Jahreshighlights 2025

Forschungsprojekte, Ergebnisse, Zahlen, Publikationen und Kooperationen 2025

Inhaltsverzeichnis

Grußwort des kommissarischen Institutsleiters Priv.-Doz. Dr. Christian Schmelzer

Sehr geehrte Leserinnen und Leser,

2025 war für das Fraunhofer IMWS kein Jahr der Routine. Die Rahmenbedingungen für anwendungsorientierte Forschung haben sich weiter verschärft: Die öffentliche Forschungsfinanzierung steht unter wachsendem Druck, Märkte verändern sich schneller, und auch unsere Partner in der Industrie agieren in einem fordernden Umfeld. Für das Fraunhofer IMWS war 2025 deshalb ein Jahr der Klärung, der Konzentration und der richtungsweisenden Entscheidungen. Wir haben daher nicht nur auf Herausforderungen reagiert und Bestehendes fortgeführt, sondern wir haben Prioritäten geschärft und die Weichen für notwendige Veränderungen gestellt. Zukunftsfähigkeit verlangt die Bereitschaft, die eigene Organisation kritisch zu betrachten und entschlossen weiterzuentwickeln.

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Ausgewählte Forschungshighlights

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Elektronik

Projektübersicht

Charakterisierung, Tests und Zuverlässigkeit für Heterointegration und Chiplets

Projekt

APECS

Kurzbeschreibung

Das Fraunhofer IMWS unterstützt als Teil der europäischen APECS-Pilotlinie die Chiplet-Heterointegration mit Fokus auf Charakterisierung, Prüfmethoden und Zuverlässigkeit. Es entwickelt standardisierte Testabläufe, Messgrößen und Bewertungsmodelle und validiert die Robustheit komplexer Bauteile und Systeme unter realen Betriebsbedingungen.

Impact

• Standardisierte Charakterisierung und Testmethoden schaffen eine verlässliche Basis für Chiplet-Systeme
• Erhöhte Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit von CTR-Systemen
• Bereitstellung validierter Prüf- und Bewertungswerkzeuge für die europäische Industrie

Partner

Fraunhofer ENAS, Fraunhofer EMFT, Fraunhofer AISEC in der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD)

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Datengetriebene Materialentwicklung für Kupfer-Anwendungen

Projekt

»KupferDigital«

Kurzbeschreibung

Eine zentrale Datenplattform für Kupfermaterialien hat das Fraunhofer IMWS gemeinsam mit Partnern entwickelt. »KupferDigital« ermöglicht die Sammlung, Vernetzung und Analyse relevanter Daten.

Impact

• Beschleunigte Kupfer-Materialforschung durch zentrale Datenplattform
• Verbesserte Reproduzierbarkeit und Wissensaustausch zwischen Forschung und Industrie
• Kürzere Entwicklungszeiten und geringere Kosten durch datengetriebene Entscheidungen

Partner

Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie (FEM), Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, Institut für Angewandte Informatik e.V. (InfAI), Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) im Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Deutsches Kupferinstitut (DKI)

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Robuste Wechselrichter für Solar- und Windkraft

Projekt

»power4re«

Kurzbeschreibung

Verbesserte Möglichkeiten für Materialauswahl und Design von Wechselrichtern für Photovoltaik- und Windenergie hat das Projekt »power4re« geschaffen. Es identifiziert geeignete Materialien (Halbleiter, Leiterbahnen, Kühlung) und entwickelt integrierte Design-Workflows.

Impact

• Effizienz- und Zuverlässigkeitssteigerung durch gezielte Materialauswahl
• Optimierte Designprozesse senken Entwicklungszeit und Kosten
• Realistische Lebenszyklus-Schätzungen und bessere Vorhersagen von Betriebseigenschaften

Partner

Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES, Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM, Beraterkreis aus Industrieunternehmen

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KI-gestützte Fehleranalyse: Defektscreening und Diagnostik

Projekt

»FA2IR«

Kurzbeschreibung

Ziel ist der Einsatz KI-basierter Verfahren in Fehleranalyse, Defektscreening und Diagnostik in der Mikroelektronik. Es werden datengetriebene, automatisierte Abläufe entwickelt, um Defekte früh zu erkennen, Ursachen zuzuordnen und Diagnosen zu beschleunigen.

Impact

• Schnellere Fehlererkennung und Diagnostik
• Reduktion von Ausschuss und Qualitätsmängeln
• Skalierbare, datenbasierte Qualitätskontrollen für die Mikroelektronik

Partner

Infineon, Bosch, Zeiss, PVA TePla AS GmbH, Matworks GmbH, Universität Stuttgart, weitere Partner aus Schweden, den Niederlanden und Frankreich

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Photovoltaik

Projektübersicht

Online-Tool für PV-Dachanlagen in Sachsen-Anhalt

Projekt

PV-Planungstool

Kurzbeschreibung

Ein Online-Tool unterstützt die Planung von Dach-PV-Anlagen in Sachsen-Anhalt. Es integriert Dachdaten (Ausrichtung, Neigung, Verschattung), Wirtschaftlichkeitsanalysen und Förderinformationen, um Eigentümer, Installateure und Kommunen bei Planung, Bewertung und Umsetzung zu befähigen.

Impact

• Erleichtert Planung und Umsetzung von Dach-PV-Projekten durch datenbasierte Entscheidungsunterstützung
• Verbesserte Transparenz zu Kosten, Förderungen und Standortpotenzial für Investoren
• Unterstützung der regionalen Energiewende und Netzplanung durch praxisnahe Daten

Partner

Landesenergieagentur Sachsen-Anhalt

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Lösungen zur Hotspot-Vermeidung bei Teilverschattung

Projekt

SegmentPV

Kurzbeschreibung

Im Projekt wurden die Auswirkungen von Teilverschattung auf PV-Systeme analysiert, die dadurch entstehenden Hotspots identifiziert und Ertragsverluste quantifiziert. Auf dieser Basis wurden Mess- und Modellierungswerkzeuge entwickelt und praxisnahe Gegenmaßnahmen (Layout-Optimierung, MLPE, Betriebsführung) abgeleitet.

Impact

• Genauere Bewertung von Verlusten durch Teilverschattung und verbesserte Ertragsprognosen
• Bessere Planungs- und Designentscheidungen durch robuste Modelle und Tools
• Erhöhte Systemleistung und Zuverlässigkeit durch konkrete Gegenmaßnahmen

Partner

AESOLAR

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Klassifizierung von Zell- und Mikrorissen in PV-Modulen

Projekt

PV-Riss

Kurzbeschreibung

Das Fraunhofer CSP entwickelt KI-gestützte Bildgebungsmethoden zur Erkennung, Klassifizierung und Lokalisierung von Zell- und Mikrorissen in PV-Modulen.

Impact

• Frühzeitige Erkennung von Rissen senkt Ausfälle und Wartungskosten
• Verbesserte Qualitätskontrollen reduzieren Ausschuss
• Datenbasierte Wartung führt zu längeren Lebensdauern

Partner

Forschungszentrum Jülich GmbH, Hochschule Anhalt, Hanwha Q Cells GmbH, Ingenieur-Büro Kirch, Arp & Kleiss GmbH, Sunset Energietechnik GmbH, Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE (DKE)

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Simulation zur Zuverlässigkeitsbewertung von PV-Systemen

Projekt

KliMaTe

Kurzbeschreibung

Zuverlässigkeit, Lebensdauer und Ausfallrisiken von Photovoltaik-Systemen lassen sich durch simulationsbasierte Modelle bewerten und verbessern. Das Fraunhofer CSP arbeitet an Lösungen, die Bauteil- und Systemmodelle integrieren, führt Sensitivitätsanalysen durch und liefert Prognosen für Wartung, Kosten und Risikomanagement.

Impact

• Realistische Zuverlässigkeits- und Lebensdauerprognosen ermöglichen optimierte Wartung und Investitionen
• Reduzierte Ausfallzeiten und Betriebskosten
• Bessere Planung von Wartungsstrategien und Asset-Management

Partner

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Optische Materialien

Projektübersicht

Zuverlässige Petawatt-Spiegel-Systeme für Laserfusion

Projekt

»SHARP«

Kurzbeschreibung

Im Projekt »SHARP« werden Petawatt-Laser-Spiegel, Beschichtungen und Strahlführung für Fusionsexperimente entwickelt. Das Fraunhofer IMWS bringt seine Kompetenzen in Materialcharakterisierung und Prozessoptimierung ein.

Impact

• erhöhte Schadensfestigkeit, thermo-mechanische Stabilität und exzellente Strahlqualität bei wiederholter Hochleistungsbelastung
• Fortschritte in Beschichtungen und Thermikmanagement erhöhen Lebensdauer und verbessern Verfügbarkeit

Partner

SCHOTT AG, optiX fab GmbH, asphericon GmbH, 3D-Micromac AG, LAYERTEC GmbH, robeko GmbH & Co. KG, Cutting Edge Coatings GmbH, Laser Zentrum Hannover e.V., Fraunhofer IOF

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Automatisierte und adaptive TEM-Probenpräparation in der Mikroelektronik

Projekt

»Adaptive Milling«

Kurzbeschreibung

Im Projekt soll ein automatisierter, adaptiver Workflow zur schnellen und präzisen TEM-Probenpräparation in der Mikroelektronik entwickelt werden, um manuelle Schritte zu reduzieren und den Durchsatz sowie die Reproduzierbarkeit deutlich zu erhöhen

Impact

• Deutlich höherer Durchsatz durch automatisierte TEM-Probenpräparation für schnelle Materialanalysen
• Verbesserte Reproduzierbarkeit und Präzision
• Reduzierter manueller Aufwand senkt Kosten und standardisiert den Analyseworkflow

Partner

point electronic GmbH

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Automatisierte und adaptive Fertigungsverfahren für die TEM-Probenpräparation in der Mikroelektronik - Fraunhofer IMWS

Kunststoffe

Projektübersicht

Lösung für Sandwich-Leichtbau im Spritzguss mit JEC-Award prämiert

Projekt

»HyWaSand«

Kurzbeschreibung

Mit einer Lkw-Staufachklappe demonstriert das Fraunhofer IMWS neue Lösungen für spritzgegossene Sandwich-Leichtbaustrukturen mit ultraleichten Kernen und robusten Deckschichten. Der dahinterstehende Herstellungsprozess, entwickelt am Fraunhofer IMWS, wird mit dem JEC Award ausgezeichnet.

Impact

• Skalierbare, industrielle Leichtbaulösung für Automotive, Luftfahrt und Maschinenbau
• fortschrittliche Verbindungs- und Verarbeitungsverfahren, um Steifigkeit, Dämpfung und Bauteilgewicht zu optimieren

Partner

Daimler Truck AG, ElringKlinger AG, ENGEL Austria GmbH, ThermHex Waben GmbH, Edevis GmbH

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Verbesserte Sortierung, Verwertung und Rezepturen für Kunststoffabfall

Projekt

»Waste4Future«

Kurzbeschreibung

Ein Fraunhofer-Team adressiert Kunststoffabfall ganzheitlich: effektive Sortierung, effiziente Verwertung und die Entwicklung neuer Rezepturen sowie Verarbeitungsverfahren.

Impact

• Höhere Recyclingquote und verbesserte Materialqualität durch integrierte Sortier- und Verarbeitungsprozesse
• Entwicklung praxisnaher Rezepturen senkt Kosten und steigert Verwertung
• integrierte Materialströme, Sensorik, Sortierlogik und Prozessführung entlang des Kreislaufs in der Kunststoffindustrie

Partner

Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS, Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

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Simulation der Mikrostruktur von Polymerverbundstoffen

Projekt

»MikroSimPlast«

Kurzbeschreibung

Computergestützte Modelle werden genutzt, um die Mikrostruktur von Polymerverbundstoffen (Blends, Additive) abzubilden und deren Einfluss auf Festigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Verarbeitbarkeit vorherzusagen.

Impact

• Verbesserte Vorhersage von Eigenschaften basierend auf Mikrostruktur
• Beschleunigte, datengetriebene Materialentwicklung durch simulationsbasierte Optimierung
• Bessere Prozessführung durch zielgerichtete Mischungs- und Verarbeitungsstrategien in der Produktion.

Partner

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Sortier- und Recyclinglösungen für Polybutylensuccinat (PBS)

Projekt

»RUBIO«

Kurzbeschreibung

Das Fraunhofer IMWS entwickelt Sortier- und Recyclinglösungen für Polybutylensuccinat (PBS). Es umfasst Trenn- und Aufbereitungsverfahren, Recyclingpfade sowie neue Verarbeitungswege.

Impact

• Verbesserte PBS-Sortierung und Rückführung in den Kreislauf
• Reduzierte Umweltbelastung durch geschlossene PBS-Kreisläufe
• Wirtschaftliche PBS-Verwertung durch standardisierte Prozesse

Partner

Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie, LXP Group GmbH, Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP, IMO Service GmbH, Exipnos GmbH, BYK-Chemie GmbH, Sächsisches Textilforschungsinstitut, POLIFILM EXTRUSION GmbH, Naue GmbH & Co KG, Optipack GmbH, Technifex Sachsen GmbH, Kunststoff-Zentrum Leipzig, LLA Instruments GmbH & Co. KG, Global Solutions GmbH, Veolia Umweltservice Ost GmbH

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Gesundheit

Projektübersicht

Oberflächenstrukturierung von Dentalprothesen und Dentalschienen

Projekt

»OptiHaft«

Kurzbeschreibung

Das Fraunhofer IMWS entwickelt fortschrittliche Oberflächenstrukturen für Dentalprothesen und Dentalschienen, um Tragekomfort, Biokompatibilität und Hygiene zu erhöhen. Dabei werden mikrostrukturierte Oberflächen, antimikrobielle Beschichtungen und optimierte Fertigungsverfahren in den Blick genommen; validiert wird mit Biofilm- und Biokompatibilitätstests zur Bewertung von Langzeitstabilität.

Impact

• Bessere Passform, Hygiene und Haltbarkeit durch optimierte Oberflächen
• Reduzierte Biofilmbildung dank antimikrobieller Beschichtungen
• Skalierbare, industrielle Fertigungslösungen

Partner

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Perfusionssystem für die menschliche Haut

Projekt

»WoundSensing«

Kurzbeschreibung

Dieses Vorhaben zielt darauf ab, explantierte humane Haut durch Perfusion vital zu erhalten und somit für die Erforschung von Hautzuständen und zur Entwicklung hautbezogener Produkte und Diagnostikgeräte nutzbar zu machen.

Impact

• Tierversuchsfreie Standardisierung der spektraloptischen Diagnostik von Hautzuständen
• Bereitstellung reproduzierbarer Haut- und Wundzustände
• Verbesserte Übertragbarkeit, Sicherheit und Wirksamkeit hautbezogener Produkte

Partner

Compolytics GmbH, ILBQ Fritz Höppler e.V. (Aninstitut der Hochschule Anhalt), BG-Klinikum Bergmannstrost

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Biofilm-Bewertung von Zahnpflegeprodukten

Projekt

»BioFilmDental«

Kurzbeschreibung

Die orale Biofilmbildung und -kontrolle spielt hinsichtlich der Wirkung von Zahnpflegeprodukten eine zentrale Rolle. Das Fraunhofer IMWS entwickelt standardisierte Monospezies- und Multispezies Biofilm-Modelle, Messmethoden und Kennzahlen zur Analyse der Wirksamkeit antibakterieller Formulierungen und Materialien.

Impact

• Standardisierte und normierte Biofilm-Modelle erleichtern Regulierung und Produktvergleich
• Verbesserte Wirksamkeit antibakterieller Formulierungen; geringeres Biofilm-Risiko
• Erschließen neuer Anwendungsfelder im Bereich der Testung prophylaktischer und therapeutischer Produkte
• Datenbasierte Optimierung unterstützt Markteinführung neuer Produkte

Partner

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