2020 HIGHLIGHTS - Fraunhofer IIS
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F R A U N H O F E R - I N S T I T U T F Ü R I N T E G R I E R T E S C H A LT U N G E N I I S
HIGHLIGHTS
2020
JAHRESBERICHT
Die Onlineversion des Jahresberichts unter:
www.iis.fraunhofer.de/highlights
Hinweis auf weitere Inform ationen
zum Thema
Hinweis auf Multimedia-Inhalte
O NLI N E
FRAUNHOFER IIS MAGAZIN
In unserem Online-Magazin können Sie die Geschichten aus dem Jahresbericht das
ganze Jahr über weiter verfolgen. Sie finden hier aktuelle Interviews mit Forschenden
und Führungskräften, Berichte über technische Neuheiten und Erfolge sowie Filme,
Podcasts und Animationen zu den aktuellen Themen aus unserem Institut.
www.iis.fraunhofer.de/magazin
FRAUNHOFER IIS
Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in
Erlangen ist eine weltweit führende anwendungsorientierte Titelbild
Forschungseinrichtung für mikroelektronische und informa- »125 Jahre Entdeckung der Rönt-
tionstechnische Systemlösungen und Dienstleistungen. Es ist genstrahlen« war im Jahr 2020 in
heute das größte Institut der Fraunhofer-Gesellschaft. unserem Bereich Entwicklungs-
zentrum Röntgentechnik sehr
Die Forschung am Fraunhofer IIS orientiert sich an zwei präsent. Mit der Highspeed X-ray
Leitthemen: Audio und Medientechnologien sowie kognitive Technologie zeigen die Forscherin-
Sensorik. Die Forschungsergebnisse finden Anwendung in der nen und Forscher ab Seite 26 ein-
vernetzten Mobilität, in Kommunikations- und Anwendungs- drucksvoll, was heute möglich ist:
lösungen für das Internet der Dinge, in der Digitalisierung Mit modernster Technik gelingt es
der menschlichen Wahrnehmung (Human Sensing), im nicht nur in Objekte zu blicken,
Produkt- und Materialmonitoring sowie in Business Analytics sondern sogar dynamische Vor-
in Versorgungsketten (Supply Chains). gänge im Inneren abzubilden.
HIGHLIGHTS 2020 JAHRESBERICHT
Liebe Leserin, lieber Leser, das Jahr 2020 hat unerwartete Veränderungen gebracht und uns alle gefordert. Das Fraunhofer IIS konnte der Krise mit seiner bewährten Stärke und Flexibilität gut begegnen; zudem haben wir uns mit Forschungsprojekten in die Bewältigung der durch Corona ausgelösten Herausforderungen eingebracht. Zum Jubiläum »125 Jahre Entdeckung der Röntgenstrahlen« war unser Röntgenmobil unterwegs. Mit einem vollwertigen Röntgenlabor an Bord wurden historisch bedeutende Exponate vor Ort zerstörungsfrei untersucht. Weitere Highlights finden Sie in diesem Jahresbericht. Entlang der Devise #WeKnowHow zeigen wir Ihnen, wie wir uns den Themen von 2020 gestellt, Lösungen gefunden und die Digitalisierung vorangebracht haben. Auch das Jahr 2021 wird anspruchsvoll werden. Wir werden unsere Kompetenzen in den strategischen Initiativen ausbauen, zum Beispiel in den Feldern Künstliche Intelligenz, Quanten- technologien, Trusted und Green Electronics, 5G/6G oder IOT. Das ist eine wichtige Basis dafür, dass wir auch in Zukunft erfolgreich sein können. Viel Spaß beim Lesen Prof. Dr. Albert Heuberger Prof. Dr. Bernhard Grill Prof. Dr. Alexander Martin Institutsleitung des Fraunhofer IIS
INHALT
6 26 38 44 48 54
DIE TECHNIK- DER DYNAMISCHE DER WEG ZU FRISCHER WIND FÜR PERFECT FIT FÜR WEG VOM FRUST,
LOTSEN DER BLICK INS INNERE INDUSTRIE 4.0 IN DIGITAL HEALTH- BROADCAST- HIN ZUM ERFOLG!
CORONA-WARN-APP PRODUKTION UND TECHNOLOGIEN STUDIOS – PILOT-
LOGISTIK PROJEKT IN JAPAN
WE KNOW HOW
10 Digitale Transformation aus drei Blickwinkeln | 30 #WeKnowX-Ray 42 #WeKnowDigitalTransformation 60 Im Auftrag der Zukunft
Die Vielfalt der Menschen am Fraunhofer IIS Restaurierung an Stradivari-Cello auf dem Prüfstand | »Semantic Web Lab« – Vernetzte Datenräume | So gestalten die Institutsleiter nachhaltige und
NanoCT-System kommerziell verfügbar KI-gestützte Trendforschung in der Urbanen sinnvolle Digitalisierung
12 Auszeichnungen, Preise und Ernennungen | Mobilität | »ProDAB«: Optimierte Logistik- und
Mit dem »Fraunhofer-Röntgenmobil« auf 32 #WeKnowSmartSensing Produktionsprozesse | KI-Verfahren: Transfer aus 62 Die Zukunft ausleuchten
Spurensuche | Das Fraunhofer IIS – Ihr Partner Konfigurierbare Sensorplattform im Baukastenformat | der Wissenschaft in die Praxis Der neue Bereichsleiter Norman Uhlmann will die
SEMULIN – Interaktion für automatisiertes Fahren Potenziale des Röntgens ausreizen
16 Zahlen | Daten | Fakten | Forschungsfabrik 52 #WeKnowAudio
Mikroelektronik Deutschland | Fraunhofer- 34 #WeKnowPositioning Erfolge für die 4. Generation Audiocodecs | 64 Schlüssel zum Morgen
Gesellschaft KI verbessert die Handhabung von Werkzeugen | upHear ließ auch 2020 aufhorchen Vorausschauende Strategien und Projekte ebnen den
Smart-Home-Vernetzung über nur eine Basisstation | Weg in eine erstrebenswerte Zukunft
Adhoc lokalisieren für agile Produktion | 59 #WeKnowAdaptiveSystems
Wenn Schrauben »mitdenken« Medizinische Versorgungsengpässe mit KI vermeiden 68 Impressum
36 #WeKnowIOT
IoT-Gerätesteuerung leicht gemacht |
UWIN-Funktechnologie im Industrieeinsatz
DIE TECHNIKLOTSEN DER
CORONA-WARN-APP
COVID-19 hat vieles verändert. Auch die Geschwindigkeit, in der wir gef or scht
haben und im Auftrag des Robert-Koch-Instituts (RKI) mit T-Systems und SAP im
Juni 2020 eine funktionale App präsentieren konnten. Stringenz und Beharrlich-
keit – t rot z int ensiver Diskussionen über Dat enschut z und Ver f ügbar keit –
haben die Innovationsgeschwindigkeit nicht ausgebremst: Die Corona-War n-App
wurde bis Ende 2020 über 24 Millionen Mal heruntergeladen und gilt als die
dat enschut zrecht lich unbedenklichst e App.
Wie schnell aus einer Herausforderung eine Idee und eine vielversprechende Lösung entstehen
können, beweist unsere Fraunhofer-Expertengruppe seit Anfang März 2020. Steffen Meyer,
Projektleiter am Fraunhofer IIS für die Corona-Warn-App, und sein Team haben insbesondere
die Bereitstellung und die Technologietests der Exposure-Notification-Schnittstelle von Google/
Apple für die App begleitet und sie kontinuierlich durch fachkundige Beratung und das Know-
how aus ihrer Forschungs-und Entwicklungstätigkeit von Abstandsschätzung für drahtlose
Funktechnik wie Bluetooth und WLAN angepasst. Die Schnittstelle ermöglicht die Erkennung
von Dauer und Annäherung eines Kontakts. Wir interviewten Steffen Meyer dazu.
Herr Meyer, wie kam das Projekt zustande und wie schnell mussten Sie und Ihr Team
mit den ersten Entwicklungsschritten starten?
Steffen Meyer: Ein Anruf aus dem Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-
Institut, HHI an unseren Institutsleiter gab den Startschuss. Wir als BLE (Bluetooth Low Energy)-
Spezialisten sollten Teil des Projektteams für eine Corona-Warn-App sein. Und von da an waren
alle an Bord und die Arbeiten gingen los. Ziel war es, vorhandene Technik in Smartphones
AUF EINEN BLICK
1 | 24 Millionen Downloads sprechen für sich: Die Corona-Warn-App ist eine
der erfolgreichsten Apps und Modell für Datensicherheit.
2 | Der Ausbau der Exposure-Notification-Schnittstelle und die Umsetzung
des RKI-Risikomodells sind zentral für die Corona-Warn-App. 1 Unsere Experten für Abstands-
schätzung führen Tests für die
3 | Als Experten für BLE-/WLAN-basierte Abstandsschätzung konnten wir Implementierung der Corona-
die Implementierung durch Tests effektiv unterstützen. Warn-App durch – in realitätsnahen
Situationen und mit Referenztest-
1 möglichkeiten.
We | 6 7 | We
DIE TECHNIKLOTSEN DER
CORONA-WARN-APP
1 2 3
zu nutzen, die jeder fast ständig bei sich trägt, und keine unnötigen neuen Technologien Welche Hürden mussten bei der Entwicklung der App umschifft werden?
einzubringen – dies wäre bei der benötigten Geschwindigkeit für die Entwicklung und für die
flächige Ausbringung in der Bevölkerung nicht möglich gewesen. Um zwei Beispiele herauszugreifen: Da BLE-Signale nicht zeitlich koordiniert sind, muss der
Empfänger kontinuierlich »mithören«, um alle BLE-Signale in der Umgebung zu empfangen.
Wo lagen für Sie die Besonderheiten bei der Nutzung von Bluetooth als Wir haben daher ein Verfahren vorgeschlagen, das häufigere und längere Messintervalle zu-
»Messinstrument«? lässt, und es zusammen mit Google und Apple definiert. Dies ist eine der wichtigen Grundlagen
der weltweit verwendeten Exposure-Notification-Schnittstelle.
Wir beschäftigen uns seit mehr als zehn Jahren mit Abstandsschätzungen durch Feldstärke-
signalmessungen auf Basis von BLE und haben diese Technologie in Anwendungen für die Bei der Messung mittels Funksignalen und deren Übertragung auf andere Messwerte wie
Produktion, in der Logistik, im Verkehr sowie in Messen und Museen in den Markt gebracht. Distanzen müssen verschiedene Einflussfaktoren in der Berechnung und Abschätzung berück-
Deswegen konnten wir gut einschätzen, was eine Bluetooth-basierte Schätzung leisten kann sichtigt werden; das sind beispielsweise Bewegung, weitere Funksignale und in der Umgebung
und was nicht. Es lag auf der Hand, dass sie ein sinnvolles und vor allem das einzige Hilfsmittel reflektierende Materialien wie Metall, Wände usw. Die Varianz dieser Einflussfaktoren und
für den Großteil der Bevölkerung sein kann, um die Kriterien »Nähe« und »Dauer« aus dem ihre Gewichtung im Hinblick auf eine Risikoabschätzung im Sinne des RKI gehörten zu den
RISK-Score des Robert-Koch-Instituts zu detektieren und damit Infektionsketten schneller zu schwierigsten Aufgaben.
unterbrechen. Jedoch korrekt für alle verständlich zu machen, dass es hier nicht um zentimeter-
genaue Messungen geht, war eine der Herausforderungen in der Diskussion der App. Da mittels BLE keine präzisere Abstandsschätzung des Smartphones möglich ist, müssen
Prioritäten festgelegt werden, wie mit der Ungenauigkeit umzugehen ist. Dabei hat sich die
Welche Beiträge hat Ihr Team bei der Entwicklung geleistet? Bundesregierung entschieden, eine leicht erhöhte Anzahl von Falsch-Positiven in Kauf zu
nehmen und lieber mehr zu testen.
Die anspruchsvollste Aufgabe bestand in der Analyse und Optimierung der Messwerterfassung
und -verarbeitung hinter der Exposure-Notification-Schnittstelle, die in den Android- und Welche Entwicklungen stehen als Nächstes auf der »Reiseroute«?
iOS-Systemen durch Google/Apple für die Realisierung der App notwendig waren. Hier waren
in der heißen Phase immer wieder Diskussionen, Tests und Beratungsgespräche zu sehr un- Neben weiterer begleitender Real-Life-Tests steigen die Nachfragen aus dem Unternehmens-
terschiedlichen Zeiten zusammen im Team mit T-Systems und SAP, aber auch mit Google- und und Businessbereich. Auch hier sollen Infektionsketten schnellstens unterbrochen werden.
Apple-Entwicklern zu führen – eine ziemliche Mammutaufgabe, quasi 24/7, aber eben auch Zusätzlich gibt es Bestrebungen, auch akustische Distanzmessverfahren mit zu integrieren,
spannend. Mein Team am Fraunhofer IIS, das sich aus Fachleuten für WLAN/Bluetooth, System- um für bestimmte Anwendungsfälle noch mehr Genauigkeit herstellen zu können.
design und Analyse zusammensetzt, war mit der gebotenen wissenschaftlichen Sorgfalt, aber
auch mit riesigem Engagement am Werk. Allen war bewusst, worum es in diesem Projekt geht. Danke für das Gespräch, Herr Meyer.
1 , 3 Mit einem optischen Refe-
Der wesentliche Part dabei war die technologische »Übersetzung« des RKI-Risikomodells in renzsystem wurden unter Corona-
die Konfigurationsparameter der Exposure-Notification-Schnittstelle der verschiedenen Smart- Bedingungen die ersten Live-Tests
phones sowie das stetige Feintuning der Schnittstelle, um dies so gut wie möglich abbilden zu im L.I.N.K.-Testzentrum des
können. Die begleitenden und vergleichenden Tests dieser Schnittstellenimplementierung und K O N TA K T Fraunhofer IIS durchgeführt.
neue Verfahren zur Kalibrierung von Smartphone-Typen sind essenzielle Beiträge meines Teams.
Steffen Meyer 2 Die Techniklotsen der Corona-
Bereich Lokalisierung und Vernetzung Warn-App mit dem Fraunhofer-Prä-
sidenten Prof. Dr. Reimund Neuge-
Telefon +49 911 58064-9450 bauer, der den Dank der Kanzlerin
steffen.meyer@iis.fraunhofer.de persönlich überbrachte.
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DIGITALE TRANSFORMATION AUS DREI BLICKWINKELN 19 22
Die neue Abteilungsleiterin Dr. Nadja Hoßbach betrachtet digitale Transformation aus drei Blickwinkeln Afrika Amerika
165
1467 Asien
Fades Einheitsgrau? Von wegen! Es ist eine bunte Mischung Welche Potenziale bieten digitale Technologien für Service-
Europa
von Menschen, der Dr. Nadja Hoßbach vorsteht: Fachleute systeme und Geschäftsmodelle? Und welche organisationalen
aus den Sozial- und Wirtschaftswissenschaften, aus den Auswirkungen haben neue Geschäftsmodelle? Den menschen-
Naturwissenschaften und aus der Mathematik, aus dem zentrierten Blick nehmen die Mitarbeitenden der Gruppe
Ingenieurwesen und aus der Psychologie sowie eine große »Human Centered Innovation« ein: Wie können Menschen in
Zahl von Studierenden und wissenschaftlichen Hilfskräften. die Entwicklung z. B. von IoT- und KI-Systemen eingebunden
Zum 1. September 2020 hat die promovierte Wirtschaftsinfor- werden? Wie müssen Innovationslabore gestaltet sein, um
matikerin die Leitung der Abteilung »Innovation und Transfor- denjenigen, die sie nutzen und betreiben, einen Mehrwert Von welchen
mation« bei der Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS zu bieten? Kontinenten
kommen wir?
mit über 40 Mitarbeitenden an unserem Institut übernommen.
Die gemeinsame Mission: »Wir wollen Organisationen dabei Ihr Background hilft Hoßbach bei diesem ständigen
61
unterstützen, die digitale Transformation zu meistern«, fasst Perspektivenwechsel sehr: Die gebürtige Erlangerin hat neun
Hoßbach zusammen. Jahre als Unternehmensberaterin gearbeitet und kennt die
Unternehmenssicht daher genau. »Dort galt es, Lösungen zu
Dabei blicken sie und ihr Team aus drei Blickwinkeln auf die finden und auszuarbeiten, Veränderungsprozesse anzustoßen Nationalitäten
digitale Transformation. Die Gruppe »Future Engineering«
fokussiert auf die Technologie: Welche Trends und Markt-
und mitunter auch Interessenkonflikte zu lösen«, erinnert sich
Hoßbach. Bei ihrer anschließenden Promotion an der Friedrich-
1136
Mitarbeitende
veränderungen kommen auf Unternehmen zu? Wie lassen Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg rückte dagegen die
sich Veränderungen im Markt- und Technologieumfeld von wissenschaftliche Perspektive in den Vordergrund. »Beide davon 88 Promovierende
Unternehmen mit Methoden der maschinellen Textanalyse Sichtweisen ergänzen sich extrem gut – schließlich geht es und zus. 498 Hiwis/Praktikanten und
aus großen Mengen unstrukturierter Daten erkennen? Die am Fraunhofer IIS ja darum, wissenschaftliche Erkenntnisse
18 Auszubildende
Unternehmensperspektive – also den klassischen betriebswirt- in die Unternehmen zu bringen«, resümiert sie. Nicht nur
schaftlichen Blickwinkel – nimmt die Gruppe »Business Trans- mit Wissenschaft und Anwendung, sondern auch mit dem
formation« ein. Hier stehen die Unternehmen selbst im Fokus: Perspektivenwechsel ist sie somit bestens vertraut.
Wie wirken sich Technologien auf Geschäftsmodelle aus?
DIE VIELFALT DER MENSCHEN AM FRAUNHOFER IIS
W ie w ir Diver sit ät als Chance zur Weit erent w icklung nut zen
K O N TA K T Bunt gemischte Teams gehören am Fraunhofer IIS zum Arbeitsalltag und sind Teil der Erfolgsstra-
tegie. Das Zusammenspiel von unterschiedlichen Kompetenzen und Ausbildungen, aber auch
Dr. Nadja Hoßbach von verschiedenen Kulturen und Einzigartigkeiten ermöglicht Perspektiven und Einsichten, die
Bereich Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS Einzelne allein nicht finden würden. Gerade mit der Zunahme von Automatisierung und Künst-
licher Intelligenz wird die menschliche Kreativität in der Arbeit immer wichtiger. Je diverser die
Telefon +49 911 58064-9552 Menschen sind, desto kreativer sind die Ideen, die unsere Teams hervorbringen und die den
nadja.hossbach@iis.fraunhofer.de Erfolg des Instituts und seiner Partner vorantreiben.
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AUSZEICHNUNGEN, PREISE
UND ERNENNUNGEN
1
CELTIC-NEXT Excellence Award 2020 Rainer-Markgraf-Preis 2020 Ehrenprofessur Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2020
Für das Projekt ReICOvAir (Reliable Industrial Communication Für den engagierten Wissenstransfer zwischen Universität, Prof. Johann Hauer erhielt die Würde eines Prof. E. h. der Für ihre robuste, vertrauenswürdige und täuschungssichere
Over the Air) erhielt das Projektteam unter Leitung des Forschungs- und Bildungsarbeit wurde Prof. Dr. Ute Schmid, Polytechnischen Peter-der-Große-Universität Sankt Petersburg. Empfängertechnologie Galileo PRS erhielten Dr. Wolfgang
Fraunhofer IIS den von der europäischen Forschungsinitiative Leiterin der Projektgruppe Erklärbare KI am Fraunhofer IIS, mit Felber, Dr. Günter Rohmer und Alexander Rügamer einen
CELTIC-NEXT vergebenen Excellence Award 2020 in der dem Rainer-Markgraf-Preis ausgezeichnet. Professur Joseph-von-Fraunhofer-Preis 2020.
Kategorie »Applications«. Prof. Dr. Frank Danzinger ist seit dem Wintersemester 2020/21
Fraunhofer IIS Research Fellow Professor für die Fachgebiete Digital Business, Datengetriebene Energie- und Mobilfunknetze oder Asset Tracking: Überall
CNA-Innovationspreis 2020 In Anerkennung seiner langjährigen Kooperation mit und Geschäftsmodelle und Innovation Spaces an der Hochschule wird eine verlässliche Positions- und Zeitinformation durch
Das Projekt »Energieeffiziente Fahrplanoptimierung im Unterstützung der Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS Augsburg. Dem Fraunhofer IIS bleibt er in seiner Funktion Satellitennavigation gebraucht. Alle bisher frei verfügbaren
Nürnberger U-Bahn-Verkehr« des Projektkonsortiums aus wurde Prof. Freimut Bodendorf zum Fraunhofer IIS Research als Geschäftsfeldkoordinator »Digitaler Wandel« bei der Satellitennavigationssignale, wie die des amerikanischen
Fraunhofer IIS, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen- Fellow ernannt. Prof. Bodendorf ist Inhaber des Lehrstuhls Fraunhofer-Arbeitsgruppe für Supply Chain Services SCS GPS oder des russischen GLONASS, können bewusst oder
Nürnberg und VAG Verkehrs-Aktiengesellschaft Nürnberg, das Wirtschaftsinformatik II am Betriebswirtschaftlichen Institut eng verbunden. unbewusst gestört, manipuliert oder in Krisensituationen
seitens des Fraunhofer IIS von Dr. Andreas Bärmann geleitet der Wirtschafts- und Sozialwissenschaftlichen Fakultät der abgeschaltet werden. Galileo ist das weltweit erste unter
wurde, gewann den CNA-Innovationspreis 2020 »Intelligenz Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg. Mitglieder im Bayerischen KI-Rat ziviler Kontrolle stehende Satellitennavigationssystem und
für Verkehr und Logistik«. In den Bayerischen KI-Rat wurden berufen: Prof. Dr. Alexander bietet mit dem speziell geschützten Galileo Public Regulated
Fraunhofer-IIS-Preis 2020 Martin, Institutsleiter des Fraunhofer IIS, Prof. Dr. Ute Schmid, Service (PRS) ein Signal, das es autorisierten Nutzern erlaubt,
DGZfP-Anwenderpreis 2020 für eine herausragende wissenschaftliche Leistung Leiterin der Projektgruppe Erklärbare KI am Fraunhofer IIS, so- sicher und verlässlich in Zeit und Raum zu navigieren – auch
Wolfgang Holub, Chief Engineer am Fraunhofer-Entwicklungs- Dr. Sascha Disch wurde für seine Rolle als unersetzlicher wie Prof. Dr. Thomas Seidl, Mitglied der Leitung des Fraunhofer in Krisensituationen.
zentrum Röntgentechnik EZRT, erhielt den Anwenderpreis der Wissensträger und Multiplikator bei der Ausbildung des IIS ADA Lovelace Center an der Ludwig-Maximilians-Universität
Deutschen Gesellschaft für Zerstörungsfreie Prüfung (DGZfP) wissenschaftlichen Nachwuchses ausgezeichnet. München.
für die »Roboterbasierte Computertomographie an Großbau-
teilen im Automobilbau«. Fraunhofer-IIS-Preis 2020
für Forschung mit herausragendem Anwendungsbezug
Hochschul-Absolventen-Preis der FKTG Michael Geyer wurde für seine besonderen Leistungen beim
Die Fernseh- und Kinotechnische Gesellschaft (FKTG) zeichnete Ausbau des strategisch wichtigen Geschäftsmodells Lizenzie-
Eva Hasenberger, Mitarbeiterin der Gruppe Automotive Audio rung am Fraunhofer IIS geehrt.
Research, für ihre Masterarbeit über die Binauralisierung von
Fahrzeugsoundsystemen aus. Honorarprofessur
Prof. Dr. Bernhard Grill, Institutsleiter am Fraunhofer IIS, erhielt
Promotionspreis 2020 die Würde eines Honorarprofessors an der Friedrich-Alexander-
der Otto-Friedrich-Universität Bamberg Universität Erlangen-Nürnberg.
Dr. Teena Chakkalayil Hassan erhielt den Preis für ihre
herausragende Dissertation zum Thema »Towards robust and Honorarprofessur
interpretable practical applications of automatic mental state Prof. Dr. Siegfried Fößel, Abteilungsleiter am Fraunhofer IIS, 1 Für ihre robuste, vertrauens-
analysis using a dynamic and hybrid facial action estimation erhielt die Würde eines Honorarprofessors an der Hochschule würdige und täuschungssichere
approach«. für Fernsehen und Film in München. Empfängertechnologie erhielten
Dr. Wolfgang Felber, Dr. Günter
Rohmer und Alexander Rügamer (v. l.)
einen Joseph-von-Fraunhofer-Preis.
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DAS
FRAUNHOFER IIS –
IHR PARTNER
1 2
MIT DEM »FRAUNHOFER-RÖNTGENMOBIL« AUF SPURENSUCHE TESTZENTRUM FÜR 5G-BASIERTE LÖSUNGEN ERÖFFNET
E in por t a ble s C o m p u te rto mo g ra p h i e -S y s tem hi lft bei der D i gi tal i s i erung des europäi s c hen Kul turer bes
Durch Vorausblick und Tatkraft tragen wir einen wichtigen Die Entwicklung von 5G-basierten Lösungen wird ein entschei-
125 Jahre ist es her, dass Wilhelm Conrad Röntgen die nach »Die bei uns am Institut entwickelte CTportable-Produktfamilie Teil dazu bei, Innovationskraft auch in Zeiten der Krise zu dender Baustein bei der Umsetzung neuer IoT-Anwendungen
ihm benannte Strahlung fast beiläufig entdeckte. Nicht nur in eignet sich perfekt für den standortunabhängigen Einsatz. Mit erhalten und intensiv voranzutreiben. Ein Beispiel dafür ist die sein. Mit dem Angebot von 5G Bavaria können Unternehmen
der Medizin löste das eine Revolution in der Diagnostik aus. unserem Röntgenmobil können wir die Vielseitigkeit der Rönt- Eröffnung des Testzentrums »5G Bavaria« und des Testbeds die vorhandene Lücke zwischen der rasant fortschreitenden
Auch andere Wissenschaften, wie etwa die Archäologie, pro- gentechnologie an wechselnden Standorten präsentieren«, Industrie 4.0 im September 2020. Standardisierung von 5G und der praktischen Umsetzung
fitieren mit zunehmender Forschung und Weiterentwicklung betont Dr. Norman Uhlmann, Bereichsleiter des Fraunhofer- für den industriellen Einsatz schließen. Firmen können
der Technologie von deren Vorzügen. Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT in Fürth. Mit der Initiative 5G Bavaria unterstützt der Freistaat Bayern Anwendungen unter realistischen Testbedingungen erproben.
Unternehmen durch ein einzigartiges Angebot aus einem Test- Sie profitieren von der neutralen Expertise des Fraunhofer IIS
Ein vollwertiges Röntgenlabor – untergebracht auf Wichtiger Baustein in der Digitalisierung von Kulturgütern zentrum und zwei Testbeds für Industrie-4.0- und Automotive- als Partner für Forschung, Technologieentwicklung und
kleinstem Raum Anwendungen am Fraunhofer IIS in Erlangen und Nürnberg. -evaluierung sowie von technischer Beratung.
Vor allem sensiblen und besonders wertvollen Museums-
Das »Röntgenmobil« des Fraunhofer-Entwicklungszentrums exponaten kommt diese schonende Art der zerstörungsfreien
Röntgentechnik EZRT zelebriert die Entdeckung der Rönt- Materialuntersuchung zugute: Um die historisch einzigartigen WIR KÖNNEN ONLINE – WEITERBILDUNGEN IM CORONA-JAHR
genstrahlen vor 125 Jahren mit einem Jubiläum auf ganz und unersetzlichen Objekte keinem Transportrisiko aussetzen zu
besondere Weise. Im Fahrzeug verbirgt sich ein vollwertiges, müssen, kommt das CT-System zum Exponat statt umgekehrt. Adaptive Systeme zum Fernsehen und Streaming der nächsten Generation
mobiles Röntgenlabor der neuesten Generation. Das verbaute »Webinar-Wednesday« mit Themen wie: – Video-Tutorials über die Anwendung der MPEG-H-Audio-
Röntgensystem CTportable160.90 ist in der Lage, leicht durch- Zum Röntgenjubiläum 2020 konnten mithilfe des – Entwurfsmethoden: Functional Safety according to Produktionswerkzeuge in Live-Umgebungen oder im Studio
strahlbare Objekte mit einer Höhe von bis zu 200 Millimetern Röntgenmobils bereits viele interessante Ausstellungstücke ISO26262, System-Modellierung mit SystemC
und einem Durchmesser von bis zu 70 Millimetern bei einer hochauflösend durchleuchtet werden. Neben Bruchstücken – Effiziente Elektronik: Automation for Accelerated Analog IP Smart Sensing and Electronics
Auflösung im Mikrometerbereich dreidimensional zu scannen. des originalen Gleiters von Otto Lilienthal durfte auch das Migration, Hardware for AI – KI: Hands-on-Workshop »Deep Learning and Computer
Für die Aufnahme der Röntgenprojektionen steht ein Energie- hochkomplexe Gewebe eines Astronauten-Handschuhs sein – Intelligente Sensorik & Aktorik: Sensoren für anspruchsvolle Vision«
spektrum von bis zu 90 Kiloelektronenvolt zur Verfügung. Innenleben preisgeben. industrielle Bildverarbeitung – Digital Health: Potenziale von Medical Grade Wearables
– Verteilte Analyse- und Regelungssysteme: Energiewende am Beispiel von CardioTEXTIL; Digitale Gesundheitsanwen-
Das Röntgenmobil ist ein wichtiges Hilfsmittel bei der Digitalisie- goes Digital; Energiemanagement in der Produktion dungen und Digitales Patientenmanagement; Medizinische
rung des europäischen Kulturerbes. Unsere modernen CT-Anlagen nach DIN EN ISO 50001; Ausfallsichere Funksysteme in Kommunikationsprotokolle für POC-Geräte
1 Anlässlich des Jubiläums zur helfen dabei, diese gewaltige Herausforderung zu bewältigen der Industrie; Predictive Maintenance & datenbasierte – ASICs: Von der Idee zum Produkt, HallinMotion® – die
Entdeckung der Röntgenstrahlung und durch die virtuelle Erfassung nie da gewesene Einblicke in Qualitätsüberwachung Technologie zur mehrdimensionalen Positionsmessung,
vor 125 Jahren tourte das ansonsten unzugängliche Wissensquellen zu erlangen. Condition Monitoring mit integrierten Sensorsystemen
Fraunhofer-Röntgenmobil Audio und Medientechnologien
durch Deutschland. www.iis.fraunhofer.de/pm-roentgenmobil – Webinarserie MPEG-H Audio: Überblick, neueste Entwick- Supply Chain Services
www.iis.fraunhofer.de/ctportable lungen, Live-Vorführungen sowie Fragen und Antworten – Digitale Transformation in Industrie und Wirtschaft –
2 Staatsminister Hubert Aiwanger (l.) – Webinar »Comprehensive solutions and expertise for the Knowledge Snacks: Neue E-Learning-Reihe mit allen
eröffnete im Beisein von entire broadcast chain« von unserem Expertenteam für relevanten Methoden und Verfahren für eine erfolgreiche
Prof. Dr. Albert Heuberger, Digitalradio-Technologien Umsetzung in der Praxis, von innovativen Technologien bis
Institutsleiter Fraunhofer IIS, – »Next Generation Audio and Video technologies and hin zu außergewöhnlichen Geschäftsmodellen
das 5G-Testzentrum und the future of broadcast and streaming«: gemeinsam mit
Testbed-Industrie 4.0. Partnerunternehmen informieren wir über die Schritte hin www.iis.fraunhofer.de/weiterbildungen
We | 14 1 5 | WeZ A H L E N | D AT E N | FA K T E N
FRAUNHOFER IIS IN ZAHLEN
Zahl der Mitarbeitenden wächst 1136 41 Prozent Industrieertrag 167,9 MIO €
Angestellte Mitarbeitende Finanzierung
Unsere Mitarbeitenden sind die Basis für den Erfolg des Das Fraunhofer IIS hat im Jahr 2020, unter Einsatz von Über-
Instituts. Wie in den Jahren zuvor konnten wir auch 2020 1600 trägen aus den Vorjahren, einen ausgeglichenen Haushalt.
200 Mio €
einen Zuwachs bei unseren Beschäftigten verzeichnen. 41 Prozent der Mittel des Instituts kamen aus Industrie und
Im Vergleich zu 2019 stieg die Anzahl der Mitarbeitenden, 1400 Wirtschaft. Die Grundfinanzierung, getragen durch Bund und
die dem Stellenplan zugerechnet werden, von 1112 auf 1136, Länder, betrug 29 Prozent. 24 Prozent des Budgets stammen 160 Mio €
88 davon sind Promovierende. Zudem sind 498 studentische 1200 aus öffentlichen Erträgen. Dazu gab es sonstige Erträge u.a.
Hilfskräfte und 18 Auszubildende am Institut beschäftigt. von Stiftungen und anderen Forschungseinrichtungen.
1000
120 Mio €
800
Angestellte Mitarbeitende Grundfinanzierung Öffentliche Erträge
80 Mio €
600
Studentische Hilfskräfte Auszubildende Wirtschaftserträge Sonstige Erträge
400
40 Mio €
200
0 Mio €
0 2016 2017 2018 2019 2020
2016 2017 2018 2019 2020
Auch 2020 sehr viele Erfindungsmeldungen 95
Erfindungsmeldungen
Mit Themen wie 5G und Funkkommunikation sowie Sprach-
und Audiocodierung stammen die meisten Meldungen wie in
125
den Jahren zuvor aus den Forschungsbereichen Kommunika-
tionssysteme sowie Audio und Medientechnologien.
100
Außerdem wurden durch die etablierten Strukturen des
Fraunhofer IIS institutsübergreifende Schutzrechtsbestrebungen
75
innerhalb des Clusters Cognitive Internet Technologies
organisiert, die ebenfalls einen relevanten Anteil an den
Erfindungsmeldungen darstellen. 50
25
0
2016 2017 2018 2019 2020
We | 16 1 7 | WeZ A H L E N | D AT E N | FA K T E N
ORGANIGRAMM
Institutsleitung Stellv. Institutsleiter Forschungsmanagement Leitender Direktor
Prof. Dr. Albert Heuberger (geschäftsführend) Prof. Dr. Randolf Hanke Dr. Peter Dittrich Verwaltung, Finanzen
Prof. Dr. Bernhard Grill Dr. Peter Dittrich IT-Services Florian Freund und Personal
Prof. Dr. Alexander Martin Stab Matthias Rose Dr. Peter Dittrich
Audio und Medientechnologien Fraunhofer-Entwicklungs Smart Sensing and Kommunikationssysteme Lokalisierung und Fraunhofer-Arbeitsgruppe Institutsteil Entwicklung
Prof. Dr. Bernhard Grill zentrum Röntgentechnik Electronics Michael Schlicht Vernetzung für Supply Chain Services SCS Adaptiver Systeme EAS
EZRT Dr. Jens-Uwe Garbas Dr. Günter Rohmer Prof. Dr. Alexander Pflaum Dr. Peter Schneider
Dr. Norman Uhlmann FÜ Dr. Denise Müller-Friedrich ER ER N Dr. Roland Fischer N DD
ER FÜ ER ER N N DD
Audio humAIn-IIS Anwendungsspezifische Me- Bildsensorik Breitband und Rundfunk Energieautarke Analytics Effiziente Elektronik
Johannes Hilpert Dr. Frederik Nagel thoden und Systeme | Alex- Stephan Gick Bernhard Niemann Funksysteme Christian Menden Andy Heinig
ander Ennen, Dr. Stefan Gerth Josef Bernhard
Audio für eingebettete Mediensysteme und Berührungslose Mess- Bildverarbeitung und Elektronische Messtechnik Präzise Lokalisierung und Data Spaces and Entwurfsmethoden
Systeme Anwendungen und Prüfsysteme Medizintechnik und Signalverarbeitung Analytics | Thomas von der IoT Solutions Dr. Roland Jancke
Dr. Nikolaus Färber Harald Fuchs Dr. Peter Schmitt Dr. Christian Münzenmayer Prof. Dr. Giovanni Del Galdo Grün, Dr. Christopher Mutschler Prof. Dr. Andreas Harth
Audio für Kommuni Patente und Lizenzen CT in der Messtechnik Integrierte Schaltungen Funkkommunikations Satellitenbasierte Innovation and Intelligente Sensorik
kationsanwendungen Stefan Geyersberger Dr. Steven Oeckl (komm.) und Systeme systeme Lokalisierungssysteme Transformation und Aktorik
Manfred Lutzky DEG Dr. Norbert Weber Dr. Gerd Kilian Dr. Wolfgang Felber Dr. Nadja Hoßbach Dr. André Nauen
AudioLabs-IIS Semantische Audio- Magnetresonanz- und Integrierte Sensorsysteme HF- und SatKom-Systeme Verteilte Systeme Verteilte Analyse- und
Dr. Frederik Nagel signalverarbeitung Röntgen-Bildgebung Harald Neubauer Rainer Wansch und Sicherheit Regelsysteme
Oliver Hellmuth Dr. Karl-Heinz Hiller WÜ IL Karlheinz Ronge Dr. Dirk Mayer
Bewegtbildtechnologien Stab Audio und Medien- Produktionsmonitoring DEG | Fraunhofer Anwendungs-
Prof. Dr. Siegfried Fößel technologien Dr. Steven Oeckl FÜ | Standort Fürth zentrum CT in der Messtechnik
Matthias Rose ER | Hauptsitz Erlangen Flugplatzstraße 75 Dieter-Görlitz-Platz 2
Am Wolfsmantel 33 90768 Fürth 94469 Deggendorf
91058 Erlangen Telefon +49 911 58061-7500 Telefon +49 991 3615678
Business
Telefon +49 9131 776-0
Marc Gayer
DD | Institutsteil Entwicklung WÜ | Abteilung Magnetreso- IL | Elektronische Messtechnik
N | Standort Nürnberg Adaptiver Systeme EAS nanz- und Röntgen-Bildgebung und Signalverarbeitung
Nordostpark 84 und 93 Zeunerstraße 38 Am Hubland Am Vogelherd 90
Stand: Januar 2021 90411 Nürnberg 01069 Dresden 97074 Würzburg 98693 Ilmenau
Telefon +49 911 58061-0 Telefon +49 351 4640-701 Telefon +49 931 31830-60 Telefon +49 3677 69-4280
We | 18 1 9 | WeZ A H L E N | D AT E N | FA K T E N
FORSCHUNGSFABRIK MIKROELEKTRONIK
MITGLIEDER DES KURATORIUMS
DEUTSCHLAND
D a s K ur a t or ium b e rä t d i e I n s ti tu ts l e i tu n g u nd fördert di e Kontakte des I ns ti tuts z u O rgani s ati one n und One- St op- Shop: Von den Gr undlagen bis zur kundenspezif ischen
zur Indust r ie . Produkt ent w icklung
Das Fraunhofer IIS bildet zusammen mit weiteren 12 Mitgliedern seit April 2017 die standort-
übergreifende Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD). Dieser Forschungsverbund
ist mit über 2000 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem Fraunhofer-Verbund
Dr. Dietmar Schill, Sony Europe Ltd. Dr.-Ing. Walther Pelzer, Deutsches Zentrum für Luft- und Mikroelektronik und dem Leibniz FBH sowie IHP der größte und weltweit führende FuE-
(Vorsitzender des Kuratoriums) Raumfahrt e.V. (DLR) Zusammenschluss für Anwendungen und Systeme der Mikro- und Nanoelektronik.
MinRin Dr. Annerose Beck, Sächsisches Staatsministerium MinRin Dr. Heike Prasse, Bundesministerium für Bildung Verstetigung des FMD-Konzepts
für Wissenschaft, Kultur und Tourismus und Forschung
Die FMD hat das Ziel, Forschung und Entwicklung in Deutschland über mehrere Standorte
Dr. Bernd Ebersold, Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Prof. Dr. Godehard Ruppert, hinweg zu betreiben, und befand sich im Jahr 2020 in der letzten Aufbauphase, die das Bun-
Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Präsident a. D. der Otto-Friedrich-Universität Bamberg desministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 350 Millionen Euro unterstützte.
Hierbei handelte es sich vor allem um die Modernisierung der Forschungsausstattung der
Dr. Astrid Elbe, Intel Deutschland GmbH MinR Dr. Alexander Tettenborn, Bundesministerium für 13 beteiligten Institute der Fraunhofer-Gesellschaft und der Leibniz-Gemeinschaft. Mit einem
Wirtschaft und Energie neu aufgestellten Konzept zum nachhaltigen Betrieb startet die FMD nach dem Ende der
Projektlaufzeit in die produktive Phase.
Jörg Fürbacher, EURO-LOG AG Dr. Isabel Thielen, THIELEN Business Coaching GmbH
Vielseitige Kooperationsmöglichkeiten
Klaus Helmrich, Siemens AG MinR Norbert Michael Weber, Neben dem Leistungsangebot für ihre Kunden aus der Wirtschaft, bietet die FMD ebenfalls viel-
Bundesministerium der Verteidigung fältige Kooperationsmöglichkeiten für ihre Partner in der Wissenschaft. Hier sind die Angebote
hervorzuheben, die direkt auf eine kooperative Bearbeitung von Forschungsfragestellungen
Prof. Dr. Joachim Hornegger, Friedrich-Alexander-Universität Jürgen Weyer, NXP Semiconductors abzielen, wie gemeinsame Arbeit in Verbundprojekten und den Betrieb der gemeinsamen
Erlangen-Nürnberg Labore, den sogenannten Joint Labs. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, Institute der FMD
zu beauftragen, spezielle Konzepte aus der Grundlagenforschung auf den Anlagen der Institute
Anton Kathrein MinDirig Dr. Manfred Wolter, Bayerisches Staatsministerium hinsichtlich ihrer Eignung in stärker anwendungsorientierten Umfeldern zu erproben.
für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie Als Beispiele für Kooperation zwischen der FMD und Universitäten sowie Hochschulen können
das Projekt ASCENT+, die Forschungskooperation »iCampµs« oder das Joint Lab Smart-Beam-Lab
Prof. Franz Kraus, ARRI AG in Duisburg genannt werden.
www.forschungsfabrik-mikroelektronik.de
Stand: Januar 2021
We | 20 2 1 | WeFRAUNHOFER-GESELLSCHAFT
WELTWEIT
Die Fraunhofer-Gesellschaft
kooperiert mit selbstständigen
Fraunhofer-Auslandsgesellschaften
in Europa, in Nord- und Südamerika
und in Singapur. Fraunhofer Repre-
sentative Offices und F raunhofer
Senior Advisors weltweit bilden
die Brücke zu den lokalen Märkten
und ein Büro in Brüssel fungiert als
Schnittstelle zwischen Fraunhofer
und den europäischen Institutionen.
Zahlreiche strategische Kooperationen
mit exzellenten internationalen
Partnern ergänzen das Portfolio
von Fraunhofer.
www.fraunhofer.de/international Stand: Januar 2021
We | 22 2 3 | WeFRAUNHOFER-GESELLSCHAFT
IN DEUTSCHLAND
Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist die weltweit führende Organisation für
anwendungsorientierte Forschung. Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüssel-
technologien sowie auf die Verwertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt sie
eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Sie ist Wegweiser und Impulsgeber für innovative
Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz. Mit inspirierenden Ideen und nachhaltigen
wissenschaftlich-technologischen Lösungen fördert die Fraunhofer-Gesellschaft Wissenschaft
und Wirtschaft und wirkt mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft.
Interdisziplinäre Forschungsteams der Fraunhofer-Gesellschaft setzen gemeinsam mit Vertrags-
partnern aus Wirtschaft und öffentlicher Hand originäre Ideen in Innovationen um, koordinieren
und realisieren systemrelevante, forschungspolitische Schlüsselprojekte und stärken mit werteori-
entierter Wertschöpfung die deutsche und europäische Wirtschaft. Internationale Kooperationen
mit exzellenten Forschungspartnern und Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten
Austausch mit den einflussreichsten Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen.
Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 75 Institute und Forschungs-
einrichtungen. Rund 29 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, überwiegend mit natur- oder
ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von
2,8 Milliarden Euro. Davon fallen 2,4 Milliarden Euro auf den Leistungsbereich Vertragsforschung.
Rund zwei Drittel davon erwirtschaftet Fraunhofer mit Aufträgen aus der Industrie und mit
öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Rund ein Drittel steuern Bund und Länder als
Grundfinanzierung bei, damit die Institute schon heute Problemlösungen entwickeln können,
die in einigen Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft entscheidend wichtig werden.
Die Wirkung der angewandten Forschung geht weit über den direkten Nutzen für die Auftrag-
geber hinaus: Fraunhofer-Institute stärken die Leistungsfähigkeit der Unternehmen, verbessern
die Akzeptanz moderner Technik in der Gesellschaft und sorgen für die Aus- und Weiterbildung
des dringend benötigten wissenschaftlich-technischen Nachwuchses.
Hochmotivierte Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf dem Stand der aktuellen Spitzenforschung
stellen für uns als Wissenschaftsorganisation den wichtigsten Erfolgsfaktor dar. Fraunhofer bietet
daher die Möglichkeit zum selbstständigen, gestaltenden und zugleich zielorientierten Arbeiten
und somit zur fachlichen und persönlichen Entwicklung, die zu anspruchsvollen Positionen in
Die Fraunhofer-Gesellschaft den Instituten, an Hochschulen, in Wirtschaft und Gesellschaft befähigt. Studierenden eröffnen
betreibt in Deutschland derzeit sich aufgrund der praxisnahen Ausbildung und des frühzeitigen Kontakts mit Auftraggebern
75 Institute und Forschungs hervorragende Einstiegs- und Entwicklungschancen in Unternehmen.
einrichtungen.
Namensgeber der als gemeinnützig anerkannten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner
www.fraunhofer.de Stand: Januar 2021 Gelehrte Joseph von Fraunhofer (1787–1826). Er war als Forscher, Erfinder und Unternehmer
gleichermaßen erfolgreich.
We | 24 2 5 | We#WeKnowX-Ray
Der dynamische Blick ins Innere
DER DYNAMISCHE BLICK
INS INNERE
Opt ische Zeit lupenauf nahm en ver m it t eln Einblicke in dynam ische Prozesse.
Doch sind die Er kennt nisse dar aus auf sicht bare Vor gänge begrenzt . Was sich
im Inneren w ährend des Prozesses ereignet , bleibt unklar. Mit hilf e von Hoch-
geschw indigkeit s- Rönt gendet ekt oren lässt sich auch dies sicht bar m achen.
Völlig neue Möglichkeit en zur Analyse dynam ischer Vor gänge biet et die
synchrone und perspektivgleiche Kombination aus optischer Hochgeschwindig-
keit sauf nahm e und Rönt genauf nahm e des Fr aunhof er- Ent w icklungszent r um s
Rönt gent echnik EZR T.
Mit einem lauten Knall fährt ein Auto gegen einen in Signalfarben umhüllten Poller. Das Plastik
der Stoßstange splittert ab und die Karosserie verformt sich fast schon elegant um das Hindernis
herum – exakt dieses Materialverhalten hatten die Konstrukteurinnen und Konstrukteure des
Fahrzeugs vorausgeplant. Ein akribisch vorbereiteter Crashtest wie dieser soll Aufschluss über
die Richtigkeit der Planung und die Sicherheit des Fahrzeugs geben. Beweisen, dass alle zuvor
angestellten Berechnungen und Simulationen zutreffend waren.
Die Verformung des Wagens wird hierbei von optischen Hochgeschwindigkeitskameras genau-
estens aufgezeichnet. Bild für Bild können die Fachleute auf diese Weise nachvollziehen, wie
sich Berechnungen und Versuch gleichen. Mit einem Ziel: Das umgebende Material soll sich
genau nach Plan verformen, um den potenziellen Insassen bestmöglichen Schutz zu bieten.
AUF EINEN BLICK
1 | Über 1000 Röntgenaufnahmen pro Sekunde ergeben einen detaillierten
Einblick in verborgene dynamische Vorgänge.
2 | Optische Zeitlupe und Röntgenaufnahme werden synchron
aufgezeichnet – so ist eine direkte Gegenüberstellung möglich.
3 | 4D-CT ermöglicht die zeitlich aufgelöste dreidimensionale Darstellung
nichtperiodischer Vorgänge.
Know | 26 2 7 | Know#WeKnowX-Ray
Der dynamische Blick ins Innere
»INSBESONDERE FÜR DIE VORENTWICKLUNG
VON NEUEN PRODUKTEN SIND DIE
ERGEBNISSE VIELVERSPRECHEND UND
LIEFERN WERTVOLLE ERKENNTNISSE.«
Dr. Nor m an Uhlm ann, Bereichsleit er EZR T
1
Doch was genau geschieht im Moment des Aufpralls im Inneren des Fahrzeuges? Wie verändern Mehrwert für die Produktentwicklung
sich die lastaufnehmenden Strukturen? Werden die Kräfte wie geplant auf die verschiedenen
Bauteile weitergeleitet und verteilt? Fragen, die Ingenieure und Ingenieurinnen brennend Einen der ersten Praxiseinsätze hatte diese Technologie in Zusammenarbeit mit dem Fürther
interessieren. In Zusammenarbeit mit Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik, Sportartikelhersteller UVEX Sports. Bei Sturzversuchen mit einem künstlichen Schädel musste das
Ernst-Mach-Institut, EMI wird in dem Fraunhofer-internen Forschungsprojekt »MAVO fastX- Material des Fahrradhelms unter Beweis stellen, dass es sich wie von den Konstrukteurinnen und
crash« an Grundlagen gearbeitet, um Fragestellungen wie diese beantworten zu können. Konstrukteuren erwartet verhält, um im Ernstfall Trägerin und Träger bestmöglichen Schutz
zu bieten.
XEye: Ein Blick ins Innere mit mehr als 1000 Bildern pro Sekunde
Zahlreiche Branchen profitieren
Eine wesentliche Schlüsselkomponente ist der Röntgendetektor. Gemeinsam mit der Röntgen-
quelle ist dieser für die Bildqualität der Röntgenaufnahmen verantwortlich. Die Forscherinnen Neben den Versagens- und Verformungsanalysen eignet sich das Verfahren auch für die Beob-
und Forscher des Fraunhofer-Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT haben eine Technolo- achtung von Strömungs- oder Mischprozessen. Wie soll sich etwa das heiße Wasser im Sieb-
gie entwickelt, mit der, je nach Energie der Röntgenquelle, nahezu beliebig große und dennoch träger einer Espressomaschine ideal verteilen, um den optimalen Kaffeegenuss zu erzielen? Für
hochaufgelöste Hochgeschwindigkeits-Röntgenaufnahmen mit bis zu 6000 Bildern pro Sekunde derartige Fragestellungen kann die Technologie auch mit der Computertomographie kombiniert
und Pixelgrößen ab 200 µm erstellt werden können. Wenn es nicht ganz so schnell gehen muss, werden, um ein zeitlich veränderliches Volumen zu erhalten. Mit dieser auch 4D-CT genannten
auch ab 45 µm Pixelgröße für noch mehr Details. Schlüssel hierfür ist die am EZRT entwickelte Methode lassen sich Volumenänderungen sekundenweise erfassen und so lässt sich auch die
und patentierte XEye-Technologie. Röntgendetektoren mit beispielsweise 1,2 m × 0,8 m Durchflutung des Kaffeepulvers dreidimensional sichtbar machen. Ein 4D-CT-Demonstrator zur
Abbildungsfläche und gleichzeitig 400 µm Pixelgröße lassen sich hiermit realisieren. Die Emp- Beantwortung dieser und weiterer spannender Fragestellungen entsteht gerade in den Laboren
findlichkeit dieser Detektoren wurde so weit gesteigert, dass schon mit üblichen industriellen des EZRT und vielleicht wird es auch irgendwann einmal möglich sein, einen Pkw-Crashtest in
Standard-Röntgenquellen bei 1000 Bildern pro Sekunde eine Bildqualität erzielt wird, welche, 4D aufzunehmen.
abhängig vom zu durchstrahlenden Objekt, eine Analyse der inneren Prozesse ermöglicht. Wo
bislang aufwendig Knetmasse als Indikator eingebracht wurde, um zu analysieren, wie weit sich youtu.be/caDkEOuDRuA
ein Bauteil dynamisch verformt oder bewegt, wird nun ein Röntgenfilm erstellt, um den Prozess youtu.be/CyyWRcGbsEA
schneller, zuverlässiger und detailreicher nachzuvollziehen.
Durch zusätzlichen Einsatz des Detektors VEye vor der Röntgenröhre lassen sich optische
Hochgeschwindigkeitsaufnahmen aus der Perspektive des XEye-Röntgendetektors erstellen. Das
verstärkt das Verständnis für die innen liegenden Strukturen.
K O N TA K T
Thomas Kestler
1 Sturzversuch mit einem Fraunhofer-Entwicklungszentrum Röntgentechnik EZRT
künstlichen Schädel. Der Aufschlag
lässt sich mittels Röntgentechnik Telefon +49 911 58061-7611
in Zeitlupe verfolgen. thomas.kestler@iis.fraunhofer.de
Know | 28 2 9 | Know#WeKnowX-Ray
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RESTAURIERUNG AN STRADIVARI-CELLO AUF DEM PRÜFSTAND NanoCT-SYSTEM KOMMERZIELL VERFÜGBAR
Eine 3D-CT soll klären, ob die Restaurierung des historischen Stradivari-Cellos erfolgreich war Weiterentwickeltes NanoCT-System ermöglicht Anwender n noch schnellere Scans
Restaurierungsarbeiten an Musikinstrumenten sind stets eine Als Auftraggeberin ist die ALAGO Art & Strings GmbH sehr Die stetige Miniaturisierung von Elektronik und Mechanik eröffnet völlig neuartige konstruktive
Gratwanderung: Der ursprüngliche Klang soll möglichst exakt zufrieden mit den gewonnenen Erkenntnissen. »Besonders Möglichkeiten und Verfahren, bringt jedoch auch ein Problem mit sich: Werkstoffe und
erhalten bleiben, während die klanggebenden Bauteile zum groß war unsere Freude darüber, dass die erwartete Pass- Bauteilkomponenten sind mittlerweile oftmals zu fein und komplex, um mit herkömmlichen
Großteil aufbereitet oder gar ersetzt werden. Im Falle des genauigkeit des neuen Futters auf Basis der hochaufgelösten Methoden untersucht werden zu können.
»Barjansky«-Cellos war besonderes Feingefühl notwendig, CT-Scans bestätigt werden konnte«, sagt Verleger und
denn das Instrument stammt aus der Manufaktur des legen- Stradivari-Experte Jost Thöne. Um auch diesen speziellen Anforderungen seitens der Industrie gerecht zu werden, haben
dären Geigenbaumeisters Antonio Stradivari. Es ist nach dem Forschende am Fraunhofer-Entwicklungszentrum für Röntgentechnik EZRT ein auf der Nano-
russischen Virtuosen Alexandre Barjansky benannt. Die computertomographische Untersuchung am »Barjansky«- Computertomographie basierendes System entwickelt. Das »ntCT« ist in der Lage, Messzeiten
Cello erscheint Anfang 2021 als Teil seiner Monographie und von nur wenigen Stunden für einen kompletten CT-Scan mit einer Abtastung von bis zu
Im Zuge der Aufbereitung galt es, das Innenfutter des über einzigartigen Dokumentation über dieses außergewöhnliche 50 Nanometern und einer Auflösung unter 200 Nanometern zu realisieren.
300 Jahre alten Instruments durch ein neues, von einer nume- Instrument. Und auch der Praxistest nach der Restaurierung
risch gesteuerten Fräsmaschine hergestelltes Futter zu ersetzen. hat gezeigt: Das Cello brilliert mit einzigartigem Klang. In Kooperation mit dem Systemintegrator ProCon X-Ray ist diese Anlage für die zerstörungs-
Um das Ergebnis der Restaurierungsarbeiten zu evaluieren, freie Materialprüfung nun kommerziell verfügbar.
wandten sich die Eigentümer des kulturhistorisch bedeutsamen www.iis.fraunhofer.de/stradivari
Musikinstruments im Rahmen des Forschungsprojekts MUSICES »ntCT«-Anlagen arbeiten mithilfe einer Röntgenröhre der neuesten Generation. Im Vergleich
an die Röntgen-Expertinnen und Experten des Fraunhofer- zur ersten Generation des Systems aus dem Jahr 2018 konnten die Messzeiten trotz
Entwicklungszentrums für Röntgentechnik EZRT. gleichbleibender, hervorragender Auflösung deutlich reduziert werden. Diese Eigenschaften
In dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft machen es vor allem für Industriekunden interessant, welche das System zu Prüfzwecken in ihre
geförderten Projekt MUSICES entwickelt das Germanische Produktionsumgebung integrieren möchten.
Nationalmuseum (GNM) in Nürnberg gemeinsam mit dem
EZRT einen Leitfaden für die dreidimensionale Röntgen-Com- »Dank der speziell für die Anlage entwickelten Steuerungssoftware können wir Industrie- 2 3D-Analyse mit mikroskopischer
putertomographie (3D-CT) von Musikinstrumenten. Mittels kunden eine vollwertige Analyseumgebung anbieten«, ergänzt Dr. Christian Fella, Leiter der Auflösung: Eine Anwendung ist die
hochmoderner 3D-CT wurde der Klangkörper des wertvollen Gruppe »NanoCT Systeme«. hier gezeigte Qualitätskontrolle und
Cellos präzise vermessen, um so die Passgenauigkeit des Schadensanalyse von Lithium-
restaurierten Innenfutters überprüfen zu können. www.iis.fraunhofer.de/ntct Elektroden für die Batterieforschung
mit einer Voxel-Probenahme von
140 Nanometern.
3 Kompaktes Stand-alone-Design
für einfache Integration in ihre
Laborumgebung. Das »ntCT«-System
1 Das wertvolle Instrument wurde mit den Abmessungen 2,2 m × 1,2 m
auf dem Drehteller des 3D-Compu- bietet eine einzigartige Lösung für
tertomographen so fixiert, dass es hochauflösende Messungen, die
bei der Drehung nicht in Schwin- den etablierten industriellen Mikro-
gung gerät. CT-Scannern weit voraus ist.
Know | 30 3 1 | Know#WeKnowSmartSensing
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KONFIGURIERBARE SENSORPLATTFORM IM BAUKASTENFORMAT SEMULIN – INTERAKTION FÜR AUTOMATISIERTES FAHREN
Mit USeP können KMU ihren Kunden individuell konfigurierbare IoT- und Edge-Computing-Lösungen anbieten Unsere Mensch- Maschine- Schnit t st elle r ückt den Menschen in den Mit t elpunkt
Die schnelle technologische Entwicklung der Mikroelektronik für zahlreiche Sensoren und Aktoren. Als Halbleitertechnologie In dem durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Zustand der Fahrenden zu treffen, deren Handlungsabsicht zu
stellt besonders kleine und mittelständische Systemanbieter wurde die stromsparende und kostengünstige GLOBAL- Energie geförderten Projekt SEMULIN entwickeln wir eine identifizieren und mögliche Reaktionen abzuleiten. Neuartige
(KMU) vor erhebliche Herausforderungen, da vor allem der FOUNDRIES 22FDX 22nm FD-SOI-Technologie ausgewählt.
®
selbstunterstützende, natürliche Mensch-Maschine-Schnitt- Ansätze wie interaktives Lernen zielen darauf ab, dass sich das
wachsende Entwicklungs- und Fertigungsaufwand für Elektronik Daneben bringen die Partner ihre Kompetenzen für innova- stelle für automatisiertes Fahren. Der finale Demonstrator System kontinuierlich an die Bedürfnisse der jeweiligen Person
für das Internet der Dinge (IoT) oder Edge Computing immer tives Packaging sowie Know-how bei Konzeptentwicklung, wird den menschlichen Sinnen angepasste Interaktions- anpasst, um sowohl die Interaktion zu verbessern als auch die
aufwendiger wird. Hier werden besonders leistungsfähige, Systemdesign, Prozessoren, Sensorik und Datenübertragung möglichkeiten bieten und damit das Nutzererleben und die Nutzerakzeptanz zu steigern. Rechtliche, ethische und soziale
energiesparende und hochintegrierte Lösungen benötigt, sowie bei Simulation und Test in das Projekt ein. Die flexible Akzeptanz steigern. Aspekte (ELSI) fließen bei der Entwicklung ebenso ein wie
die nicht mit Standardhalbleitern realisiert werden können. Gehäusetechnologie und die angepasste Entwurfsumgebung psychologische Modelle.
Um den Kunden derartige Lösungen anbieten zu können, erlauben individuelle Applikationsszenarien und ermöglichen Die Nutzerschnittstelle nimmt im automatisierten Fahrbetrieb
bedarf es einer auch für kleine Systemanbieter rentablen somit die kostengünstige Herstellung des integrierten 3D- eine große Rolle ein, da sie aufgrund der steigenden Kom- Das Projekt SEMULIN wurde am 1. November 2020
Vorgehensweise. Systems und die flexible Anpassung an applikationsspezifische plexität und der hohen Anforderungen mehrere Funktionen gestartet und hat eine Laufzeit bis 31. Oktober 2023. Zum
Anforderungen. unterstützen, Informationen verarbeiten und eine hohe Projektkonsortium gehören die Elektrobit Automotive GmbH
Hierfür wurde nun im Projekt »USeP« – Universelle Sensor- Usability aufweisen muss. Derzeit sind der natürlichen Inter- als Projektkoordinator, das Fraunhofer IIS mit seinen beiden
Plattform – gemeinsam mit drei sächsischen Fraunhofer-Institu- Unterstützt wird das Projekt USeP durch den Freistaat Sachsen aktion zwischen der fahrenden und der mitfahrenden Person Bereichen Smart Sensing and Electronics sowie Audio und
ten und mit Unterstützung ihrer Kollegen und Kolleginnen aus und die Europäische Union im Rahmen des Europäischen Fonds und dem Fahrzeug jedoch Grenzen gesetzt, insbesondere Medientechnologien und noch fünf weitere Projektpartner
Berlin, Erlangen und Garching sowie dem Halbleiterhersteller für regionale Entwicklungen (EFRE). Die Projektleitung obliegt was den Wechsel verschiedener Modi (Mimik, Sprache, aus der Industrie und dem universitären Bereich. Das Projekt
Globalfoundries Dresden an einer flexibel konfigurierbaren unserem Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme EAS in Beleuchtung etc.) oder deren Kombination betrifft. Genau da SEMULIN wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und
3D-Sensorplattform im Baukastenformat gearbeitet. Dresden. setzt das Projekt SEMULIN an. Um eine menschenzentrierte Energie BMWi gefördert.
Mensch-Maschine-Schnittstelle mit maßgeschneiderter
Diese neuartige Sensorplattform besteht aus einer zentralen www.eas.iis.fraunhofer.de/usep Systemarchitektur zu entwickeln, untersuchen wir alle verfüg- www.iis.fraunhofer.de/semulin
Steuereinheit und einem leistungsfähigen Rechen-Cluster baren Modalitäten, um die daraus aggregierten Sensordaten
mit acht 32-Bit RISC-V-Prozessoren, die für die jeweilige An- intelligent zu interpretieren und zu fusionieren. Hierzu
wendung individuell konfiguriert werden können. Außerdem nutzen wir bereits etablierte Technologien, wie beispielsweise
enthält sie eine Vielzahl analoger und digitaler Schnittstellen unsere Gesichtsdetektions- und -analysesoftware SHORE® zur
videobasierten Emotionserkennung. Methoden des Maschinel-
len Lernens, der Künstlichen Intelligenz und deren multimo-
dale Implementierung unterstützen dabei, Aussagen über den
2 Driver Monitoring mit verschie-
denen Signal-Parametern im
1 USeP-Modul im Größenvergleich Fraunhofer-Testsystem.
Know | 32 3 3 | KnowSie können auch lesen
