Forschende des Fraunhofer IOF haben eine neuartige Infrarotkamera entwickelt, die Sicherheit im Strassenverkehr verbessert. Besonders autonome Fahrzeuge profitieren von der kostengünstigen Technologie.

Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF stellte eine innovative Infrarotkamera vor, die speziell für autonome Fahrzeuge und Fahrerassistenzsysteme entwickelt wurde. Die Kamera arbeitet im Infrarotbereich von 8 bis 14 Mikrometern und erkennt zuverlässig Wärmestrahlung, wie sie von Menschen ausgeht, auch bei Nebel, Dunkelheit oder Regen.

Dank der Verwendung kostengünstiger Arrays von Strahlungsdetektoren und einer flachen Bauweise mit katadioptrischer Optik ist die Kamera kompakt, skalierbar und wirtschaftlich herstellbar. Das horizontale Gesichtsfeld eignet sich ideal zur Erkennung von Personen am Strassenrand oder auf Fahrradwegen. Mit einer Lichtstärke von F/1,1 und einer Winkelauflösung von 16 Pixel/Grad ergänzt die Kamera bestehende Systeme wie Lidar oder Radar, ohne auf aktive Beleuchtung angewiesen zu sein.

Die Waferlevel-Herstellung vereinfacht den Produktionsprozess erheblich und senkt die Kosten, wodurch vielfältige Einsatzmöglichkeiten entstehen. Neben autonomen Fahrzeugen kann die Kamera auch zur Wärmeverlustkontrolle, industriellen Überwachung oder im Katastrophenschutz verwendet werden.

Das Fraunhofer IOF forscht an photonischen Systemen und entwickelt innovative optische Technologien. Mit rund 500 Mitarbeitenden erzielt das Institut ein jährliches Forschungsvolumen von 40 Millionen Euro.

Weitere Informationen unter:
https://idw-online.de/de/news841053

Die fünfte Ausgabe «Lohnradar» ist da. Sie zeigt deutlich, dass sich Aus- und Weiterbildung sowie Berufserfahrung lohnen. Besonders ausgeprägt sind die Vorteile einer betriebswirtschaftlichen Weiterbildung. Interessante Erkenntnisse liefert die Studie auch zum Thema Internationalität.

Der Lohnradar beinhaltet eine fundierte Arbeitsmarktstudie mit spannenden redaktionellen Beiträgen zu Themen wie Internationalität, Lohntransparenz und MINT-Förderung. Die Studie liefert grafische Auswertungen und detaillierte Interpretationen zu den Lohnunterschieden nach Bildungsniveau, Alter und Funktionsstufe. Insbesondere wird deutlich, dass sich eine betriebswirtschaftliche Weiterbildung sowohl finanziell als auch emotional lohnt.

Das Schwerpunktthema Internationalität beleuchtet den Mehrwert von Auslandsaufenthalten und der Zusammenarbeit mit internationalen Kolleginnen und Kollegen. Die wichtigsten Gründe für einen Auslandsaufenthalt sind die Verbesserung der Sprachkenntnisse, berufliche Chancen und das Kennenlernen neuer Kulturen. Solche Erfahrungen erweitern Perspektiven und sind in unserer global vernetzten Branche ein zentraler Faktor für die persönliche und berufliche Weiterentwicklung.

Weitere Informationen unter:
www.electrosuisse.ch/lohnradar

Das Fraunhofer IOF hat mit dem System goCRASH3D eine bahnbrechende Technologie für Crashtests entwickelt. Das System erfasst erstmals 3D-Daten innerhalb von Fahrzeugen während des Aufpralls und zeigt präzise Verformungen und Bewegungen von Bauteilen auf. Die Entwicklung bietet nicht nur der Automobilbranche neue Möglichkeiten für Sicherheitstests, sondern könnte auch in anderen Bereichen wie der Sportmedizin Anwendung finden.

Seit über zehn Jahren entwickelt das Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF) Systeme zur Hochgeschwindigkeitserfassung von 3D-Daten. goCRASH3D, das neueste System, ist speziell für die Aufzeichnung von Verformungen im Fahrzeug während eines Crashtests konzipiert. Es verwendet eine besondere Beleuchtungstechnik, die aus der Bühnentechnik adaptiert wurde, um ein präzises, nichtperiodisches Sinusmuster zu erzeugen. In Kombination mit zwei Hochgeschwindigkeitskameras und einem Computer wird eine exakte 3D-Bildberechnung von bewegten Objekten ermöglicht.

Das System erlaubt Einblicke in schwer zugängliche Fahrzeugbereiche wie den Fussraum oder hinter Airbags verborgene Bereiche. Die neue Technik wurde in Zusammenarbeit mit der Automobilindustrie entwickelt und getestet, um Sicherheitstests auf ein neues Niveau zu heben. Ein entscheidendes Element dabei ist die Beleuchtung: Mit einer LED, die eine Leuchtkraft von 15’000 Lux bietet, wird eine Aufnahmegeschwindigkeit von bis zu 12’000 Bildern pro Sekunde bei hoher Auflösung erreicht. Die Komponenten sind in einem schockresistenten Rahmen montiert, der die extremen Beschleunigungen im Fahrzeuginneren aushält.

Weitere Informationen unter:
https://idw-online.de/de/news840150

Im Rahmen des Forschungsprojekts Circulus widmet sich das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF der Entwicklung nachhaltiger und recyclingfähiger Batteriegehäuse für die E-Mobilität. Die Wiederverwendung von gebrauchten Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen bietet dabei eine vielversprechende Möglichkeit zur Förderung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft und zur Optimierung der Ressourcennutzung.

Lithium-Ionen-Batterien aus Elektrofahrzeugen verlieren nach einer gewissen Zeit an Ladekapazität und sind ab einem Kapazitätsverlust von 20% für den Fahrzeugbetrieb nicht mehr geeignet. Allerdings haben sie mit 80% Restkapazität noch ausreichend Potenzial für stationäre Anwendungen. Das Forschungsprojekt Circulus fokussiert sich darauf, diese gebrauchten Batterien zu einem stationären Speichersystem umzubauen, was durch eine Leichtbau-Konstruktion ermöglicht wird, die für das Recycling optimiert wurde.

Wissenschaftler des Fraunhofer LBF entwickeln dazu leichte, recyclingfähige Batteriegehäuse aus Kunststoff, um eine effiziente Kreislaufführung der Strukturkomponenten zu gewährleisten. Dabei spielt die leichte, sortenreine Zerlegbarkeit der Komponenten eine entscheidende Rolle, um die Sortierung und Wiederverwertung zu optimieren. Durch umfassende Analytik können die Forschenden die Qualität und mögliche Unterschiede der Materialien erfassen und gezielt anpassen, um hochwertige Rezyklate für anspruchsvolle Anwendungen zu erzeugen.

Im Projekt wurde neben dem Recycling auch die Umnutzung alter Batteriezellen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass die Batteriezellen am Ende ihrer Lebensdauer im Fahrzeug noch genug Kapazität und Leistung für einen Einsatz als stationäre Stromspeicher haben. Dies trägt zur Kreislaufführung der Materialien bei und ermöglicht eine nachhaltige Nutzung der ressourcenintensiven Batteriezellen.

Die Umnutzung von alten Batterien ist ein komplexer Transformationsprozess, der eine transdisziplinäre Herangehensweise erfordert, um die ökonomischen, ökologischen und gesellschaftlichen Aspekte zu berücksichtigen. Eine entsprechende Studie wurde von den Fraunhofer-Forschenden veröffentlicht.

Weitere Informationen unter:
https://idw-online.de/de/image?id=393471&size=screen

Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) sind essenziell für unsere moderne Technologie, doch ihre Entsorgung birgt Herausforderungen. Ein wichtiger Schritt zur nachhaltigen Nutzung dieser Batterien ist das Recycling von Graphit, einem zentralen Bestandteil. Forschende des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben eine Methode zur Aufbereitung von Graphit aus Altbatterien entwickelt, die dessen Wiederverwendung ohne Leistungsabfall ermöglicht.

Lithium-Ionen-Batterien sind in fast allen Elektrogeräten enthalten und entscheidend für die E-Mobilität. Mit der Zeit verschlechtert sich ihre Leistung, was die Notwendigkeit des Recyclings der in ihnen enthaltenen Rohstoffe erhöht. Neben Lithium enthalten diese Batterien Metalle wie Kupfer, Nickel, Kobalt und Aluminium sowie Graphit. Letzteres ist ein bedeutender Bestandteil der Anode, der 15–25% des Batteriegewichts ausmacht und auf eine Kupferfolie aufgetragen wird. Die Reinheit des Graphits beeinflusst die Batterieleistung erheblich.

Traditionell wird Graphit synthetisch hergestellt, was energieintensiv ist und einen hohen ökologischen Fussabdruck hat. Da das meiste Anodengraphit aus China stammt, ist Recycling entscheidend, um Rohstoffe zurückzugewinnen und die Abhängigkeit von Importen zu verringern. Jährlich werden etwa 100 Kilotonnen Altbatterien in Europa recycelt.

Beim Recycling wird Graphit aus geschredderten Batterien gewonnen. Das Verfahren, bekannt als Schaumflotation, nutzt die wasserabweisenden Eigenschaften des Graphits, um es von anderen Materialien zu trennen. Das australische Unternehmen EcoGraf hat eine umweltfreundliche Methode entwickelt, die ohne die hochgiftige Flusssäure auskommt.

Die Forschenden der Helmholtz-Institute in Ulm und Freiberg haben das recycelte Graphit auf Reinheit und Wiederverwendbarkeit geprüft. Ihre Tests zeigten, dass die elektrochemische Leistung des recycelten Graphits mit der von neuem Anodengraphit vergleichbar ist. Das recycelte Graphit behält eine bemerkenswerte Speicherkapazität von über 350 mAh/g und zeigt eine hohe Zyklenstabilität mit 80% Kapazitätserhaltung nach 1000 Ladezyklen.

Diese Ergebnisse sind ein bedeutender Schritt zur Erfüllung der europäischen Batterieverordnung und des Green Deals. Das Recycling von Graphit trägt wesentlich zur Kreislaufwirtschaft bei, indem es die Abhängigkeit von Primärrohstoffen verringert und die Umweltbelastung minimiert.

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Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM arbeitet gemeinsam mit Industriepartnern an einem innovativen Wechselrichter für Elektrofahrzeuge, der durch verbessertes Kühlmanagement und moderne Materialien die Leistung elektrischer Antriebe signifikant steigern könnte.

Überhitzung begrenzt häufig die Leistungsfähigkeit von Elektrofahrzeugantrieben. Um dies zu adressieren, entwickelt das Fraunhofer IZM im Projekt “Dauerpower” einen neuen Wechselrichter, der weniger Hitze produziert und effizienter arbeitet. Dieses Gerät kann dank eines optimierten Kühlmanagements bei niedrigeren Temperaturen funktionieren, was die Halbleiterfläche reduziert und Kosten senkt.

Die neue Technologie nutzt Silizium-Karbid-Transistoren, die eine höhere Temperaturbeständigkeit und einen besseren Wirkungsgrad als traditionelles Silizium bieten. Diese Transistoren werden in einem innovativen Verfahren direkt auf Keramiksubstrate aufgebracht, was die Materialnutzung optimiert und den mechanischen Stress verringert.

Ein weiterer Fortschritt ist die Verwendung von 3D-gedruckten Kupfer-Kühlelementen, die eine verbesserte Wärmeleitung ermöglichen und den Kühlkreislauf effizienter gestalten. Durch die neuartige Anordnung und direkte Anbindung der Kühlung an die Halbleiter wird eine gleichmässige Temperaturverteilung erreicht, die das System weniger anfällig für Überhitzung macht.

Das Projekt, das auch von Porsche und Bosch unterstützt wird, zielt darauf ab, den Prototypen weiterzuentwickeln und umfangreiche Tests durchzuführen. Die Ergebnisse könnten zu einer ressourcenschonenderen Produktion und Nutzung von Elektrofahrzeugen führen, was die Kosten der Elektromobilität reduziert und ihre Nachhaltigkeit erhöht.

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https://idw-online.de/de/news832174