetzt. Darüber hinaus dient es der Bearbeitung medizinischer und pharmazeutischer Fragestellungen, insbesondere zur Charakterisierung komplexer Proteinnetzwerke und deren Wechselwirkungen. Das Gerät erreicht eine Auflösung von bis zu 480.000 und ermöglicht damit auch eine präzise Analyse von Isotopenmustern und die Differenzierung komplexer Massenmuster in einem breiten Massenbereich von 40 bis 8.000 m/z. Das Massenspektrometer bietet eine Massengenauigkeit von weniger als 1 ppm RMS bei interner Kalibrierung. Weitere Vorteile sind die Eignung für Hochdurchsatzanwendungen sowie die hohe Empfindlichkeit bei der Identifizierung von Proteinen. Mit seiner präzisen Technologie ermöglicht das Massenspektrometer somit neue Einblicke in die Zusammensetzung und Funktion biologischer Systeme und Materialien.
© Fraunhofer IMWS

microPREP PRO FEMTO

Das Gerät ist die nächste Generation des vom Fraunhofer IMWS gemeinsam mit der 3D-Micromac AG aus Chemnitz entwickelten Lasertools. Es ermöglicht mit Hilfe eines Femtosekundenlasers schnelle und sehr präzise Mikrobearbeitung und generiert bei sehr geringer thermischer Belastung sauber präparierte Proben. Es wird am Fraunhofer IMWS vorrangig zur Vor- und Zielpräparation für Techniken der Mikrostrukturdiagnostik wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) genutzt und dabei zum Abtragen von Material, Freilegen von verborgenen Strukturen sowie Schneiden und Polieren von Proben eingesetzt. Weitere Applikationen sind Querschnittspräparationen und das Anfertigen von Mikrosäulen beispielsweise für Anwendungen mit Röntgen-Computertomographie (XCT). Als langjähriger Entwicklungspartner der 3D-Micromac AG arbeitet das Institut auch an neuen Laserpräparationsworkflows sowie der Weiterentwicklung und Erprobung neuer Maschinenkomponenten. Einer der Pluspunkte des Geräts ist die einfache Zugänglichkeit. Es können via Touchbildschirm vordefinierte Workflows und Rezepte gewählt und leicht an die Aufgabe angepasst werden, was die Einarbeitungszeit trotz großer Flexibilität verringert. Zu den weiteren Vorteilen der microPREP PRO FEMTO gehören die Laserausgabe mit schnellem X-Y-Galvanometerscanner, eine präzise Piezostage zur Probenausrichtung, CAD-Funktionalitäten (Import von Daten, einfache Geometrieerstellung, Overlay-Navigation), ein halterbasiertes Probenhandling, ein SEM-Stub-Interface, die Absaugung der Abtragsprodukte und CO2-Schnee-Reinigung. Auch der Einsatz von Prozessgasen wie Druckluft oder Stickstoff ist möglich.
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UD-Tape-Anlage für 100 mm Bandbreite

UD-Tapes (unidirektionale Tapes) sind endlosfaserverstärkte, dünne Polymerfolien. Sie werden beispielsweise zur lokalen Bauteilverstärkung als Leichtbau-Lösungen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und in der Sportartikelindustrie eingesetzt. Durch die unidirektionale Ausrichtung der Fasern lassen sich sehr hohe Festigkeiten und Steifigkeiten in Faserrichtung mit geringem Gewicht kombinieren. Das Fraunhofer IMWS ist in führender Rolle an der Weiterentwicklung dieser Materialien und ihrer Herstellungstechnologie engagiert und verfügt jetzt zusätzlich zu den vorhanden Anlagen über eine Anlage zur Herstellung von UD-Tapes mittels Schmelzedirektimprägnierung in einer Breite von 100mm (UD 100), die gemeinsam mit Partnern nach Vorgaben des Instituts entwickelt wurde. Die Anlage ergänzt durch eine angepasste Düse die Möglichkeiten zur Herstellung von Tapes in Breiten von 50mm (Labormaßstab, in Kooperation mit der Hochschule Merseburg) und 500 mm (Pilotanlage am Fraunhofer PAZ in Schkopau). Das Anlagenportfolio macht gezielte und materialspezifische Untersuchungen zum Prozess-Scale-Up bei der Tapeherstellung möglich. Die Modularität der Düse erlaubt auch die Adaptierbarkeit für verschiedene thermoplastische Matrixpolymere.
Das Gerät steht im Labor, die Tür des Gerätes ist geöffnet.
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Orbitrap Astral Massenspektrometer

Das Orbitrap Astral Massenspektrometer erweitert die Möglichkeiten in der hochauflösenden qualitativen und quantitativen Proteinanalytik am Fraunhofer IMWS. Das Gerät wird vorrangig für Proteomics-Fragestellungen in den Bereichen Matrixbiologie, Biomaterialien und Ernährungswirtschaft eingesetzt. Darüber hinaus dient es der Bearbeitung medizinischer und pharmazeutischer Fragestellungen, insbesondere zur Charakterisierung komplexer Proteinnetzwerke und deren Wechselwirkungen. Das Gerät erreicht eine Auflösung von bis zu 480.000 und ermöglicht damit auch eine präzise Analyse von Isotopenmustern und die Differenzierung komplexer Massenmuster in einem breiten Massenbereich von 40 bis 8.000 m/z. Das Massenspektrometer bietet eine Massengenauigkeit von weniger als 1 ppm RMS bei interner Kalibrierung. Weitere Vorteile sind die Eignung für Hochdurchsatzanwendungen sowie die hohe Empfindlichkeit bei der Identifizierung von Proteinen. Mit seiner präzisen Technologie ermöglicht das Massenspektrometer somit neue Einblicke in die Zusammensetzung und Funktion biologischer Systeme und Materialien.
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microPREP PRO FEMTO

Das Gerät ist die nächste Generation des vom Fraunhofer IMWS gemeinsam mit der 3D-Micromac AG aus Chemnitz entwickelten Lasertools. Es ermöglicht mit Hilfe eines Femtosekundenlasers schnelle und sehr präzise Mikrobearbeitung und generiert bei sehr geringer thermischer Belastung sauber präparierte Proben. Es wird am Fraunhofer IMWS vorrangig zur Vor- und Zielpräparation für Techniken der Mikrostrukturdiagnostik wie Rasterelektronenmikroskopie (REM) oder Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) genutzt und dabei zum Abtragen von Material, Freilegen von verborgenen Strukturen sowie Schneiden und Polieren von Proben eingesetzt. Weitere Applikationen sind Querschnittspräparationen und das Anfertigen von Mikrosäulen beispielsweise für Anwendungen mit Röntgen-Computertomographie (XCT). Als langjähriger Entwicklungspartner der 3D-Micromac AG arbeitet das Institut auch an neuen Laserpräparationsworkflows sowie der Weiterentwicklung und Erprobung neuer Maschinenkomponenten. Einer der Pluspunkte des Geräts ist die einfache Zugänglichkeit. Es können via Touchbildschirm vordefinierte Workflows und Rezepte gewählt und leicht an die Aufgabe angepasst werden, was die Einarbeitungszeit trotz großer Flexibilität verringert. Zu den weiteren Vorteilen der microPREP PRO FEMTO gehören die Laserausgabe mit schnellem X-Y-Galvanometerscanner, eine präzise Piezostage zur Probenausrichtung, CAD-Funktionalitäten (Import von Daten, einfache Geometrieerstellung, Overlay-Navigation), ein halterbasiertes Probenhandling, ein SEM-Stub-Interface, die Absaugung der Abtragsprodukte und CO2-Schnee-Reinigung. Auch der Einsatz von Prozessgasen wie Druckluft oder Stickstoff ist möglich.

Rückblick auf Veranstaltungs-Highlights

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Fall Festival - wir zeigen die Highlights unserer Kooperationen mit Hochschulen

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Thermoplastic Sandwich Moulding-Technologie am Fraunhofer PAZ

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