Karlsruher Kompetenzen im Bereich integrierte Sicherheit

Das Fraunhofer IOSB bietet ein breites Spektrum an Kompetenzen und Lösungen im Bereich unbemannter Systeme - an Land, in der Luft oder zu Wasser. Die Unterstützung ihrer Interoperabilität in intelligenten Verbünden ist ein zentraler Aspekt unserer Forschung. Wir erforschen und entwickeln Technologien für die missionsorientierte Planung, die adaptive Aufgabenausführung und die informationsgestützte Entscheidungsunterstützung auch in dynamischen Einsatzumgebungen. Auch befähigen wir heterogene Teams unbemannter Systeme, komplexe Aufgaben eigenständig zu planen und ressourcenoptimiert auszuführen. Mit dem Drones Experience Lab bietet das Fraunhofer IOSB zudem eine praxisnahe Umgebung, um neue Einsatzkonzepte, Technologien und Formen der Zusammenarbeit mit unbemannten Systemen gemeinsam mit Anwendern zu erproben und weiterzuentwickeln.

seite des Drones Experience Lab

Der Einsatz von Drohnen spielt eine immer größere Rolle, erfordert jedoch immer noch eine personalintensive Unterstützung. Im Teaming-Labor werden Technologien entwickelt und untersucht, wie Teams unbemannter Systeme durch flexible Aufgabenverteilung künftig effizienter eingesetzt werden können. Entwickelt werden Verfahren und Lösungen wie beispiels-weise AIUSIT für autonome, kooperative und intelligente Drohnenteams. Gesteuert werden nicht primär einzelne Fluggeräte, vielmehr agiert das Team synergetisch als gebündelte Einheit. Kommunikation, dynamische Aufgabenverteilung und adaptive Reaktion auf sich ändernde Einsatz-bedingungen stehen im Fokus. Im Vergleich zum technologischen Status quo, der Drohnen oft isoliert betrachtet und auf manuelle Steuerung zurück-greift, eröffnet ein Team neue Dimensionen an Effizienz, Robustheit und Flexibilität: Es steigert Reichweite und Abdeckung erheblich, bleibt auch bei Ausfällen funktionsfähig und liefert schneller aussagekräftige Ergebnisse.

Unsere Zielgruppe sind Drohnenhersteller, die ihre Produkte um intelligentes Teamverhalten erweitern möchten, sowie Drohnennutzer wie Bundeswehr, Polizei und Feuerwehr, die intelligente Drohnenteams einsetzen möchten.

Die Technologie ist in simulierten und realen Szenarien erprobt und bereit für den nächsten Schritt: die Integration in realistische Einsatzumgebungen und damit zu einem entscheidenden Beitrag zu einer neuen Generation autonomer Luftsysteme.

Unsere Technologie erhöht die Sicherheit im Drohnenbetrieb und der umliegenden Umgebung durch ein den U-Space ergänzendes intelligentes, datenfusionierendes Sicherheitssystem. Dafür werden Informationen aus vielfältigen Quellen außerhalb des U-Spaces benutzt – etwa Drohnen-detektionssysteme, Wetterdienste, Information über technischen Zustand der Drohnen, Meldungen von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben und Smart-City-Infrastrukturen – und mittels KI zu einem ganzheitlichen Lagebild verbunden. Der Kern liegt in der auto-matischen Bewertung potenzieller Gefahren und der Generierung präziser, praxistauglicher Handlungsvorschläge für relevante Akteure.

Diese Lösung ermöglicht eine deutlich schnellere, umfassendere und pro-aktive Erkennung von Risiken. Dank KI-gestützter Auswertung können geeignete Gegenmaßnahmen nicht nur frühzeitig vorbereitet, sondern bei Bedarf rasch ausgewählt und von zuständigen Kräften eingeleitet werden.

Zielgruppe dieser Technologie sind Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben, Drohnenhersteller und -betreiber – also alle, die sicheren und regulatorisch konformen Luftraumzugang für Drohnen gewährleisten möchten.

Die Technologie ist aktuell in einer Spannbreite von TRL 3 bis 5 angesiedelt: Je nach Modul und Integrationsgrad ist das Konzept bereits validiert oder befindet sich in der experimentellen Phasenprüfung

Die Albacopter 0.5 Lastendrohne (MTOW ~150 kg) ist eine fliegende Experimentalplattform, entwickelt von sechs Fraunhofer-Instituten aus den Bereichen Mobilität, Materialwissenschaften, Energie- und Antriebstechnik, Mechatronik, Mikroelektronik sowie Sensor-, Kommunikations- und Automatisierungstechnik, KI und Produktionstechnik (darunter Fraunhofer ICT und Fraunhofer IOSB). Sie kombiniert die eVTOL-Fähigkeit eines Multicopters mit den aerodynamischen Vorteilen eines Gleiters und schließt die Lücke zwischen Laborversuchen und realem Flugbetrieb zur praxisnahen Technologievalidierung.

Unternehmen des eVTOL-Ökosystems können Komponenten, Antriebe und Sensorik unter realen Flugbedingungen mit der Albacopter-Plattform testen und weiterentwickeln. Der Erstflug erfolgte 2025 in Cochstedt und markiert einen wichtigen Schritt zur Erprobung realer Flugmissionen.

Die Plattform verfügt über ein modulares Energiesystem auf Rundzellenbasis (Energiedichte 265 Wh/kg) mit vier Batteriepacks in 14S6P-Konfiguration bei 51,8 V Nennspannung. Mit rund 7 m Spannweite und etwa 5 m Länge eignet sie sich für vielfältige Testszenarien und dient als Validierungsplattform zur Steigerung des Produktreifegrads (TRL 5).

projektseite ALbacopteR

Der Bedarf an Drohnen steigt schnell, und die Varianten wechseln häufig. Klassische, starre Fertigungslinien kommen da nicht mit. Das wbk entwickelt rekonfigurierbare Anlagenmodule mit definierten Schnittstellen. Damit lassen sich Montage und Prüfung von Drohnen schnell an neue Baumuster anpassen und von der Kleinserie bis zur Großserie skalieren. Methoden der Fabrikplanung und Simulation verkürzen dabei die Zeit bis zum Produktionsstart deutlich.

Zielgruppe sind Drohnenhersteller, Systemintegratoren und Zulieferer, die eine resiliente Fertigung in Deutschland aufbauen wollen.

Broschüre der Karlsruher Forschungsfabrik (pdf)

Der Luftfahrtaktuator DIMENSION vereint Leichtbau, Funktionsintegration und wirtschaftliche Fertigung in einem innovativen Ansatz. Die Ent-wicklung zeigt auf, wie Kunststoffgehäuse konventionelle Metallbauteile ersetzen können. Dabei werden bisherige Werkstoffherausforderungen durch Gestaltungsmerkmale wie thermische Spannungskompensation und werkzeugfallende Lagersitze überwunden. So können weitere Vor-teile durch das Spritzguss-Verfahren erschlossen werden.

Durch die Kombination mehrerer Gehäuse in ein einziges Bauteil erfolgte die Reduzierung um einen Flansch, und die Masse und Teilezahl wurden reduziert sowie die Montage vereinfacht. Von besonderer Relevanz ist bei der Entwicklung auch das Potenzial, die Gehäuse für mittlere Stückzahlen in Serie kostenoptimiert herstellen zu können. Nur so können die dargestellten Potenziale auch wirtschaftlich ihren Weg in künftige Luftfahrtanwendungen finden.

Die Zielgruppe dieser Technologie sind Zulieferer von Komponenten, die ihre Gehäuse im Werkstoff und der Serienfertigbarkeit noch nicht voll ausgereizt sehen.

Projektseite DIMENSION

Elektrische Antriebe und autonome Flugsysteme definieren die Luftmobilität von morgen. Der schwenkbare Antriebsprüfstand ermöglicht in Kombination mit der Simulationsumgebung OCTAS® realitätsnahe Tests unter anspruchsvollen Einsatzbedingungen. Reale Antriebe interagieren dabei synchron mit simulierten Flugmissionen, sodass ein durchgängiges und konsistentes Abbild des späteren Betriebs entsteht. Im Fokus stehen thermische Analysen von Motor, Leistungselektronik und Getriebe sowie umfassende Leistungs-, Dauerlauf- und Belastungstests. Durch die gezielte Untersuchung von Antriebsstrangkomponenten im geschwenkten Zustand lassen sich Betriebszustände simulieren, die von konventionellen Prüfständen nicht abgedeckt werden.

Der modulare Aufbau des Prüfstands ermöglicht eine hohe Flexibilität: Zwei unterschiedliche Lastmaschinen des Partners SciMo stehen zur Verfügung und erlauben die Erprobung verschiedener Antriebstopologien wie Direktantriebe bzw. Hochdrehzahlantriebe mit Untersetzungsgetriebe. Damit bietet die Plattform Herstellern von Antriebsstrangkomponenten eine robuste und praxisnahe Umgebung zur Validierung und Weiterentwicklung ihrer Systeme. Die Auslegung orientiert sich konsequent an realen Einsatzszenarien und erreicht TRL 6.

Kernkompetenz Energie und Antriebe

Die Charakterisierung von Batterien für die Luftfahrt bietet Herstellern und Entwicklern eine fundierte Grundlage für die Auslegung und Auswahl geeigneter Batteriesysteme. Am Fraunhofer ICT können Sicherheit, Alterungsverhalten und Performance von Einzelzellen sowie kleinen Modulen bis 2 kWh in den gängigen Bauformen Pouch, prismatisch und rund getestet werden. Dabei werden nicht nur etablierte Technologien bewertet, sondern auch zukunftsweisende »NextGen«-Lösungen wie Feststoffbatterien systematisch analysiert. Die enge Zusammenarbeit mit dem Bereich Kunststofftechnik ermöglicht dabei die Sicherheits- und Leichtbauentwicklung über die Zellebene hinaus: Über die Zell-Barrieren-Interaktion bis hin zum Design von Leichtbau-Composit-Modulen.

Das breite Spektrum der Testmöglichkeiten (TRL 3 bis 7) erlaubt die Begleitung von Projekten von der frühen Technologiebewertung bis hin zur anwendungsnahen Validierung. Ausgewählte Sicherheits- und Modultests unterstützen die Erkenntnisse.

Für Hersteller aus der Luftfahrt und der Automobilindustrie bedeutet das: belastbare Daten, reduziertes Entwicklungsrisiko und eine solide Entscheidungsgrundlage für die Batterieauslegung im elektrischen Antrieb.

Kernkompetenz Energie und Antriebe

Die Reichweite einer Drohne hängt direkt von Gewicht und Energiedichte des Akkus ab. Mit der Pilotlinie AgiloBat erforscht das wbk die agile Produktion von Batteriezellen und -modulen in variablen Formaten. So lassen sich Zellformate an die Anforderungen eines Luftfahrzeugs anpassen und in Kleinserie fertigen.

Projektseite Agilobat

Das Fraunhofer ICT bietet Expertise in der Brennverfahrensentwicklung und der Testung von Verbrennungsmotoren und Hybridantriebssystemen, die auch für UAV-Systeme und Leichtflugzeuge eingesetzt werden können. Konventionelle Antriebssysteme besitzen eine hohe gewichtsspezifische Leistung, Robustheit und Betriebsflexibilität – auch unter anspruchsvollen Umgebungsbedingungen wie extremer Kälte oder Hitze. Im Vergleich zu rein elektrischen Systemen ermöglichen konventionelle Antriebe und Hybridantriebe längere Einsatzdauern, höhere Nutzlasten und z. B. Booster-Funktion für Start und Steigflug.

Neben grundlegenden thermodynamischen Untersuchungen und der Verbrennungsanalyse an Verbrennungsmotoren können auch Hybrid-antriebssysteme auf unserem hochmodernen Entwicklungsprüfstand hinsichtlich Dauerlaufverhalten, Effizienz, Emissionen und Thermomanagement über breite Lastbereiche validiert werden. Ebenfalls sind Verschleißuntersuchungen, Applikationsanpassungen und Funktionsentwicklungen für z. B. Sonderkraftstoffe möglich. Zusätzlich stehen optische Highspeed-Visualisierungsysteme zur Verfügung und sind in die Prüfstandsdatenerfassung sowie das Datenmanagement integriert.

Für OEMs, Komponentenhersteller und F&E-Abteilungen in der Luftfahrt bieten wir Entwicklungskompetenz und Prüfinfrastruktur, um konventionelle und Hybridantriebssysteme vom Konzept bis zur Serienreife zu begleiten.

Kernkompetenz Energie und Antriebe

Brennstoffzellensysteme werden für emissionsfreies Fliegen großes Potenzial entfalten. Doch ihre Empfindlichkeit gegenüber Luftschadstoffen kann Hersteller und Betreiber vor reale Herausforderungen – mit direkten Auswirkungen auf Sicherheit und Lebensdauer stellen.

Das Fraunhofer ICT entwickelt Messmethodiken zur Untersuchung
von Umwelteinflüssen wie Luftschadstoffen auf Membran-Elektroden-Einheiten (MEA, engl. Membrane Electrode Assembly) und Brennstoffzellen-Stacks, die Schädigungsmechanismen und die Wirkung von Luftverunreinigungen aufzeigen. Die MEA ist das elektrochemische Herzstück von Polymer-Elektrolyt-Membran-Brennstoffzellen (PEM-BZ) und Elektrolyseuren.

Die Erkenntnisse fließen direkt in die Weiterentwicklung von Mitigationsstrategien ein und schaffen die Voraussetzung für sicherere, langlebigere Systeme. Darüber hinaus eröffnet das Verfahren neue Möglichkeiten für Predictive Maintenance: Wartungsbedarfe lassen sich frühzeitig erkennen, bevor Ausfälle entstehen.

Für Brennstoffzellen-Triebwerkshersteller, Systemintegratoren, Flugzeug-OEMs und Airlines bedeutet das: fundierte Risikoabschätzung, geringere Betriebskosten und ein klarer Schritt hin zu zuverlässigeren Wasserstoffantrieben in der Luftfahrt.

Arbeitsgruppe Brennstoffzellen

Brennstoffzellen für elektrisches Fliegen müssen nicht nur hochleistungsfähig sein, sondern auch unter extremen Bedingungen zuverlässig arbeiten – eine Herausforderung, die neue Test- und Bewertungsmethoden erfordert.

Unsere Methodenentwicklung für Sicherheitsfragen im Brennstoffzellenbereich verbindet fundierte Forschung mit praxisnahen Prüfangeboten: zielgerichtete Analyseverfahren am Institut wie etwa hochauflösendes thermisches Hotspot-Mapping, tiefgehende Post-Mortem-Fehleranalysen sowie die hochpräzise Erfassung von Emissionen. Zudem bieten wir standardisierbare Prüfmethoden für kritische Ausfallmechanismen wie externe Wasserstoffleckagen, Kühlungsausfälle und flugspezifische Penetrationsschäden.

Ergebnisse dieser Analysen erleichtern Herstellern von Brennstoffzellen-Triebwerken, Systemintegratoren, Flugzeug-OEMs und Airlines die Weiterentwicklung von Brennstoffzellen und so die Zertifizierung von Brennstoffzellen für die Luftfahrt. Tests können auf einem TRL von 4 bis 5 durchgeführt werden und sind somit in einer relevanten Umgebung eingebettet.

Unser Prüfgehäuse mit Schutzatmosphäre ermöglicht die sichere Abbildung von Extremszenarien an Shortstacks wie dem Thermal Runaway und induzierten Kurzschlüssen. Dies erlaubt, kritische Designschwächen frühzeitig zu erkennen, Entwicklungsrisiken massiv zu reduzieren und teure Rückschläge in späteren Zulassungsphasen zu vermeiden.

Arbeitsgruppe Brennstoffzellen

Ein optimales Wassermanagement ist für die Effizienz und Lebensdauer von Luftfahrt-Brennstoffzellen unerlässlich. Abweichungen im Feuchtehaushalt mindern die Leistung und führen zu Degradation. Konventionelle Architekturen mit schweren Ladeluftkühlern und verschleißanfälligen Membranbefeuchtern stoßen hierbei an ihre Grenzen: Sie beanspruchen wertvollen Bauraum und erhöhen die Systemmasse.

Mit unserem »Optikath«-Konzept optimieren wir gezielt den Kathodenpfad. Wir ersetzen Ladeluftkühler und Membranbefeuchter durch ein innovatives Flüssigwassereinspritzsystem, das die heiße Kompressorluft direkt kühlt und befeuchtet. Ergänzt durch eine intelligente Kathoden-gasrezirkulation bei niedrigen Lasten lässt sich das System optimal regulieren. Ein kompakter Demonstrator belegt die Praxistauglichkeit dieser Architektur im realen Betrieb und dient als Referenz für zukünftige Skalierungen.

Für Triebwerkshersteller, OEMs und Airlines bedeutet dies einen entscheidenden Schritt: Durch den Wegfall großer, fehleranfälliger Peripherie-Komponenten reduzieren wir Bauraum und Kühlbedarf erheblich. Dies ermöglicht deutlich kompaktere, leichtere und zuverlässigere Brennstoffzellensysteme – mit signifikant höherer Leistungsdichte, mehr Reichweite und dauerhaft reduzierten Wartungskosten.

Arbeitsgruppe Brennstoffzellen

Hochleistungskompositbauteile sind unverzichtbar für effizientes Fliegen – doch die Herstellung muss sowohl Gewichts- als auch Kostenanforderungen genügen.

Unsere Expertise besteht in der Kombination aus Leichtbau-Materialien und deren ökonomischer und großserienfähiger Prozessführung, speziell für Faserverbundkunststoffe (FVK). Wir entwickeln diese häufig auf den Automobilsektor zugeschnittenen Technologien weiter, um den Qualitätsanforderungen der Luftfahrt bei gleichzeitiger Beibehaltung der Hochratenfähigkeit zu genügen.

Für hochbelastete Bauteile eignen sich insbesondere Hochdruck-RTM-Verfahren, die eine gute Bauteilqualität und Reproduzierbarkeit, hohe Oberflächengüten bei gleichzeitig extrem hohen mechanischen Eigenschaften aufweisen.

Unsere Zielgruppe dafür sind Zulieferer und OEMs – seien es Materialhersteller, Hersteller von Strukturkomponenten, Interieur, Antriebstrang oder Flugsteuerung.

Beispiele:

• Propellerblatt für UAMs
  • Halbautomatisierte Preformstation mit CF-Gelege und Kernmaterial aus PMI-Schaumstoff und Salzkern
  • Schnelle und reproduzierbare Fertigung in engen Gewichtstoleranzen, wodurch das Wuchten des gesamten Propellers entfällt
  • Wasserlösliche Salzkerne erhöhen den Leichtbaugrad und die Nachhaltigkeit zusätzlich
• UAM-Hohlprofil als Träger für Elektromotoren – »Branch Beam«
  • Zwei Prozessrouten zur Herstellung der ultradünnwandigen Strukturen
    -    AFP mit CF-Epoxidprepreg und PCM
    -    Roboterunterstützter Flechtprozess mit trockenen CF-Fasern und HD-RTM
  • Hohe Reproduzierbarkeit
• Türspant für Airbus A350
  • Komplexe Faserführung erfordert sequentielles Preforming, welches mit einer hohen Automatisierung umgesetzt wurde
  • Zykluszeitreduktion von mehreren Stunden (Autoklav) zu wenigen Minuten (HD-RTM)

Arbeitsgruppe Strukturleichtbau

Neben der hohen Ratenfähigkeit spielen kreislauffähige Materialien und deren Verarbeitungsprozesse eine zunehmend wichtigere Rolle in der Luftfahrt. Wir verfügen über ein breites Spektrum an Expertise entlang der gesamten Wertschöpfungskette nachhaltiger und recyclingfähiger Materialien wie Flammschutzadditivierung, Umweltbilanzierung, mechanisches und chemisches Recycling.

Beispiele für Entwicklungen in diesem Bereich:

• Sitzstruktur aus SMC and WCM
  • Gewichtsreduktion um 20 Prozent
  • Kombination aus PU Sheet Moulding Compound (SMC) und Wet Compression Molding (WCM)
  • Mono-Matrixansatz – Lehne, Sitzpfanne und Sitzpolster basieren auf Polyurethansystem
  • Hohe Funktionsintegration durch SMC
• Monomaterial-Sandwichpanel
  • Fasern, Matrix und Schaum aus einem Polymer – Maximierung des Leichtbaus aus einem Material
  • Funktionsintegration durch Umformen und Anspritzen möglich
  • Extrem hohe Impacteigenschaften
    

Thema Kreislauffähiger Leichtbau

Rahmen, Arme und Propeller aus Faserverbund werden heute oft noch von Hand gefertigt. Das ist teuer und lässt sich schwer skalieren. Das wbk automatisiert die Fertigung und Montage von Leichtbaustrukturen in CFK- und Hybridbauweise. Dazu gehören die roboterbasierte Handhabung biegeschlaffer Halbzeuge, die Bearbeitung und das Fügen der Bauteile.

Details

Bei neuen Strukturkonzepten, etwa additiv gefertigten oder funktionsintegrierten Bauteilen, fehlen oft stabile Serienprozesse. Das wbk führt solche Prozesse mit KI-gestützter Prozessentwicklung und prototypischer Automatisierung schnell zur Serienreife. In der Karlsruher Forschungsfabrik wird die Industrialisierung dabei unter realen Bedingungen erprobt.

Broschüre der Karlrsuher Forschungsfabrik (pdf)

Unsere Technologie ermöglicht die genaue Vermessung großer Objekte mittels Laserlinien-Triangulation, ohne dass ein hochgenauer, mechanisch und thermisch stabiler Aufbau oder eine genau bekannte Scan-bewegung erforderlich sind. Das Konzept der Selbstverortung ordnet dabei jedem Linienlaser und jeder Triangulationskamera eine eigene Posenkamera zu, die eine kodierte Markeranordnung an der Trägerplattform des zu prüfenden Objekts erfasst. Damit lassen sich sowohl die Laserebene als auch die Blickrichtung der Triangulationskamera unabhängig voneinander bei jeder Einzelmessung direkt im Koordinatensystem des Prüfobjekts verorten.

Bei einer Relativbewegung von Objekt und Sensorkomponenten – letztere könnten auch Drohnen-basiert agieren – ergänzen sich die Profildaten aus beliebig vielen Triangulationsmodulen korrekt zu einem 3D-Oberflächenmodell des Objekts. Das Konzept lässt sich auf andere Sensoren ausweiten, zum Beispiel die Deflektometrie.

Zielgruppe ist primär das verarbeitende Gewerbe, (Automobil-, Nutzfahrzeug- sowie Flugzeughersteller, Produzenten von Haushaltsgroßgeräten), aber auch Dienstleister (Kfz-Bewertung, Rennsport).

Projekt Skalev

Die etablierte Methodik kann nicht nur compliance- und nachhaltigkeitsorientierte Entscheidungen flankieren, sondern auch wichtige Bausteine für eine langfristige Wettbewerbsstrategie liefern: von der Wahl der Recyclingwerkstoffe über die Bewertung neuer Fertigungsverfahren bis zur Auslegung energieeffizienter Antriebe.

Unsere LCA-Methodik können wir an zwei Demonstratoren zeigen: der Flugzeugsitzstruktur aus CFK-PU mit Schaumkissen aus PU Schaum – ein leichtes, schadstoffarmes, recyclingfähiges Komponentensystem für Interieur-Anwendungen im Flugzeug – sowie an der Cateringbox aus thermoplastischem SMC, die durch hohe Festigkeit, geringes Gewicht und recycelbare Materialstruktur die Vorteile zirkulärer Wirtschaftsmodelle verdeutlicht. Beide Bauteile illustrieren, wie die Ökobilanzierung in der Produktentwicklung konkret eingesetzt wird und die Nachhaltigkeit der Designentscheidungen messbar gemacht werden.

Das Fraunhofer ICT verfügt über eine luftfahrtspezifische Life-Cycle-Inventory-Database. Die Datenbank wird ständig erweitert mit neuen Prozessen und Bauteilen. Die luftfahrtspezifische Eco-Design-Matrix entlang der Lebenszyklusphasen wird im Rahmen der Clean-Aviation-Projekte ständig aktualisiert und zeigt Best-Practice-Beispiele für Anwendungen in der Luftfahrt.

Projektseite Hera

In der Luftfahrt wird Nachhaltigkeit zunehmend zum entscheidenden Wettbewerbsfaktor – nicht nur beim Fliegen, sondern im gesamten Flugzeuglebenszyklus. Klimaziele, regulatorische Anforderungen und Kundenansprüche verlangen nach transparenten, quantifizierbaren Umweltkennzahlen – und nach Methoden, die bereits in der Designund Produktentwicklungsphase die besten Lösungen aufzeigen.

Unsere Expertise im Eco-Design und LCA ist die entwicklungsintegrierte Bewertung luftfahrtspezifischer Materialien, Prozesse, Produkte und Dienstleistungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Wir beraten bei der sachgemäßen Durchführung von Ökobilanzen, bewerten kritisch vorgelegte Drittdaten und unterstützen gezielt bei der Qualitätsverbesserung der Datenbasis.

Produktveranwortliche aus verschiedenen Bereichen wie Design, Entwicklung, Marketing und End-of-Life- oder Second-Life-Anwendungen profitieren in vielerlei Hinsicht: Sie stärken das umweltliche Profil Ihres Produkts, erhalten konkret vergleichbare Umweltfußabdrücke, identifizieren Optimierungspotenziale bereits in der Entwurfsphase und ermöglichen eine transparente Kommunikation von Eco-Benefits gegenüber Kunden und Zulassungsbehörden.

Leistungsangebot LCA

Im Clean-Aviation-Projekt „NEWBORN“ (Hochleistungs-Brennstoffzellen der nächsten Generation für Luftfahrtanwendungen) entwickeln rund 18 Partner aus verschiedenen Disziplinen ein hybrid-elektrisches Antriebssystem im Megawattbereich, das mit Wasserstoff-Brennstoffzellen betrieben wird. Bis zum Ende des vierjährigen Projekts wird eine weitgehend skalierbare Energiequellentechnologie auf Basis von Brennstoffzellen demonstriert. Das Fraunhofer ICT führt Lebenszyklusanalysen (LCA) für kritische Materialien entlang der Produktentwicklungskette durch.

Mit dem erarbeiteten Wissen können kostengünstig Lebenszyklusanalysen für Technologien, Komponenten und Bauteile für den elektrischen Antriebsstrang durchgeführt werden. Neben den Herstellungsprozessen von Motoren, Getrieben, Kabeln, Leistungselektronik, Batterien und Brennstoffzellen spielen auch die Wartungszyklen, die Weiterverwendung in alternativen Anwendungen und Recyclingtechnologien eine wichtige Rolle.

Projektseite Newborn

BIOntier ist ein EU-Projekt, das von der Circular Bio-based Europe Joint Undertaking unterstützt wird. Die BIOntier-Anwendungen - Serviceklappe für Schulungsflugzeuge, Batteriegehäuse, Wasserfilter und Wasserstofftanks - sind so konzipiert, dass sie einfach herzustellen, zu testen und zu recyceln sind. Sie nutzen fortschrittliche biobasierte Composites und Verfahren, die Leistung und Haltbarkeit optimieren. Als strategische Allianz aus Großunternehmen, KMU, Forschungszentren und Universitäten zielt BIOntier darauf ab, die Markteinführungszeit für leistungsstarke biobasierte Lösungen zu verkürzen.

Das Fraunhofer ICT führt gemeinsam mit dem Projektpartner Turkish Aerospace Industries eine vollständige Ökobilanz (LCA) für eine Serviceklappe für Schulungsflugzeuge durch, um ökologische Vor- und Nachteile der genutzten Materialien und Verfahren zu identifizieren und in die Weiterentwicklung einfließen zu lassen. Zudem bringen wir Expertise aus Compound- und Produktentwicklungen zur Nutzung biobasierten und nachwachsenden Rohstoffsystemen (z. B. PLA (Polylactid), Bio- Polyamid und Naturfasern, oder auch Bio-Polyester) ein. Ebenso steuern wir Erfahrung in Flammschutztests, Umweltsimulationsverfahren sowie Kompetenzen im Recycling bei, um die kundenspezifische Material- und Verfahrensentwicklung für die Kreislaufführung der neuen Werkstoffe sicherzustellen.

Projektseite Biontier

GIANCE ist ein Projekt, das im EU-Förderprogramm »Horizon Europe« gefördert wird. Das Konsortium besteht aus 23 Partnern aus 10 Ländern, die die gesamte Wertschöpfungskette abdecken, darunter führende Industrieunternehmen der Luftfahrt-, Automobil- und Energiewirtschaft, Forschungs- und Bildungseinrichtungen sowie innovative KMU. Dieses Konsortium bildet eine »Allianz für nachhaltige multifunktionale Materialien zur Bewältigung ökologischer Herausforderungen«.

GIANCE präsentiert kreative Lösungen für ökologische Herausforderungen durch die Einrichtung einer umfassenden und industrieorientierten Plattform für Graphen-Anwendungen. Diese Plattform zielt darauf ab, die nächste Generation erschwinglicher, umweltfreundlicher, leichter und recycelbarer Composites auf der Basis von Graphen zu entwickeln und herzustellen. Zu diesen Materialien gehören multifunktionale Verbundwerkstoffe, Beschichtungen und Membranen für Wasserfilter mit verbesserten Eigenschaften, wie beispielsweise thermischen, mechanischen, chemischen und elektrischen Merkmalen.

Folgende Produktentwicklungen können mit dem Fraunhofer ICT durchgeführt werden: graphenhaltige Polymer-Compounds, graphenbasierte Beschichtungen, Materialtests wie Flammschutz sowie das Recycling der Materialien. Die Produktverbesserungen können unter ökologischen (LCA) und ökonomischen (LCC) Gesichtspunkten bewertet werden.

Projektseite GIANCE

Die OCTAS®-Simulation ist ein universelles Simulationsframework, unter anderem für UAM-/UAV-Anwendungen: Es ermöglicht unter anderem Flugdynamiksimulation, Regelung, Lage- und Umgebungssensorik, sowie die Erzeugung synthetischer Datensätze inklusive Ground-Truth (synset.de) und die X-in-the-Loop-Simulation.

OCTAS® zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus: Die Plugin-basierte Architektur ermöglicht die Ergänzung und Kombination unterschiedlichster Simulations- und Schnittstellenmodule – auf Basis eines offenen und freien Frameworks, das kommerzielle ebenso wie nichtkommerzielle Nutzungen und Erweiterungen unterstützt. Module unterschiedlicher Domänen – neben Luftfahrt insbesondere Automotive, Rail und Robotik – können zu anwendungsspezifischen, komplexen Gesamtsimulationen verbunden werden, die auch die Generierung von Szenarien, Wetter und Verhalten einschließen.

Schon heute wird die Simulation in zahlreichen Projekten unterschiedlicher Domänen genutzt, unter anderem im Leitprojekt ALBACOPTER® und dem U-Space-Projekt ADAM.

OCTAS-Website

Zuverlässige Flugroutenplanung ist eine zentrale Herausforderung im wachsenden eVTOL-Markt. Die App-basierte Reichweitenschätzung unterstützt präzise Flugplanung und fundierte Entscheidungen. Grundlage ist ein multiphysikalisches Modell zur Berechnung des Energieverbrauchs und zur Darstellung der Betriebspunkte der Antriebsstrangkomponenten.

Die Albacopter-App macht Flug-Simulationsdaten für Entwicklungsingenieure und operative Teams zugänglich. Routen inklusive Zwischenstopps lassen sich unter Berücksichtigung von Flugverbotszonen automatisiert planen und optimieren. Visualisierte Flugpläne ermöglichen die schnelle Bewertung verschiedener Szenarien.

Zusätzlich bietet die App eine Übersicht zentraler Flugparameter und Telemetriedaten von Albacopter-Lastendrohnen. Energieverbrauch und Leistungsabruf werden transparent dargestellt, wodurch das Systemverhalten realitätsnah nachvollziehbar bleibt. Auch die Visualisierung und Überwachung ganzer Drohnenflotten ist möglich.

Eine geplante Wetterdatenintegration erweitert die Analyse um einen zusätzlichen Einflussfaktor. Hersteller und Betreiber elektrischer Luftfahrzeuge profitieren von reduzierten Unsicherheiten, vertieftem Systemverständnis und einer belastbaren Grundlage zur Weiterentwicklung ihrer Technologien

Projektseite

Die »ISR Manager Application« ist ein rechnergestütztes Assistenzsystem zur ressourcenoptimalen Planung des Einsatzes militärischer ISR (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance)-Sensoren, um die Informationsgewinnung zu verbessern und so das Situationsbewusstsein von Entscheidungsträgern zu erhöhen. Grundlage ist ein zweistufiges Verfahren: In einem ersten Schritt werden geeignete ISR-Ressourcen für jedes Aufklärungsziel vorausgewählt, basierend auf Verfügbarkeit, Fähigkeiten, Sensorik und weiteren Parametern. Dies kann entweder vollautomatisch, KI-gestützt mit Softwareagenten und Fuzzy Logic, oder interaktiv über eine Filterkette erfolgen, bei der das Personal Auswahlkriterien gezielt anwendet.

Das Ergebnis ist eine Liste geeigneter Ressourcen je Ziel. In einem zweiten Schritt werden diese Ressourcen mithilfe von Optimierungsverfahren
des Operations Research automatisch den Zielen zugeordnet und zeitlich eingeplant. Dabei berücksichtigt das System Randbedingungen wie Zeitfenster, Prioritäten und erforderliche Fähigkeiten, minimiert Wartezeiten und Betriebszeiten der Ressourcen und maximiert zugleich die Anzahl aufgeklärter Ziele. Die Entscheidungsbefugnis bleibt dabei stets beim
ISR-Management-Personal, das die Vorschläge nachvollziehen und anpassen kann. Das Verfahren unterstützt Langzeit- (Deliberate Planning), Kurzzeit- (Ad-hoc-Planning) und dynamische Planung (Dynamic Planning).

PRODUKTSEITE ISR Manager

Der standardisierte und flexible Einsatz heterogener Sensoren und Sensorträger sowie die Ad-hoc-Integration von In-situ-Sensorsystemen sind wesentliche Bausteine für eine effiziente und effektive Aufklärung und Überwachung. Unsere Entwicklung fokussiert sich auf die Missionsplanung und die missionsbasierte automatische Steuerung und Koordinierung eines dynamisch zusammengestellten Sensorverbundes. Automatisierung und KI-Unterstützung ermöglichen die Planung und Durchführung auch komplexer Aufklärungs- und Überwachungsaufträge mit geringen Ressourcen.

Eine intuitive, einheitliche Bedienung des Gesamtsystems sowie die Erstellung von Aufträgen für intelligente Subsysteme ist kartengestützt und über direkte Intersystemkommunikation möglich. Heterogene Drohnen lassen sich effizient steuern; eine schnelle Anbindung an bestehende Überwachungs- und Einsatzleitsysteme ist gegeben. Der modulare Aufbau erlaubt eine schnelle Anpassung an einsatzspezifische Anforderungen und Konfigurationsvorgaben.

Zielgruppen sind Verteidigungsindustrie, Drohnenhersteller, Bundeswehr sowie Sicherheitskräfte wie Polizei und Feuerwehr.

Die Technologie ist erprobt, für Prototypen relevanter Subsysteme wurden realitätsnahe Tests durchgeführt.

mobile und ortsfeste Sensoren im Verbund

Bei Großveranstaltungen müssen Einsatzkräfte jederzeit einschätzen können, wie viele Menschen sich in bestimmten Bereichen aufhalten und wo kritische Verdichtungen entstehen. Drohnen ermöglichen dabei einen flexiblen Überblick aus der Luft. Die kontinuierliche Sichtung und Bewertung der übertragenen Sensordaten durch Einsatzkräfte ist jedoch aufwendig.

Das Fraunhofer IOSB entwickelt gemeinsam mit dem Fraunhofer FKIE Verfahren, die Drohnenteams und Einsatzleitungen von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS) bei der Lageerfassung unterstützen. Wir werten Bild- und Audiodaten automatisiert mit Methoden der Künstlichen Intelligenz aus und verknüpfen die Ergebnisse mit Telemetriedaten der Drohne. So lassen sich beispielsweise Personenzahl und Personendichte schätzen sowie detektierte Ereignisse geografisch verorten und in einer Lagekarte darstellen.

Die Verarbeitung kann als Stand-alone- oder Cloud-Lösung erfolgen. Damit lassen sich Ergebnisse der Sensordatenauswertung für Lagedarstellungs- und Führungssysteme bereitstellen und relevante Entwicklungen schneller erfassen. Die im Projekt DRUM entwickelten Verfahren wurden bereits anhand von Einsatzdaten verschiedener BOS getestet. Ein Demonstrator dient als Grundlage für weitere Evaluation und Entwicklung mit Anwendern.

Projektseite DRUM

Unser System ABUL (Automatisierte Bild- und Videoauswertung für unbemannte Luftfahrzeuge) ermöglicht die automatische Auswertung von Videos – visuell und thermisch infrarot – um aus großen Bildmengen in kürzester Zeit verlässliche Erkenntnisse zu gewinnen. Mithilfe modernster KI-Verfahren analysieren wir Bilder auf potenzielle Bedrohungen und klassifizieren diese zuverlässig.

Ein zentraler Vorteil ist die Interoperabilität: Wir arbeiten nach standardisierten Schnittstellen (z. B. STANAGs), damit unterschiedliche Systeme nahtlos Daten austauschen und gemeinsam nutzen können.

Unsere Software wird bereits in Aufklärungsmissionen mit unterschiedlichen Drohnenplattformen erfolgreich eingesetzt und ist speziell auf typische Aufgaben in Verteidigungs- und Sicherheitsanwendungen ausgelegt, etwa Gebietssicherung, Objektschutz und die Detektion verdächtiger Aktivitäten.

Unsere Lösung adressiert die spezifischen Bedürfnisse der Verteidigungs- und Sicherheitsbranche, einschließlich Behörden wie der Bundeswehr, und bietet eine zuverlässige Grundlage, um Lagen schneller zu erfassen, zu priorisieren und gezielt zu reagieren.

Projektseite Abul

Unsere Technologie ermöglicht 3D-Rekonstruktionen aus Luftbildern in Echtzeit. Durch Georegistrierung von Modellen und Trajektorien kombinieren wir Luftbilder zu präzisen räumlichen Karten, die eine genauere Verortung von Objektdetektionen ermöglichen.

Im Vergleich zum Stand der Technik sind weder teure Sensoren noch kostenintensive Rechenhardware erforderlich, da hochwertige Ergebnisse mit effizienter Bildanalyse und rechenleistungsoptimierten Algorithmen erzielt werden. Die Auswertung erfolgt deutlich schneller, was insbesondere in zeitkritischen Einsatzszenarien entscheidend ist.

Zielgruppen sind Behörden, die eine rasche, verlässliche 3D-Rekonstruktion benötigen, wie Polizei, Feuerwehr und Rettungskräfte, sowie andere Organisationen mit Anforderungen an hohe Geschwindigkeit bei der Lagebestimmung. Anwendungsfelder reichen von Einsatzkoordination bis zu Notfallplanung und Gefahrenabwehr, wo präzise räumliche Modelle und Echtzeit-Updates lebensrettend sein können. Unsere Lösung unterstützt Entscheidungsprozesse, verbessert die Situationsübersicht und erhöht die Effizienz bei Rettungseinsätzen.

3D-Rekonstruktion und Modellerstellung

Unsere Technologie fokussiert sich auf die Detektion, Klassifikation und das Tracking von Fahrzeugen in Luftbildern sowie die Generierung von großflächigen 3D-Geländemodellen zur genauen Geolokalisierung der Fahrzeuge. Die erfassten Trajektorien der Verkehrsteilnehmer werden sub-fahrspurgenau in einer OpenDRIVE®-Karte verortet und im OpenLABEL®-Standard gespeichert.

Gegenüber herkömmlichen stationären oder fahrzeuggestützten Methoden bietet die luftgestützte Erhebung entscheidende Vorteile: Sie eliminiert Sichtverdeckungen und ermöglicht eine deutlich größere räumliche Abdeckung.

Unsere Verarbeitungskette gewährleistet eine effiziente und präzise Erhebung des Realverkehrs, vor allem auf Autobahnen und Landstraßen. Dies ermöglicht eine hochrealistische Simulation des Fahrverhaltens – eine essenzielle Grundlage für die Absicherung automatisierter Fahr-funktionen.

Zu unserer Zielgruppe gehört primär die Automobilindustrie, insbesondere in den Bereichen sicherheitsrelevante Analyse und Qualitätssicherung.

Die Bedrohung durch Drohnen wächst, im zivilen wie im militärischen Bereich, und damit auch der Handlungsdruck, beispielsweise für Betreiber kritischer Infrastrukturen. Das Fraunhofer IOSB verfügt über viele Kompetenzen, die zur Detektion und Klassifikation von Drohnen, aber auch zum operativen Handling der Bedrohungssituation und ggf. Abwehr benötigt werden – von optronischer Sensorik über leistungsfähige Auswerte- und Trackingverfahren, Systeme zur Lagedarstellung und Entscheidungsunterstützung bis zu Hochenergielasern insbesondere im Wellenlängenbereich um 2 µm, die für Gegenmaßnahmen verschiedene Vorteile bieten.

Die Taskforce Drohnenabwehr als zentrale Drehscheibe führt diese Kompetenzen des Fraunhofer IOSB im Bereich cUAS (counter-UAS, UAS = unmanned aerial systems) zusammen. Sie ermittelt Anforderungen aus einem breiten Spektrum operativer Szenarien, koordiniert Entwicklungsansätze und begleitet die Entwicklung von Demonstrations- und Referenzsystemen. 

Taskforce Drohnenabwehr

Unser modulares Drohnenerfassungs- und Assistenzsystem (MODEAS) basiert auf optischer Detektion, Erkennung und Tracking von Drohnen als Kernkomponente in einem multisensorischen Aufbau.

Im Gegensatz zu rein funkbasierten Lösungen arbeitet MODEAS passiv. Dadurch werden auch autonome Drohnen ohne Funksignal zuverlässig erfasst. Die Position einer Drohne in der Luft wird durch Fusion multisensorischer Detektionen bestimmt, sodass sich Drohnen zuverlässig identifizieren, dokumentieren und in 3D-Koordinaten lokalisieren lassen. Dadurch entstehen robuste Sicherheits- und Situationsbilder in realen Einsatzszenarien.

Zielgruppen sind Betreiber kritischer Infrastrukturen wie Flughäfen und Energieversorger sowie Verteidigungs- und Sicherheitsbehörden wie die Bundeswehr. Das System unterstützt Betreiber dabei, Drohnen frühzeitig zu erkennen, aktiv zu beobachten und gezielt zu handeln.

Projektseite Modeas