Fraunhofer IPA auf der Hannovermesse mit Exponaten rund um Energie und Nachhaltigkeit

»Energizing a Sustainable Industry« lautet das Motto der diesjährigen Hannover Messe. Die Themen Energie und Nachhaltigkeit sind auch ein umfassender Forschungsschwerpunkt des Fraunhofer IPA. Einblicke in laufende und Ergebnisse von bereits abgeschlossenen Forschungsprojekten präsentiert das Institut von 22. bis 26. April 2024 auf zwei Messeständen.

Zu den Messe-Leitthemen führt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA zahlreiche Forschungs- und Transferprojekte durch. Gleich mehrere Abteilungen beschäftigen sich mit Energieeffizienz, Wasserstofftechnologie oder Batteriezellenproduktion. Alle eint die Frage, wie sich der Ressourceneinsatz in der Produktion effizienter gestalten und Verschwendung vermeiden lässt. Dazu gehört beispielsweise die Abteilung Industrielle Energiesysteme mit Lösungsansätzen für maßgeschneiderte Energiesysteme. Den Schwerpunkt bilden dabei die Optimierung der Energieeffizienz, die Reduzierung von CO2-Emissionen und die Maximierung der Versorgungssicherheit.

Auf zwei verschiedenen Messeständen stellen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehrerer Abteilungen von 22. bis 26. April 2024 ihre Ergebnisse vor und geben Einblicke in laufende Forschungsprojekte:

• Baden-Württemberg International in Halle 12, Stand D15
• Fraunhofer-Gesellschaft in Halle 2, Stand B24

Gleichstrom für die Industrie

Die Solarzellen auf dem Dach und der Batteriespeicher auf dem Hof haben eines gemeinsam: Sie liefern beide Gleichstrom. Warum also nicht gleich die ganze Fabrik mit Gleichstrom betreiben? Das spart Energie und Ressourcen. So liegen die Einsparungen bei Infrastruktur, Logistiksystemen und Fertigungsrobotern zwischen acht und 20 Prozent. Ein Forschungsteam um Isabella Bianchini von der Abteilung Industrielle Energiesysteme am Fraunhofer IPA hat nun zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie ein Systemkonzept entwickelt, das die Einführung von Gleichstromnetzen in Fabriken ermöglicht. Einblicke in praktische Anwendungsbeispiele geben sie auf dem Messestand von Baden-Württemberg International: Halle 12, Stand D15.

CO2-Verbrauch von Unternehmen wird transparent

Konsequenter Klimaschutz erfordert einen ganzheitlichen Ansatz über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg. Im bereits abgeschlossenen Forschungsprojekt »Climate Solutions for Industries« (CS4I) hat ein Team um Christian Schneider von der Abteilung Industrielle Energiesysteme am Fraunhofer IPA zusammen mit Partnern aus der Industrie beispielsweise eine App entwickelt, mit der sich der sogenannte »True Carbon Footprint« eines Produkts über Unternehmensgrenzen hinweg ermitteln lässt. Einen Prototyp des offenen Plattformkonzepts, das CS4I hervorgebracht hat, zeigen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Halle 12 auf Stand D15.

Künstliche Intelligenz erkennt Leckagen in Druckluftanlagen

Die teuerste Energie ist diejenige, die verschwendet wird: Schätzungen zufolge entweicht durchschnittlich etwa ein Drittel der Druckluft, die ein Unternehmen erzeugt, ungenutzt aus winzigen Löchern und undichten Verbindungsstücken. Die Suche nach den Leckagen war bisher aufwendig. Doch nun haben das Fraunhofer IPA, die Universität Stuttgart und der Sensorhersteller Sick eine automatisierte Detektion entwickelt. Den aktuellen Stand der gemeinsamen Entwicklungsarbeit veranschaulicht ein Demonstrator auf dem Messestand von Baden-Württemberg International: Halle 12, Stand D15.

Produktiv, rein und nachhaltig: Innovationen für Batteriezellen

Noch wichtiger als Druckluft für die Produktion ist die Batteriezelle für das Elektroauto. Sie soll kompakt und möglichst leistungsstark sein – und vor allem sicher. Das stellt große Anforderungen an die Produktion. Wie die in Zukunft aussehen könnte, zeigen Forscherinnen und Forscher vom Zentrum für Digitalisierte Batteriezellenproduktion am Fraunhofer IPA. Im Vordergrund steht, die Produktivität unter Berücksichtigung von strengen ökonomischen und ökologischen Rahmenbedingungen zu stabilisieren und zu steigern.

Zwingend erforderlich für die Batteriezellenproduktion sind eine absolut reine Umgebung und eine besonders geringe Luftfeuchtigkeit. Mit dem mobilen Trockenreinraumzelt DryCleanCAPE® hat ein Forschungsteam um Udo Gommel und Frank Bürger ein mobiles Reinraumsystem entwickelt. Wie das DryCleanCAPE® aussieht und funktioniert, erfahren Messegäste in Halle 12 auf Stand D15.

Aber nicht nur die effiziente Herstellung von Batteriezellen unter reinen Bedingungen wird immer wichtiger, sondern auch das Recycling ausgedienter Batteriesysteme. Im Forschungsprojekt »Industrielle Demontage von Batteriemodulen und E-Motoren« (DeMoBat) ist deshalb eine Roboterzelle mit ganz verschiedenen Werkzeugen entstanden, die alle nötigen Arbeitsschritte der Demontage ausführen kann und sich für sehr viele Batterietypen eignet. Mehr dazu in Halle 12 auf Stand D15.

Industrielle Massenproduktion von Elektrolyseuren und Brennstoffzellen

Neben Batterien gilt auch Wasserstoff als vielversprechender Energieträger, der sauber und vielseitig einsetzbar ist. Sowohl Elektrolyseure als auch Brennstoffzellen werden momentan noch häufig im sogenannten Manufakturbetrieb hergestellt, also mit viel Handarbeit. »Wenn Brennstoffzellen im Schwerlastverkehr den Verbrenner ablösen sollen, müssen sie in industrieller Massenproduktion, weitgehend automatisiert und entsprechend kostengünstig hergestellt werden«, sagt Erwin Groß von der Abteilung Unternehmensstrategie und -entwicklung am Fraunhofer IPA. Im Projekt »H2FastCell« ist eine Roboterzelle entstanden, in der zwei Roboter in Sekundenschnelle Bipolarplatten und Membran-Elektrodeneinheiten im Wechsel zu Brennstoffzellenstacks stapeln.

Im Forschungsprojekt »Industrialisierung der PEM-Elektrolyse-Produktion« (PEP.IN) soll bis Frühjahr 2025 aber nicht nur das sogenannte Stacking, sondern die gesamte Produktionslinie automatisiert werden – mit sämtlichen nachgelagerten Prozessen bis zum End-of-line Testing. Einblicke in die Forschungsprojekte PEP.IN und H2FastCell gibt es auf dem Messestand von Baden-Württemberg International: Halle 12, Stand D15.

Die gesamte Wasserstoff-Wertschöpfungskette rückt in den Blick

Noch einen Schritt weiter geht das Forschungsprojekt »Wandlungsfähige, energieflexible und vernetzte H2-Industrieforschungsplattform« (WAVE-H2) der Universität Stuttgart. Betrachtet wird hier ein ganzheitliches industrielles Energiesystem mit dem Fokus auf der Nutzung von Wasserstoff. Für insgesamt rund 36 Millionen Euro soll in den kommenden Jahren auf dem Campus der Universität Stuttgart und benachbart zum Campus Schwarzwald in Freudenstadt eine Industrieforschungsplattform aufgebaut werden. Mehr über WAVE-H2 erfahren Messebesucher in Halle 12 auf Stand D15.

Verlustfreies Lackieren zur Oberflächenveredelung additiv gefertigter Bauteile

Additive Fertigungsverfahren sind längst in der industriellen Realität angekommen. Sie bieten eine hohe Flexibilität und ermöglichen neue Produkte und Lösungen in einer Vielzahl an Branchen. Allerdings weist die Oberfläche additiv gefertigter Bauteile bei fast allen gängigen Verfahren eine Porosität oder Rauigkeit auf, sodass eine entsprechende Nachbehandlung erforderlich ist. Dieser Thematik widmet sich ein Exponat des Fraunhofer-Verbunds Produktion. Es zeigt verschiedene Möglichkeiten auf, die Oberflächeneigenschaften additiv gefertigter Bauteile zu verbessern. Zu sehen ist das Exponat auf dem Gemeinschaftsstand der Fraunhofer-Gesellschaft: Halle 2, Stand B24.

Über Fraunhofer IPA

Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, kurz Fraunhofer IPA, ist mit annähernd 1200 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern eines der größten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft. Der gesamte Haushalt beträgt 90 Mio. €. Organisatorische und technologische Aufgaben aus der Produktion sind Forschungsschwerpunkte des Instituts. Methoden, Komponenten und Geräte bis hin zu kompletten Maschinen und Anlagen werden entwickelt, erprobt und umgesetzt. 19 Fachabteilungen arbeiten interdisziplinär, koordiniert durch 6 Geschäftsfelder, vor allem mit den Branchen Automotive, Maschinen- und Anlagenbau, Elektronik und Mikrosystemtechnik, Energie, Medizin- und Biotechnik sowie Prozessindustrie zusammen. An der wirtschaftlichen Produktion nachhaltiger und personalisierter Produkte orientiert das Fraunhofer IPA seine Forschung.

Quelle und Vorschaubild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA  

Foto: An diesem Demonstrator trainieren das Fraunhofer IPA, die Universität Stuttgart und der Sensorhersteller Sick einen intelligenten Algorithmus, der Leckagen in Druckluftanlagen aufspürt. (Quelle: Fraunhofer IPA/Foto: Rainer Bez)