Presse und News

Die begrenzte Verfügbarkeit und die hohen Kosten von Ermüdungsdaten erschweren die Auslegung von Bauteilen ein und schränken Unternehmen bei sicherheitskritischen Anwendungen bei der Werkstoffauswahl ein. Wissenschaftler des Fraunhofer IWM haben gemeinsam mit Kollegen der University of California, Santa Barbara, Strategien entwickelt, um die Extraktion strukturierter Informationen aus unstrukturierter wissenschaftlicher Literatur – dem bislang größten Korpus an Ermüdungsdaten – deutlich zu verbessern. Sie haben ihre Ergebnisse auf der Plattform ChemRxiv veröffentlicht.

Leichtbaukonstruktionen können unter dynamischen Belastungen in Schwingungszustände versetzt werden, die einerseits störende Geräusche erzeugen und andererseits zu Materialermüdung führen. Im Projekt »LEICHT_DISS« wurden Reibelemente entwickelt und bewertet, die als Teil der Leichtbaukonstruktionen Schwingungsenergie absorbieren und zu einer Stabilisierung des Systems führen. Neben einer erhöhten Funktionalität und Sicherheit ermöglicht der Einsatz dieser neuen Technologien auch Gewichtseinsparungen sowie ökonomische und ökologische Potenziale beim Bauteildesign.

Mit dem feierlichen Spatenstich am 22. Juli 2025 beginnt der Bau des Ingenieurzentrums Nachhaltigkeit (IZN) auf dem Campus Flugplatz in Freiburg. Das neue Gebäude wird künftig die intensive Zusammenarbeit der fünf Freiburger Fraunhofer-­Institute mit der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg unter dem Dach des Instituts für Nachhaltige Technische Systeme (INATECH) stärken.

40% des Altöls aus Industrieprozessen kann heute wieder zu Grundölen verarbeitet werden. Die technologischen Prozesse dafür sind jedoch nicht differenziert genug, um die für Hochleistungsschmierstoffe wertvollen Grundstoffe aus Altöl zurückzugewinnen und daraus neue langlebige Schmierstoffe herzustellen. Derzeit verbreitete Recyclingtechnologien sind daher auf niedrigviskose Öle begrenzt. Der Bedarf bei Schmierstoffherstellern und deren Grundstofflieferanten, höherviskose Getriebeöle weiter zu nutzen, ist groß, da dort enorme Potenziale zur CO2- und Kostenreduktion liegen. Auch in Technologiebereichen wie Windkraft oder Mobilität, ist das Interesse an nachhaltigen Schmierungslösungen groß.

Im Projekt »AluTrace« wurde eine dezentrale Datenraumarchitektur entwickelt, die eine lückenlose Rückverfolgbarkeit und Analyse von Werkstoff- und Prozessdaten ermöglicht. Dies ist nicht nur für den Designprozess von Leichtbauteilen von Bedeutung, sondern auch für die gesamte Wertschöpfungskette in der additiven Fertigung. Durch die Implementierung eines prozessspezifischen Topologieoptimierungsalgorithmus (PSTO) konnte gezeigt werden, wie durchgängige Datenvernetzung zu signifikanten Verbesserungen in der Bauteilqualität und -leistung führen kann. Die erzielten Ergebnisse, darunter eine Gewichtsreduktion von bis zu 23 % bei gleichbleibender mechanischer Festigkeit, belegen den klaren Industriebedarf nach effektiven Lösungen für den Leichtbau.

Im Projekt „CapS-PTL“ wird eine innovative Technologie zur Herstellung poröser Titanelektroden entwickelt, die für die effiziente Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse entscheidend ist. Durch den Einsatz von Kapillarsuspensionen (CapS) wird eine präzise Kontrolle der Porosität und mechanischen Festigkeit der Elektroden erreicht, was die elektrochemische Leistung erheblich steigert. Die Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer IWM und FastCast Ceramics GmbH kombiniert Forschung und industrielle Anwendung, um die Skalierung dieser Technologien zu gewährleisten.

Die Rohstoffförderung in großen Meerestiefen erfordert extrem belastbare Komponenten – besonders in Pumpen. Im Projekt »SubseaSlide« wurde ein neuartiger Diamant-SiC-Verbundwerkstoff entwickelt und qualifiziert, der unter realitätsnahen Bedingungen höchste Verschleißfestigkeit und Betriebssicherheit bewiesen hat. Die Forschung liefert damit einen entscheidenden Beitrag zur Effizienz, Versorgungssicherheit und Nachhaltigkeit in der maritimen Rohstoffgewinnung.

Für die Erforschung und Entwicklung eines digitalen Zwillings, der Schmierung unter hoher Belastung beschreiben und damit die Konstruktions- und Betriebsbedingungen für energieeffiziente Maschinen vorhersagen kann, erhält Prof. Dr. Michael Moseler, Leiter des Geschäftsfelds Tribologie am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und Professor für Simulation funktionaler Nanosysteme an der Universität Freiburg, einen »ERC Advanced Grant« in Höhe von 2,5 Millionen Euro vom Europäischen Forschungsrat (ERC, European Research Council). Ein ERC Grant zählt zu den wichtigsten Auszeichnungen in der europäischen Forschungsförderung und wird an Spitzenforschende für herausragende wissenschaftliche Forschungsansätze vergeben.

Mit der 10. crashMAT konnte die Community der Crash-Werkstoffexpertinnen und -experten endlich wieder persönlich zusammenkommen – erstmals am Fraunhofer IWM in Freiburg. Fachvorträge, Laborführungen und intensiver Austausch machten das Event zu einem vollen Erfolg.

Im Rahmen eines Fraunhofer-Leitprojekts entwickeln Forschende ein digitales Ökosystem, das Daten entlang der Wertschöpfungskette von Rohstoffen sammelt – mit dem Ziel, eine nachhaltige und resiliente Versorgung sicherzustellen. Das ermöglicht, dass Werkstoffe mit möglichst wenigen Verlusten und energetisch effizient im Kreislauf geführt werden. Auf der Hannover Messe 2025 präsentiert das Forschungsteam einen Demonstrator, der die vielfältigen Möglichkeiten des Ökosystems zeigt.

Siliziumkarbid bietet für die Leistungselektronik erhebliche technische Vorzüge – ein Nachteil sind nach wie vor die Kosten. Im Forschungsprojekt »ThinSiCPower« entwickelt ein Konsortium von Fraunhofer-Instituten Schlüsseltechnologien, mit denen Materialverbrauch und Bauelementdicke reduziert und gleichzeitig die thermomechanische Stabilität der aufgebauten SiC-Chips erhöht wird. Die erzielten Einsparungen sollen dazu beitragen, die Markterschließung für effiziente SiC-Leistungselektronik weiter zu beschleunigen.

Dr. Silke Sommer, Geschäftsfeldleiterin für Bauteilsicherheit und Leichtbau am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM, wurde am 8. Oktober 2024 beim MPA-Seminar der Universität Stuttgart als erste Frau mit der renommierten Carl-von-Bach-Medaille der Materialprüfungsanstalt Universität Stuttgart geehrt. Diese Auszeichnung würdigt ihre wegweisenden Beiträge zur Forschung in der Werkstoffmechanik, insbesondere in den Bereichen Crashsimulation und Leichtbautechnik.

Der langjährige Institutsleiter und Mitbegründer des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg und des daraus hervorgegangen Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle (Saale), Professor Dr. Dr. e.h. Erwin Sommer, ist am 16. Juni 2024 im Alter von 88 Jahren verstorben. Mit der Einführung der Bruchmechanik als Forschungsgebiet in Deutschland leistete er in den 1960er Jahren Pionierarbeit. Neben seiner Tätigkeit als Wissenschaftler war er in zahlreichen Gremien aktiv. Die Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft hat er als Vorsitzender des wissenschaftlich-technischen Rates sowie Gründer und langjähriger Leiter des Fraunhofer-Institutsverbunds Werkstoffe, Bauteile – MATERIALS mitgeprägt.

Wasserstoff spielt eine Schlüsselrolle in der Energiewende und ist ein unverzichtbarer Baustein für die zukünftige Versorgungssicherheit im Energiesektor. Als kohlenstoffarmer und umweltfreundlicher Energieträger soll Grüner Wasserstoff nach und nach fossile Brennstoffe ersetzen. Um jedoch das volle Potenzial von Wasserstoff als Energieträger auszuschöpfen, ist eine sichere Infrastruktur von entscheidender Bedeutung. Dies umfasst die Lagerung, den Transport, die regionalen Verteilnetze sowie die lokale Infrastruktur beim Verbraucher. Auch das Fraunhofer IWM ist Teil des Verbundprojekts: Wir setzen dabei unsere umfassende Expertise dafür ein, Werkstoffe und Bauteile im direkten Kontakt mit Wasserstoff-Gas zu bewerten und entwickelt Prüf- und Simulationsmethoden zur Bewertung der Zuverlässigkeit von Werkstoffen in Bauteilen für Anlagen eine unfallsicheren und ressourcenschonenden Wasserstoff-Infrastruktur. Lesen Sie hier das neue Positionspapier über das BMBF-Leitprojekt »TransHyDE«.

Durch Krisen wie die Corona-Pandemie oder ausgesetzte Handelsabkommen kommt es immer wieder zu Lieferengpässen. Rohstoffe wie Nickel oder Magnesium und Seltene Erden, die die Industrie für die Fertigung unterschiedlichster Produkte benötigt, sind nicht immer verfügbar – oft für längere Zeit. Hier setzt ein neues Leitprojekt der Fraunhofer-Gesellschaft an: Seit Januar 2024 erforschen sechs Fraunhofer-Institute, wie die nachhaltige und resiliente Versorgung gestaltet und gesichert werden kann. Das auf vier Jahre angelegte interdisziplinäre Projekt soll die Informationsbasis dafür schaffen, Werkstoffe und Bauteile in möglichst hochwertiger Form zu erhalten und in den Kreislauf zu führen.

Im April ehrte der Arbeitgeberverband Südwestmetall acht junge Nachwuchsforschende baden-württembergischer Landesuniversitäten für ihre bahnbrechenden wissenschaftlichen Arbeiten. Dabei wurde Dr. Ali Riza Durmaz, Forscher am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg, für seine hervorragende Dissertation mit dem Südwestmetall-Förderpreis ausgezeichnet. Im Rahmen seiner Arbeit hat er einen KI-gestützten Workflow zur verbesserten Vorhersage mikrostruktureller Ermüdungsprozesse entwickelt.

Viele tribologische Systeme werden aus Effizienzgründen an ihren Belastungsgrenzen betrieben. Schmierspalte werden enger, Schmierfilme müssen größeren Belastungen standhalten. Für das zuverlässige Design solcher Systeme sind Entwicklung und Konstruktion auf präzise Berechnungsmethoden angewiesen. Bei der sogenannten Grenzschmierung versagen jedoch konventionelle Berechnungsansätze. Prof. Michael Moseler und Dr. Kerstin Falk vom Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg gelang es, die Mechanismen der Grenzschmierung aufzuklären und vorhersagbar zu machen. Damit eröffnen sie neue Gestaltungsmöglichkeiten für Hochleistungs-Tribosysteme. Ihren bahnbrechenden Ansatz stellen sie in einem renommierten Fachjournal vor.

Der Einsatz von per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS) ist längst nicht nur umstritten, sondern steht vor einem möglichen EU-weiten Verbot. Die damit einhergehenden Herausforderungen für Hersteller, die darauf angewiesen sein werden, Chemikalien zukünftig aufwendig zu prüfen, sind vielschichtig. In einer Kooperation zwischen dem MikroTribologie Centrum µTC und dem Thüringer Startup Kompass GmbH wurde nun ein innovatives Messsystem entwickelt, das bisherige Geräte zur Detektion von PFAS-Verbindungen in Handlichkeit, Flexibilität und Genauigkeit weit übertrifft. Am 16. November wurde das System mit dem Lothar-Späth-Award ausgezeichnet, der für besonders wegweisende Innovationen vergeben wird.

Wälzlager werden überall dort eingebaut, wo sich etwas dreht. Das breite Einsatzgebiet reicht von der großen Windkraftanlage bis zur kleinen elektrischen Zahnbürste. In Bezug auf ihre Qualität und die jeweilige Anwendung müssen die Lager aus Stahlbauteilen sorgfältig ausgewählt und geprüft werden. Maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Stahls hat die Korngröße. Bislang wird die Größe der mikroskopisch kleinen Kristallite per Sichtprüfung durch Metallographinnen und Metallographen bewertet – eine subjektiv geprägte, fehleranfällige Methode. Forschende am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM haben nun in Zusammenarbeit mit der Schaeffler Technologies AG & Co. KG ein Deep Learning-Modell entwickelt, das eine objektive und automatisierte Bewertung und Bestimmung der Korngröße ermöglicht.

Mechanische Lager und Getriebe, wie sie in Elektrofahrzeugen und Windkraftanlagen vorkommen, werden meist mit Schmierstoffen versorgt, um Reibung und Verschleiß zu mindern. Allerdings können an diesen Bauteilen elektrische Spannungen anliegen, die die Funktionsweise der Schmierstoffe so stark beeinträchtigen, dass Schäden an den tribologischen Kontakten entstehen. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM haben im Verbundprojekt »Lube.Life« ein virtuelles Schmierstofflabor entwickelt, mit dem sich die Auswirkungen elektrischer Felder auf die Stabilität von Schmierstoffen vorhersagen lassen. Damit sind maßgeschneiderte Formulierungen neuer Schmiermittel möglich.

Der Deutsche Verband für Materialforschung und -prüfung e. V. (DVM), hat den ehemaligen Leiter des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg, Prof. Dr. Dr. E. h. Erwin Sommer, am 31. März 2023 mit der Ehrenmitgliedschaft ausgezeichnet. Damit werden Sommers Leistungen für den Verband und seine Errungenschaften bei der Etablierung der Bruchmechanik als materialwissenschaftliches Forschungsgebiet in Deutschland gewürdigt. Die Bruchmechanik ist das Konzept schlechthin für die Aufklärung von rissbedingten Schadensfällen in Bauteilen und die Bewertung der Bauteilsicherheit.

Die Fraunhofer-Gesellschaft, die weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung, unterhält in Freiburg fünf Institute mit insgesamt rund 2500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern. Damit ist Freiburg der größte Fraunhofer-Standort in Deutschland – noch vor Berlin und Dresden. Beim Girls‘ Day am 27. April bieten die fünf Institute Mädchen Einblicke in vielfältige Forschungsgebiete – von Chemie bis Maschinenbau, von Mikrostrukturen bis Weltraumtechnik, von Erdbebensicherheit bis saubere Energie.

Steigende Anforderungen an Blechumformprozesse erfordern immer umfangreichere experimentelle Charakterisierungen der Ausgangswerkstoffe. Gleichzeitig werden die verwendeten Charakterisierungsversuche durch den Einsatz dünnerer Bleche vor immer neue Herausforderungen gestellt. Das Virtuelle Labor des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM in Freiburg schafft Abhilfe: Es bestimmt die nötigen Kennwerte für die Auslegung des Blechumformprozesses per Simulation. Für die Weiterentwicklung des Virtuellen Labors kooperiert das Fraunhofer IWM mit der Universität Twente in den Niederlanden.

Die additive Herstellung von Werkzeugen mit pulverbettbasiertem Laserstrahlschmelzen »Laser Powder Bed Fusion« bietet zahlreiche Vorteile, sie ist wirtschaftlich, präzise und ermöglicht individuelle Lösungen. Doch ist es mitunter schwierig, die optimalen Prozessparameter, wie die Geschwindigkeit oder die Leistung des Lasers, zu bestimmen. Fraunhofer-Forschende simulieren erstmalig den Prozess auf der Mikrostrukturskala, um direkte Zusammenhänge zwischen Werkstückeigenschaften und gewählten Prozessparametern erkennen. Dafür kombinieren sie verschiedene Simulationsmethoden miteinander.

Programmierbare Materialien sind wahre Formwandler. Auf Knopfdruck ändern sie kontrolliert und reversibel ihre Eigenschaften und passen sich selbstständig an neue Gegebenheiten an. Einsatzbereiche sind beispielsweise bequemes Sitzen oder Matratzen, die das Wundliegen verhindern. Dabei verformt sich die Unterlage so, dass die Auflagefläche groß ist und sich der Druck auf die Körperteile dadurch verringert. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer Cluster of Excellence Programmierbare Materialien CPM entwickeln solche programmierbaren Materialien und bringen sie gemeinsam mit Industriepartnern zur Marktreife. Ziel ist es unter anderem, den Einsatz von Ressourcen zu reduzieren.

20 Prozent der weltweit erzeugten Energie geht durch Reibung verloren. Mit neuen Materialien, Oberflächen und Schmierstoffen könnten langfristig 40 Prozent davon eingespart werden – das entspricht CO2-Emissionen von mehr als drei Gigatonnen pro Jahr! Einen Weg dorthin eröffnet die Supraschmierung in Maschinenelementen. Fraunhofer-Forschende arbeiten daran, diese vom Labor in die Anwendung zu bringen.

Öl als Schmiermittel ist altbekannt – weniger alltäglich dagegen ist der Festkörperschmierstoff Graphit. Zwar kommt er bei niedrigen Anpressdrücken zum Einsatz, jedoch waren die auftretenden Effekte bisher nur bedingt verstanden. Insbesondere war unklar, ob sich dieses Schmiermittel auch bei hohen Anpressdrücken, etwa in Wälzlagern, einsetzen lässt. Forschende konnten das gängige Reibungsmodell zur Erklärung der Wirkungsweise nun erweitern. Im Journal Nature Communications veröffentlichten sie ihre Ergebnisse und erklären, wieso diese der Graphitschmierung künftig einen Weg in die Hochdruckanwendungen eröffnen.

Sie sind praktisch, enorm flexibel und versprechen umweltfreundliche Mobilität. Immer mehr Menschen nutzen einen E-Scooter im Stadtverkehr. Dabei häufen sich auch die Unfälle mit schweren Verletzungen. Das Risiko, das mit den schellen Flitzern verbunden ist, wird vielfach unterschätzt. Nun haben Fraunhofer-Forschende im Projekt »HUMAD« ein typisches Unfallszenario und die damit einhergehenden Verletzungen untersucht. Dabei haben die Expertinnen und Experten auch neuartige Werkstoffe für Helme und Protektoren getestet. Diese könnten viel besser als herkömmliche Produkte schützen.

In dem für uns besonderen Jahr 2021 haben wir unser 50-jähriges Bestehen gefeiert und unseren Erweiterungsbau eröffnet. Unsere Anfänge lagen vor 50 Jahren in der Bruchmechanik. Deshalb haben wir diese Methode als Themenschwerpunkt des vorliegenden Jahresberichts gewählt.

Wenige Atome bestimmen, ob Kraftwerke störungsfrei laufen oder Fahrzeuge energieeffizient unterwegs sind. Eine virtuelle Materialsonde macht tribologische Prozesse auf atomarer Skala sichtbar – und somit steuerbar. Für diese Entwicklung erhält ein Forscherteam des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM den Wissenschaftspreis des Stifterverbandes 2022.