Projekte

Seit fast einem Jahrhundert haben sich die Betriebshöfe deutscher Straßenbahnbetriebe kaum verändert. Noch immer werden alle Fahrzeugbewegungen manuell durch Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ausgeführt. Dabei sind Fahrbetrieb und Rangierfahrten meist strikt voneinander getrennt. Straßenbahnen werden an festgelegten Übergabepunkten übergeben; Wasch- oder Wartungsplätze werden manuell angefahren. Auf einem durchschnittlichen Betriebshof legen die Beschäftigten täglich mehrere Kilometer zu Fuß zurück und führen rund 100 Fahrzeugbewegungen durch, die nicht der Personenbeförderung dienen.

Beim Einsatz luftgestützter Radarsysteme ist es ein zentrales Ziel, möglichst präzise Ergebnisse bei der Detektion und Klassifikation von Objekten am Boden zu gewinnen. Forschungen am Fraunhofer FHR haben gezeigt, dass sich mit multidimensionaler Radarbildgebung wertvolle zusätzliche Informationen über eine Szenerie gewinnen lassen. Das Institut bearbeitet dieses Thema im Auftrag der Bundeswehr und wirkt dazu aktiv in entsprechenden NATO-Forschungsgruppen mit.

SCaRL ist ein selbst-entwickelter, großflächiger synthetischer Datensatz, um das Training und die Validierung von autonomen Fahrsystemen zu unterstützen. Aufbauend auf unserem vorangegangenen CARLA-Simulator stellt SCaRL vollständig synchronisierte Daten aus einer vollständigen und vielfältigen Sensorik bereit – darunter RGB-, Semantik-, Instanz- und Tiefenkameras, kohärentes LiDAR mit Doppler-Fähigkeit sowie MIMO-FMCW-Radar. Er umfasst 140.000 zeitlich abgestimmte Frames mit dynamischen, Multi-Akteur-Verkehrsszenarien.

Die Zukunft der Weltraumbeobachtung liegt in multistatischen Radar-Systemen – und das Fraunhofer FHR ist der Partner, um diese Schlüsseltechnologie zu nutzen. Mit dem weltweit führenden Tracking and Imaging Radar TIRA bietet das Institut bereits heute eine einzigartige Infrastruktur, die durch strategische Kooperationen kontinuierlich erweitert wird.

Das Fraunhofer FHR ist mit einer Vielzahl von Instrumenten und Einrichtungen ausgestattet, um zahlreiche Arten von Hochfrequenzmessungen durchführen zu können. Dazu gehören die Charakterisierung von Antennen und HF-Schaltungen, der monostatische Radarrückstreuquerschnitt (RCS) und Messungen elektromagnetischer Materialparameter. Zusätzlich zu den Standardverfahren können auch speziell zugeschnittene Messlösungen entwickelt werden. Hier leisten die hauseigenen feinmechanischen Werkstätten wertvolle Dienste.

Mehr als 2.700 inaktive Satelliten, über 54.000 Trümmerstücke größer als 10 cm und 1,2 Millionen Trümmerstücke zwischen 1-10 cm: Die zunehmende Menge an Weltraummüll stellt eine gewaltige Bedrohung der Weltrauminfrastruktur dar. Kollisionen und weitere Fragmentierung der Objekte bedrohen operative Satelliten und damit kritische Dienste in Kommunikation, Navigation und Erdbeobachtung. Im Projekt STRATOLASER forscht das Fraunhofer FHR als Teil eines Konsortiums an einer neuartigen Lösung zur Beseitigung von Weltraumschrott. Ziel ist der Aufbau eines Demonstrators eines Laserablationssystem auf einem Stratosphärenballon.

Faserverbundwerkstoffe gelten als Schlüsseltechnologie moderner Leichtbaukonzepte. Sie vereinen hohe Festigkeit mit geringem Gewicht und leisten damit einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz – etwa durch die Reduktion von Energieverbrauch und Emissionen im Mobilitäts- sowie Industriesektor. Gleichzeitig stellen sie hohe Anforderungen an die Qualitätssicherung in der Produktion. Fehler wie Delaminationen, Lufteinschlüsse oder Materialunregelmäßigkeiten sind häufig schwer zu erkennen, können jedoch die Leistungsfähigkeit und Sicherheit der Bauteile erheblich beeinträchtigen.

Im NRW-Leitmarkt-Projekt FiberRadar wird ein Verfahren zur automatisierten und zerstörungsfreien Analyse von Faserverbundmaterialien entwickelt. Ziel ist die frühzeitige Erkennung von Fehlern in glasfaserverstärkten Kunststoffen, wie sie beispielsweise bei Rotorblättern von Windkraftanlagen eingesetzt werden. Bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen werden mehrere Glasfasermatten übereinandergelegt, vakuumiert und mit Harz fixiert. Fehler in der Ausrichtung oder im Verlauf der Fasern können die mechanischen Eigenschaften der Bauteile erheblich beeinträchtigen. Bisherige Prüfverfahren erlauben meist nur eine manuelle Kontrolle der obersten Schicht, während Defekte in tieferen Lagen häufig erst nach der Fertigung erkannt werden. Dies führt zu aufwendiger Nacharbeit oder zum Ausschuss von Bauteilen.

Die Anforderungen an zukünftige elektronische Systeme steigen kontinuierlich: Höhere Frequenzen, steigende Integrationsdichten und neue Anwendungen in Kommunikation, Sensorik und Automatisierung erfordern neue Ansätze für die Entwicklung und Fertigung mikroelektronischer Systeme. Mit der europäischen Pilotlinie APECS wird deshalb eine europaweite Innovationsplattform für Advanced Packaging und heterogene Integration aufgebaut, die den Transfer von Forschung in industrielle Anwendungen beschleunigen und die technologische Souveränität Europas stärken soll.

Bildgebende Verfahren spielen eine zentrale Rolle in der medizinischen Diagnostik und Therapie. Gleichzeitig stoßen etablierte Verfahren wie die Röntgen-Computertomographie durch die notwendige hohe Strahlenexposition und teils fehlende Präzision bei der Untersuchung von Weichgewebe an ihre Grenzen. Im Projekt Multi-Med 3D wird daher eine multimodale Bildgebung entwickelt, die Radar- und Röntgentomographie in einem gemeinsamen Rekonstruktionsverfahren kombiniert und eine fokussiertere Bestrahlung als bislang ermöglichen soll.