In der Rubrik Erfolgsgeschichten berichten wir regelmäßig von erfolgreichen Forschungsprojekten.

In einem durch das Land Nordrhein-Westfalen und die Europäische Union geförderten Vorhaben konnten Partner aus Wissenschaft, Agrarsektor und Industrie die Nutzung von Adsorbertextilien zur Gewinnung von Ammoniak aus Tierställen ausweiten.

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Das Aachener Forschungsinstitut AMO arbeitet an einer kostengünstigen Aufbereitung von Schmutzwasser. Zum Einsatz kommt Nano-Technologie. Sie nutzt die Reaktionen, die sich an der Oberfläche von Stoffen abspielen. Ziel des Projekts: Die im Reinraum gewonnenen Erkenntnisse in den Großmaßstab übertragen.

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Eine klimafreundliche Verkehrswende erfordert nicht nur den Umstieg auf erneuerbare Energien und mehr Wege auf der Schiene. Nötig ist auch eine verbesserte Kommunikation von Fahrzeugen und Geräten der Verkehrsinfrastruktur wie z. B. Ampeln. Das sorgt nicht nur für einen verbesserten Verkehrsfluss und damit geringeren Energieverbrauch.

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In der Industrie stehen Menschen vor Hightech-Anlagen und müssen aufgrund immer komplexerer Fertigungstechnologien ständig auf Änderungen im Prozess, der Halbzeuge und der Maschinenausstattung reagieren können. Viel gewonnen ist, wenn die Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine nicht nur so gemeistert wird, dass die Produktion reibungslos funktioniert, sondern auch so, dass ein Zuwachs an Wissen für Beschäftigte zu einem deutlichen Mehrwert im Unternehmen führt.

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Das Nachahmen der Natur ist ein Erfolgsrezept. Man denke an den Lotusblumen-Effekt, der das Abperlen von Wasser an Blättern beschreibt und den der Mensch bei der Produktion von Lacken, Geschirr oder Badewannen imitiert. Doch auch weniger beliebte Lebenswesen besitzen kostbare Eigenschaften, von denen sich das Abgucken lohnt - z.B. die Augen von Motten. Die einzigartige Struktur auf der Oberfläche der Mottenaugen sorgt dafür, dass einfallendes Licht nicht reflektiert wird. So schützen sich die kleinen Nachtfalter vor Fressfeinden.

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Sei es für Bauwerke wie Brücken, für Infrastruktur wie Schienenwege oder für Hightech in der Medizin: Das Schweißen ist das wohl wichtigste Verfahren, um Materialien in Industrie und Gewerbe zusammenzufügen. Weil es um langlebige Produkte geht, ist der Schutz vor Korrosion und anderen Schäden beim Schweißen umso wichtiger.

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Die Versorgung von Patienten mit künstlichen Gelenken gehört zu den häufigsten Operationen in Deutschland. Laut Angaben des Statistischen Bundesamtes wurden allein im Jahr 2018 knapp 240.000 künstliche Hüftgelenke und rund 190.000 Kniegelenke implantiert.

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Sei es das biblische Linsengericht, für das Esau sein Erstgeburtsrecht hergab, sei es die Prinzessin auf der Erbse oder das englische Märchen von Jack und der Bohnenranke. Hülsenfrüchte - fachsprachlich Leguminosen - besitzen ihren festen Platz in der abendländischen Kulturtradition. Allerdings haben in Deutschland der Anbau ebenso wie der Appetit auf Hülsenfrüchte lange Zeit abgenommen - obwohl sie für die Ernährung sehr wertvoll sind.

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Den Eintrag von Plastik in die Umwelt zu vermeiden ist ein wichtiges Ziel, das nicht nur für die Weltmeere gilt, sondern auch für den deutschen Wald. Seit über 30 Jahren werden in Deutschland Wuchshüllen oder Wuchsgitter zum Schutz junger Bäume vor Wildverbiss oder Konkurrenzvegetation sowie zur Verbesserung des Anwuchses verwendet. Wenn die Hüllen aus Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE) ihren Zweck erfüllt haben, werden sie häufig nicht eingesammelt, sondern verbleiben im Wald und tragen somit zu dessen Vermüllen bei.

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Das Nationalmuseum Norwegens nutzt Leder vom FILK aus Freiberg für ein großes Projekt zur Restaurierung von Goldledertapeten aus dem 17. Jahrhundert. Auf die Leder aus Sachsen setzen die Museumsmacher in Oslo, weil sie deren Qualität und die FILK-Transparenz beim Gerben schätzen.

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Die Beheizung von Bahnweichen bei Minusgraden verbraucht in Deutschland jedes Jahr große Mengen an Energie. Eine Entwicklung des ZAE Bayern und seiner Projektpartner löst das Problem.

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Für manchen endet Kälte erst bei 150 Grad. So im Walzwerk. „Beim Kaltwalzen von Stahl erreichen wir bis zu 150 Grad Celsius“, beschreibt Julian Kremeyer vom VDEh Betriebsforschungsinstitut (BFI) eine der weltweit wichtigsten Methoden zur Umformung von Stahl.

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Im Hopfen schlummert noch viel Potenzial. Das gilt nicht nur für die Blüten, mit dem die Brauer ihrem Gerstensaft die Aromen geben. Wie der Rest der Pflanze sinnvoll genutzt werden kann, untersucht aktuell ein Forschungs-Verbundprojekt unter Beteiligung von Hohenstein und dem STFI, zwei Mitgliedern der Zuse-Gemeinschaft.

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Wie lassen sich Abläufe in der Logistik automatisieren? Um Antworten auf diese Frage in Unternehmen der Branche zu finden, hat das Institut für Integrierte Produktion Hannover (IPH) erfolgreich ein neues digitales Werkzeug entwickelt.

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Globalisierung, Vernetzung und Digitalisierung lassen unsere Märkte zusammenwachsen. Gerade bei der Weiterentwicklung ihrer Supply-Chain profitieren Unternehmen von den Möglichkeiten einer übergreifenden Vernetzung der Organisationen, Akteure und Prozesse.

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Bei Produktion und Absatz verderblicher Nahrungsmittel spielen hochwertige Verpackungen eine wichtige Rolle. Für einen Verpackungscheck solcher Produkte in der Ernährungswirtschaft hat das Sächsische Institut für die Druckindustrie (SID) aus Leipzig ein nützliches Messgerät entwickelt.

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Bei Chitin denken viele zuerst an Insekten oder Krebstiere. Doch der in der Natur in Tierpanzern weit verbreitete Zucker könnte schon bald in der Medizin zum Einsatz kommen, so in Verbandsmaterialien. Das wird durch ein neues Verfahren möglich, das Forschende an den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung (DITF) entwickelt haben.

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2 Milliarden - das ist unsere Zahl des Monats März. Was hat es mit ihr auf sich?

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Wie lassen sich Wetterprognosen zum Nutzen von Wasserwirtschaft, Umwelt und Verbrauchern möglichst zügig und zuverlässig mithilfe von Fahrzeugen aktualisieren? Das erkundet ein Projekt des Forschungsinstituts für Wasser- und Abfallwirtschaft an der RWTH Aachen.

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Sei es auf dem Dach oder in der Mauer: Der Ziegel ist eines der am weitesten verbreiteten Baumaterialien. In rund einem Drittel der Neubauten wird der traditionelle Baustoff aus Ton als Wandmaterial genutzt und ist damit der am häufigsten genutzte Wandbaustoff. Verbesserungen in der CO2-Bilanz der Produktion, wie sie am Institut für Ziegelforschung (IZF) ermittelt wurden, haben daher einen potenziell hohen Umweltnutzen.

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Wie lassen sich Abläufe in der Industrie zum einen bei laufendem Betrieb verbessern und zum anderen von Grund auf neu denken, so dass Ressourcen geschont und Produkte innovativ entwickelt werden können? Dieser Frage stellen sich das Institut für Automation und Kommunikation (ifak) und die Papiertechnische Stiftung, zwei Forschungsinstitute der Zuse-Gemeinschaft, zusammen mit einem global agierenden Papierhersteller im Projekt Invite 4.0.

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125 - Das ist unsere Zahl des Monats im Februar 2020. Wen und wie diese Zahl elektrisiert?

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Sei es in Produktion, Dokumentation oder Qualitätssicherung: Die Digitalisierung hält in der Industrie immer stärker Einzug. Welche Vorteile dieser Megatrend – auch bekannt unter dem Stichwort Industrie 4.0 – in der Praxis bringen kann, zeigt das Forschungsinstitut ITW e.V. Chemnitz Institut für innovative Technologien gemeinsam mit Partnern in der optischen Digitalisierung.

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Im Alltag ist es meist ärgerlich, wenn an Textilien etwas hängen bleibt. Für die Industrie hat jetzt ein Forscherteam aus Nordrhein-Westfalen, Mecklenburg-Vorpommern und Brandenburg aber genau darauf erfolgreich hingearbeitet – indem von Wasser durchströmte Textilien als Haftfläche dienen. Enzyme, die auf den eingesetzten Textilien sitzen, arbeiten dort an Reaktionen zur Produktion wertvoller Chemikalien.

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Die fzmb GmbH - Forschungszentrum für Medizintechnik und Biotechnologie im thüringischen Bad Langensalza hat ein Messgerät entwickelt, das in der Lage ist die Nährwertangaben von Fleisch, Wurst, Käse und vielen anderen Lebensmitteln innerhalb von wenigen Sekunden zu bestimmen.

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"Die langjährige Zusammenarbeit mit der Firma Reifenhäuser hat viel dazu beigetragen, dass sich das Kompetenzzentrum Vliesstoffe am STFI zu einem weltweit etablierten Forschungszentrum entwickelte“, bilanziert Dr. Heike Illing-Günther, heutige Forschungsleiterin am STFI, mit Blick auf eine langjährige Kooperation zwischen dem Chemnitzer Institut und dem Großunternehmen aus Nordrhein-Westfalen.

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Im 3D-Druck gilt es, trotz seiner weiten Verbreitung noch viele Kinderkrankheiten der neuen Technik zu heilen. Dazu gehört die farbgetreue Darstellung. Das Fogra Forschungsinstitut für Medientechnologie e.V. hat hier nun wichtige Fortschritte erzielt.

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Agent Smarty, wo sitzen die Ventile der Pumpe? Agent Smarty, welche Stromstärke benötigt die Pumpe?  Das sind nur zwei Fragen, auf die ein neuer Sprachassistent Antworten parat haben sollte, für den Forschende aus der Zuse-Gemeinschaft beratend zur Seite standen.

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Der Langzeittransport von Gütern in Verpackungen aus Wellpappe ist ein wachsender Markt. Trotz des steigenden Bedarfs fehlte es bislang an belastbarem Wissen, wie sich die Wellpappe möglichst sicher und gleichzeitig materialeffizient einsetzen lässt. Forscher von der Papiertechnischen Stiftung (PTS) ermittelten deshalb, was Wellpappe aushält.

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Für gut verträgliche Implantate in der Medizin entwickeln Forschende an der TU Braunschweig und am DECHEMA-Forschungsinstitut eine Titanlegierung, die ohne Aluminium und Vanadium auskommt.

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Sieben Partner, ein Ziel: Ein Konsortium aus Forschungsinstituten und Mittelständlern arbeitet an neuen Hanftextilien. Unter dem Markennamen Lyohemp entwickeln die Partner, zwei davon aus der Zuse-Gemeinschaft, das neue Verfahren von der Ernte und Aufbereitung bis zur Herstellung des fertigen Stoffes.

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Das Forschungsinstitut GNF e. V. aus Berlin-Adlershof und die Atlantic Pool GmbH haben nun erfolgreich ein neues keramisches Filtermaterial aus Naturstoffen für die Filtration in Swimmingpools entwickelt.

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Seien es Montagebänder in Fahrzeugindustrie und Maschinenbau, der Arbeitsplatz im Büro oder das Freizeitverhalten: Arbeits- und Bewegungsabläufe der Menschen in modernen Industriegesellschaften zeichnen sich häufig durch sich wiederholende und nicht immer gesunde Körperhaltungen und -bewegungen aus. Um ungesunde Abläufe und Bewegungen zu erkennen und zu vermeiden, hat das Institut für Mechatronik e.V. (IfM) aus Chemnitz ein Frühwarnsystem entwickelt, in dem die Interaktion von Mensch und Maschine digitalisiert wird. 

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Wasserstoff ist das erste Element im Periodensystem und steht derzeit doch nicht an erster Stelle in der Energiewirtschaft. Mit dem energiereichen, umweltfreundlichen und reaktionsfreudigen Element verbinden sich aber hohe Erwartungen für die sinnvolle Nutzung von überschüssigem Solar- und Windstrom: Denn durch den Einsatz von Strom aus erneuerbaren Energien lässt sich über den Weg der Elektrolyse Wasser in Sauerstoff und Wasserstoff zerlegen.

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Der Bau, die Modernisierung und das Instandhalten von Gas- und Wasserrohrleitungen sind kostspielig und aufwändig. Der Fachkräftemangel, hohe Ansprüche an eine von Energiewende und demographischem Wandel geprägte Infrastruktur prägen die Anforderungen an diese Netze. Arbeits- und kostensparende Neuerungen stehen daher hoch im Kurs und sind auch bei Forschung und Entwicklung im Pipelinebau von großer Bedeutung. In diesem Umfeld entwickelt die Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt (SLV) Halle derzeit ein baustellentaugliches Verfahren zum laserbasierten Schweißen von Rohrleitungen.

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Fußbodenheizungen werden immer häufiger in Wohnungen und Häusern verbaut. Wer mag nicht das schöne warme Gefühl an den Füßen? Damit die Rohre dennoch dicht verbunden sind, wurde am ICM – Institut Chemnitzer Maschinen- und Anlagenbau in Chemnitz ein neues Verfahren entwickelt. 

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Ob es Nutztieren in der Landwirtschaft gut geht, lässt sich künftig anhand objektiv messbarer Kriterien bestimmen. Das wollen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in einem noch bis Jahresende 2019 laufenden Forschungsprojekt erreichen, an dem das Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität zu Berlin (IASP) maßgeblichen Anteil hat.

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Während und nach einer Krebstherapie gilt es, die Entwicklung des Körpers genau zu beobachten. Denn nicht immer sind nach einer Behandlung alle Krebszellen vernichtet. Für die Therapie von Leukämie, auch als Blutkrebs bezeichnet, haben Forschende am Institut Hahn-Schickard in Freiburg ein neues Verfahren entwickelt, das über möglicherweise im Körper verbliebene Krebszellen schnell und verlässlich Auskunft gibt.

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Wenn Menschen über zu viel Lärm im Haus klagen, ist oft nicht nur der Nachbar, sondern auch das Gebäude schuld. Mehr Ruhe in solche Problemzonen in den eigenen vier Wänden und öffentlichen Gebäuden bringt ein vom Institut für Ziegelforschung (IZF) entwickelter Keramikziegel. Er nutzt die Luft, um den Schall zu schlucken.

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Berliner Forscher mit Alternative zu Kokos- und Steinwolle im Gartenbau: Von der Anzucht bis zur Ernte brauchen Pflanzen im Gartenbau viel Pflege. Mit InnoWoll hat das Institut für Agrar- und Stadtökologische Projekte an der Humboldt-Universität zu Berlin (IASP) nun Produkte auf Basis von Schafwolle mit vielen Vorteilen entwickelt.

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Das FIR erforscht zusammen mit Partnern aus der Wirtschaft und der Forschung im Projekt Smart-Farming-Welt, wie die herstellerübergreifende Vernetzung in der digitalisierten Landwirtschaft gestaltet werden kann. Im Vordergrund steht die Verbesserung der Produktivität landwirtschaftlicher Betriebe und des gesamten Wertschöpfungsnetzwerks.

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Wie ein neuer Sensor am Melkstand merkt, wann es an der Zitze Zeit für den Gummi-Wechsel ist: Das Melken von Hand ist auf deutschen Bauernhöfen lange passé. Wenn Morgen für Morgen und Abend für Abend das Melkzeug an Deutschlands Kühe kommt, so pumpt es Milch für Müsli und Käse aus mehr als vier Millionen Eutern und über 16 Millionen Zitzen. Einziges direktes Kontaktstück zwischen Tier und Technik: Das Zitzengummi, das mit seinem Pulsieren für den Abfluss der Milch aus dem Euter sorgt.

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Kreislaufwirtschaft mit nachwachsenden Rohstoffen betreibt das Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ). Die Kunst der Bio-Kunststoffproduktion liegt darin, die Strukturen pflanzlicher Rohstoffe fit zu machen für anspruchsvolle Einsätze in Konsum- und Industriegütern. Dabei hilft das als Getreidekleber bekannte Gluten.

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Verzicht auf Antibiotika in der Tierzucht – ganz am Anfang beginnen: Für die Ernährungsindustrie beginnt die Qualität ihrer Produkte schon im Stall und zwar nicht erst bei den Ferkeln, sondern auch schon bei deren Müttern und Vätern. Dazu gehört ein geringer Krankheitsdruck bei den Tieren, aber auch der Verzicht auf vermeidbare Medikamentengaben. Einen Beitrag zur Erreichung dieser Ziele könnten alternative antimikrobielle Konzepte bei der Verwendung von Ebersperma leisten.

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Neue Technik nutzt Glühwürmchen-Effekt bestimmter Erreger: Tadellose Sauberkeit von Arbeitsumfeld und Werkstoffen ist in vielen Branchen unerlässlich. Das gilt nicht zuletzt für Oberflächen. Sauberkeit bedeutet hier allerdings mehr als nur äußerer Glanz. Das wissen auch die Experten der Optotransmitter Umweltschutz Technologie e.V., die eine Kamera zum Aufspüren von Mikroorganismen entwickelt haben.

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Industrie 4.0, die Idee der intelligenten, dezentralen Organisation soll jetzt auch in der Forst- und Holzwirtschaft Abläufe verbessern und neue Geschäftsmodelle erschließen. Dafür bereitet das RIF Institut für Forschung und Transfer aus Dortmund zusammen mit seinen Partnern im Rahmen eines Forschungsinfrastrukturprojektes ein neues Kompetenzzentrum in Nordrhein-Westfalen vor.

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Geräusche sichtbar machen: Das ist das Grundprinzip der Akustischen Kamera, die von der Gesellschaft zur Förderung angewandter Informatik e.V. (GFaI) entwickelt wurde.

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Das Blut in den Gefäßen sehen – vom Ohr aus: Auf diesem Prinzip beruht ein optisches Blutdruckmessverfahren, welches am Forschungsinstitut für Mikrosensorik (CiS) entwickelt wird. Herzstück des Ansatzes ist ein mikrosystemtechnisch gefertigter Sensorkopf, der integriert in ein Formpassstück, ähnlich dem eines Hörgerätes, im äußeren Gehörgang liegt.

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Mit der jährlich von der Sonne auf die Erde einstrahlenden Energiemenge könnte die Menschheit knapp das 3.000 fache ihres Bedarfs decken. Trotz dieser reichlichen Versorgung kommt es bei der Nutzung der Solarenergie auf jede Kilowattstunde und damit auf jedes Lichtteilchen an – denn der Markt ist hart umkämpft. Transparenz in die Technik bringt das Institut für Solarenergieforschung (ISFH).

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Als bisher einziges kommerzielles Produkt im Bereich der Simulation der Gefügeentwicklung in technischen Werkstoffen ist Micress® eine Erfolgsgeschichte. Sie zeigt exemplarisch, wie in einer Einrichtung des Forschungsmittelstandes komplexe Ergebnisse aus der Materialforschung in ein erfolgreiches Produkt überführt werden.

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