Autor: André Sarin

Die Zukunft der deutschen Industrie entscheidet sich nicht allein an äußeren Rahmenbedingungen der globalen Märkte, sondern vor allem an der Geschwindigkeit, mit der neue Technologien in industrielle Anwendungen gelangen. Zu diesem Schluss kamen die Teilnehmenden der Aachener Manufacturing Technology Days (AMTD) am 24. und 25. Juni 2026 in Aachen.

Mit Blick auf die steigenden Energiekosten, geopolitische Spannungen, wachsende internationale Konkurrenz und anhaltenden Fachkräftemangel diskutierten Führungspersönlichkeiten aus Industrie, Forschung und Politik darüber, wie produzierende Unternehmen ihre Wettbewerbsfähigkeit am Standort Deutschland und in Europa langfristig sichern können. Mehr als 200 Teilnehmende nutzten die Veranstaltung des Manufacturing Technology Institute (MTI) der RWTH Aachen in Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen, um sich über technologische Entwicklungen, industrielle Transformationsstrategien und neue Formen der Zusammenarbeit auszutauschen.

Im Mittelpunkt der zweitägigen Konferenz standen die Zukunftsbranchen Aviation, Automotive, Defense und Energy – jene Industriezweige, die für die wirtschaftliche Entwicklung Deutschlands und Europas in den kommenden Jahren eine besondere Bedeutung besitzen. Mit Vortragenden aus den Führungsetagen von MTU Aero Engines, Airbus Aerostructures, Mubea, BMW Group, DMG MORI AG, Rheinmetall und Everllence brachte die Veranstaltung Verantwortliche zusammen, die die Transformation ihrer Branchen derzeit aktiv gestalten.

Führende Köpfe aus Industrie und Forschung diskutieren Wege zu mehr Wettbewerbsfähigkeit

In seiner Keynote »Transformation der Fertigung – Vision 2030« ordnete Professor Thomas Bergs, Leiter des MTI der RWTH Aachen und Mitglied im Direktorium des Fraunhofer IPT, aktuelle technologische Entwicklungen gleich zu Beginn in einen größeren wirtschaftlichen Zusammenhang ein: 

Angesichts globaler Veränderungen und zunehmenden Wettbewerbsdrucks komme es darauf an, neue Wachstumsmärkte konsequent zu erschließen und gleichzeitig die industrielle Leistungsfähigkeit Europas auszubauen. Besonders wichtige Zukunftsmärkte seien hier die Luftfahrtindustrie, die Energiebranche, die Verteidigungsindustrie sowie die Halbleiterfertigung. 

»Die Frage ist nicht mehr, ob sich die Produktion verändern wird. Entscheidend ist, wie schnell wir neue Technologien in industrielle Wertschöpfung überführen können. Dafür können Exzellenz, Effizienz und Effektivität – oder kurz: ›die 3E‹ – den Weg weisen, wenn wir sie in der Umsetzung schnell genug berücksichtigen«, leitete Bergs zu den Vortragenden über.

Exzellenz, Effizienz und Effektivität: Schlüssel für eine skalierbare, wettbewerbsfähige Produktion

Auch die weiteren Vorträge machten deutlich, dass Unternehmen selbst unter unterschiedlichen Marktbedingungen vor ähnlichen Herausforderungen stehen: Sie müssen ihre Produktionssysteme produktiver, flexibler und resilienter gestalten, um neue Märkte zu erschließen und auf veränderte wirtschaftliche Rahmenbedingungen zu reagieren.

»Die veränderte Sicherheitslage in Europa erfordert völlig neue Produkte – und damit einhergehend auch neue industrielle Kapazitäten. Entscheidend ist, Entwicklung und Produktion so miteinander zu verzahnen, dass Innovationen schneller in die Anwendung gelangen«, beschrieb Matthias Heil, CTO der Rheinmetall Business Unit AIR UNCREWED SPACE (AUS), die dringendsten Anforderungen der Verteidigungsindustrie.

»Wir müssen heute deutlich weiter nach vorne denken als früher. Wer die Potenziale neuer Technologien, von Automatisierung und starken Partnernetzwerken konsequent nutzt, schafft die Voraussetzungen für eine leistungsfähige und wettbewerbsfähige Produktion«, bekräftigte Dr. Silke Maurer, COO bei MTU Aero Engines, aus dem Blickwinkel der Luftfahrtbranche und ihrer Zulieferer.

Trotz unterschiedlicher Perspektiven zog sich eine gemeinsame Erkenntnis durch alle Vorträge und die anschließende Podiumsdiskussion: Wettbewerbsfähigkeit entsteht künftig nicht allein durch innovative Produkte, sondern durch die Fähigkeit, diese effizient und skalierbar zu produzieren.
»Transformation in einem Unternehmen bedeutet, Veränderungen im Umfeld als Chance zu nutzen und dabei operative Stabilität, technologische Weiterentwicklung sowie langfristige Zukunftsfähigkeit zugleich im Blick zu behalten. Dafür braucht es Innovationen, aber auch Rahmenbedingungen, die deren Umsetzung nicht ausbremsen, sondern beschleunigen«, resümierte Martin Oetjen, COO bei Everllence, und brachte damit auf den Punkt, welche Position Fertigungstechnologien zukünftig in der Industrie einnehmen sollten. 

Technologie-Show macht industrielle Lösungen erlebbar

Anders als klassische Konferenzen setzten die Veranstalter bei den Aachener Manufacturing Technology Days nicht allein auf Vorträge und Diskussionen. In einer Technologie-Show führten das MTI und der Bereich Prozesstechnologie am Fraunhofer IPT die Teilnehmenden durch sechs reale Produktionsszenarien: In ihren Maschinenhallen stellten sie aktuelle Herausforderungen der Luftfahrt-, Automobil- und Verteidigungsindustrie sowie der Energiebranche vor und zeigten konkrete Lösungsansätze entlang realer Produkte und Prozessketten. Die Teilnehmenden erlebten live, wie Digitalisierung, Automatisierung, Prozessüberwachung, Rückverfolgbarkeit und Künstliche Intelligenz schon heute industrielle Anwendungen technologisch unterstützen und prägen können.

Der Fokus der sechs Produktionsszenarien lag dabei bewusst auf dem praktischen Nutzen: Welche Technologien schaffen messbaren Mehrwert? Wie lassen sich Produktionsprozesse schneller anpassen? Und wie können Unternehmen Innovationen schneller in die industrielle Umsetzung bringen?

Die Technologie-Show machte an realen Beispielen sichtbar, was sich als Botschaft wie ein roter Faden durch die gesamte Veranstaltung zog: Die Transformation der Produktion entstehe aus dem Zusammenspiel von Technologie, Daten, Automatisierung und Digitalisierung, und daraus wiederum die Fähigkeit, Innovationen schnell zu industrialisieren – künftig ein entscheidender Wettbewerbsfaktor für Unternehmen und ganze Volkswirtschaften.

Innovationen in der Fertigungstechnik als Voraussetzung für erfolgreiche Transformation

Ein weiteres zentrales Thema der Veranstaltung war die Frage, wie die Transformation unter aktuellen politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen bestmöglich gelingen kann. Viele der diskutierten Herausforderungen – von der Digitalisierung über den Aufbau neuer Produktionskapazitäten bis zur Nutzung Künstlicher Intelligenz – lassen sich nur im engen Zusammenspiel von Industrie, Forschung und Politik und mit gut ausgebildeten und motivierten Mitarbeitenden bewältigen. Das war auch das Ergebnis der abschließenden Podiumsdiskussion, zu der die Vortragenden noch einmal gemeinsam auf die Bühne traten.

»Die technologische Souveränität Europas wird nicht in Strategiepapieren entschieden, sie wird in den Fabrikhallen erarbeitet. NRW steht mit seiner Fertigungskompetenz in Aviation, Defense und Energie dafür, dass Europa diese Fähigkeit behält. Wir haben die Unternehmen, wir haben die Forschungseinrichtungen, und wir haben die Netzwerke, um Innovationen schnell in industrielle Wertschöpfung zu überführen. Genau das ist der Beitrag, den Nordrhein-Westfalen für die Zukunftsfähigkeit Deutschlands und Europas leistet«, erklärte Mona Neubaur, Stellvertretende Ministerpräsidentin und Wirtschaftsministerin des Landes Nordrhein-Westfalen.

Die Veranstalter ziehen eine positive Bilanz: Die Diskussionen hätten gezeigt, dass viele technologische Lösungen bereits verfügbar seien. Nun gelte es, deren Transfer in die industrielle Praxis weiter zu beschleunigen, die Zusammenarbeit entlang der gesamten Wertschöpfungskette auszubauen und so die idealen Voraussetzungen für eine zukunftsfähige Produktionswirtschaft in Deutschland zu schaffen.

»Wettbewerbsfähigkeit entsteht dort, wo Technologie, Daten und Produktion konsequent zusammengedacht werden. Agentische und physische KI können hier als Beschleuniger und Befähiger dienen, um das Potenzial des Digitalen Zwillings zu erweitern und auszuschöpfen. Mit den Aachener Manufacturing Technology Days und mit neuen Transferkonzepten wie dem Center für digital vernetzte Produktion, dem CDVP, oder dem Kompetenzzentrum DigitalerZwilling.NRW bei uns am Campus Melaten wollen wir die Transformation gemeinsam mit den Unternehmen auf jeden Fall aktiv mitgestalten«, bilanziert Professor Thomas Bergs, Leiter des MTI der RWTH Aachen und Mitglied des Direktoriums am Fraunhofer IPT. 

Mit ihrem Fokus auf industrielle Umsetzung und Produktionsforschung am konkreten Produkt im engen Austausch mit Entscheidungsträgern aus den wichtigsten Zukunftsbranchen haben die Aachener Manufacturing Technology Days gezeigt, welche Rolle die Produktion für die wirtschaftliche und technologische Souveränität Deutschlands und Europas künftig spielen wird.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) vertraut wiederholt unserer Expertise: Es hat mit dem jüngst erteilten Auftrag die Zusammenarbeit im Bereich der Energie- und Wasserstoffforschung erneuert. Damit betreuen wir weiterhin die Projektförderung des BMFTR zum Energieforschungsprogramm der Bundesregierung und damit auch zur Hightech Agenda Deutschland und der Nationalen Wasserstoffstrategie.

Die im Bereich der Energie- und Wasserstoffforschung geförderten Projekte schaffen Grundlagenwissen und neue Technologien für ein klimaneutrales, sicheres und bezahlbares Energiesystem. Die thematische Bandbreite reicht von neuen Materialien und Katalysatoren über innovative Elektrolyse- und Speichertechnologien bis hin zu resilienten Energiesystemen mit Sektorkopplung. Zu den Schwerpunkten gehören auch Wasserstoff und andere Energieträger oder chemische Rohstoffe sowie Verfahren um diese klimaneutral und effizient herzustellen und weiterzuverarbeiten. Damit leistet die Förderung einen wichtigen Beitrag zur Entwicklung zukunftsfähiger Technologien für Energieversorgung, Industrie und Mobilität.

Unsere Aufgabe

Wir begleiten den gesamten Förderprozess von der Ausgestaltung von Förderbekanntmachungen über die Beratung von Förderinteressierten sowie die Betreuung der Vorhaben bis hin zur Erfolgskontrolle. Darüber hinaus unterstützen wir das BMFTR mit wissenschaftlichem Monitoring, strategischer Beratung, Wissenschaftskommunikation und der Identifikation neuer Forschungsbedarfe. Das trägt dazu bei, die Weiterentwicklung des Förderbereichs aktiv mitzugestalten.

Quelle: Projektträger Jülich

Wie werden Quantentechnologien die digitale Entwicklung der kommenden Jahre verändern? Und welche neuen Möglichkeiten entstehen, wenn sie mit Künstlicher Intelligenz (KI) und Blockchain-Technologien zusammenwirken? Diesen Fragen widmet sich das Whitepaper »Quantum Nexus: Synergien zwischen Quantentechnologien und Schlüsseltechnologien der nächsten Dekade« des Fraunhofer-Instituts für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE. Es zeigt auf, dass insbesondere durch die Wechselwirkung der Technologien Zukunft entsteht. Die Publikation ist ab sofort als Download verfügbar.

Quantentechnologien rücken weltweit zunehmend in den Fokus von Innovations- und Hightech-Strategien. Auch in Deutschland zählen sie zu den sechs Schlüsseltechnologien der Hightech-Agenda (HTAD), die die Bundesregierung am 30. Juli 2025 beschlossen hat. Vor diesem Hintergrund analysiert das Fraunhofer FKIE in seinem Whitepaper, wie das Zusammenspiel von Quanten-, KI- und Blockchain-Technologien neue systemische Synergien hervorbringen kann. Im Mittelpunkt steht dabei eine Perspektive, die in vielen bisherigen Technologiebetrachtungen noch zu wenig beachtet wird: der wechselseitige Einfluss dieser strategisch relevanten Technologien auf ihre Entwicklung, Wirkung und langfristige Bedeutung.

»Technologische Entwicklungen wie Quantencomputing oder KI sind keine fernen Zukunftsvisionen mehr, sondern greifen schon heute zunehmend ineinander und bilden so fundamentale Bausteine der strategischen Wertschöpfung von morgen«, betont Prof. Dr. René Bantes, Leiter der Abteilung »Innovationsforschung und Technologievorausschau« (INT) am Fraunhofer FKIE. »Wer diese technologische Konvergenz isoliert betrachtet oder ignoriert, riskiert, elementare Potenziale für Wettbewerbsfähigkeit, Nachhaltigkeit und technologische Souveränität zu verpassen. Unser Whitepaper bietet Entscheiderinnen und Entscheidern aus Wirtschaft, Politik und Forschung hierbei fundierte Orientierung.«

Die Analyse zeigt auf, welche Potenziale durch das Zusammenspiel der drei Schlüsseltechnologien entstehen – etwa für schnellere Innovation, höhere operative Effizienz, mehr Sicherheit und neue digitale Wertschöpfungsmodelle. Veranschaulicht werden diese Entwicklungen anhand zentraler Anwendungsfelder wie Industrie 4.0 und Robotik, Nachhaltigkeit, Energie- und Klimasysteme, Finanzsysteme sowie Weltraumtechnologien. Diese Bereiche sind geprägt von hochvernetzten, echtzeitkritischen Systemen, komplexen Optimierungsproblemen, organisationsübergreifenden Datenflüssen und hohen Sicherheitsanforderungen. Gerade deshalb zählen sie zu den vielversprechendsten Einsatzfeldern für fortschrittliche digitale und quantentechnologische Lösungen.

Whitepaper jetzt kostenlos downloaden

Quelle: Fraunhofer-Institut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE

Start-ups gelten als Treiber der Energiewende. Eine Studie der Universität Münster und der Fraunhofer FFB zeigt nun: Batterie-Start-ups entstehen vor allem dort, wo technologisches Knowhow gefragt, der Kapitalbedarf aber noch beherrschbar ist. Besonders stark vertreten sind Start-ups bei fortschrittlichen Materialien, spezialisierten Komponenten und in der Zellfertigung. Deutlich weniger Gründungen entstehen dagegen in kapitalintensiveren Bereichen der Wertschöpfungskette, etwa bei der Rohstoffgewinnung, im Recycling oder bei Second-Life-Anwendungen. Selbst dort, wo Start-ups entstehen, bleibt der Schritt in die industrielle Skalierung häufig eine zentrale Hürde. Für die Untersuchung analysierte das Forscherteam mehr als 400 neue Batterieunternehmen weltweit. Die Ergebnisse erschienen in der Fachzeitschrift Energy Strategy Reviews.

Batterien gelten als Schlüsseltechnologie für die klimaneutrale Mobilität – und eine leistungsfähige Batteriezellfertigung in Deutschland und Europa als strategisch wichtig. Wie groß der Bedarf ist, zeigt eine Schätzung: Demnach benötigt die Europäische Union bis 2030 das 18-Fache und bis 2050 bis zum 60-Fachen der Lithiummenge von 2020, um die erwartete Batterienachfrage zu decken. Damit Innovationen schneller in die industrielle Anwendung gelangen, braucht es jedoch nicht nur neue Technologien, sondern auch junge Unternehmen, die sie entlang der Wertschöpfungskette skalieren können. Wo in diesem Wettlauf neue Unternehmen entstehen und wo nicht, war in der akademischen Forschung bislang nur lückenhaft erfasst. Genau hier setzt die neue Studie an.

Gründungen konzentrieren sich im Midstream

Die Studie belegt eine klare Schwerpunktbildung: Besonders viele Batterie-Start-ups entstehen im sogenannten Midstream, d. h. bei fortschrittlichen Materialien, spezialisierten Komponenten und in der Zellfertigung. Dort sind die technologischen Anforderungen hoch, die Gründungs- und Skalierungspfade im Vergleich zu anderen Stufen aber eher finanzierbar. Das macht diese Bereiche attraktiv für Investoren und Industriepartner und führt zu dichtem Wettbewerb. »Gründungen entstehen vor allem dort, wo das nötige Wissen hoch, der Kapitalbedarf aber noch handhabbar ist. Gleichzeitig sehen wir, dass große Finanzierungsrunden auf wenige Unternehmen konzentriert sind, während viele Start-ups unterfinanziert bleiben. Genau daraus entsteht eine Skalierungslücke«, erläutert Linda Brüss, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institut für Entrepreneurship der Universität Münster.

Start-ups meiden wichtige Engpassbereiche

In besonders kapitalintensiven und regulatorisch anspruchsvollen Bereichen entstehen deutlich weniger Unternehmen. Das betrifft Teile am Anfang der Wertschöpfungskette ebenso wie Aktivitäten am Ende der Kette, etwa Recycling und Second-Life-Anwendungen. »Die Ergebnisse machen deutlich, dass Gründungsaktivität und industriepolitischer Bedarf nicht automatisch Hand in Hand gehen. Während einige Technologiefelder stark von Innovationen profitieren, fehlen in kritischen Bereichen wie Rohstoffgewinnung, Recycling und industrieller Skalierung weiterhin ausreichend Unternehmensgründungen. Wenn Europa seine Batteriewertschöpfung stärken will, müssen Gründungen gezielter dort unterstützt werden, wo heute noch Engpässe bestehen«, sagt Dr. Florian Degen, Abteilungsleiter Produktionstechnologie an der Fraunhofer FFB.

Nordamerika, Europa und Asien verfolgen unterschiedliche Wege

Die 144 Gründungen verteilen sich regional ungleich und folgen unterschiedlichen industriellen Voraussetzungen. Nordamerika zeigt rohstoffnahe Aktivitäten und eine starke Ausrichtung auf Zukunftschemien wie Feststoff- und Lithium-Schwefel-Batterien. Europa ist stark im Batterierecycling und in der Kreislaufwirtschaft, bei vorgelagerten Wertschöpfungsschritten und einzelnen Komponenten jedoch schwächer aufgestellt. Asien stützt sich den Ergebnissen zufolge auf dichte Material-, Komponenten- und Zellcluster. Etablierte Konzerne prägen dort Produktionsnetzwerke, Zulieferstrukturen und Qualifizierungswege und schaffen damit wichtige Voraussetzungen für die Skalierung junger Hardware-Unternehmen.

Investitionen steigen deutlich; die Skalierungslücke bleibt

Die Investitionen in Batterie-Start-ups nahmen nach 2019 stark zu und erreichten 2021/2022 ihren Höhepunkt. Der breitere Energiewende-Markt verzeichnete 2024 mit 2,1 Billionen US-Dollar einen Rekordwert. Doch der Befund ist zweigeteilt: Wenige kapitalintensive Unternehmen sichern sich große Finanzierungsrunden, während viele hardware- und materialintensive Gründungen unterfinanziert bleiben. So wird genau dort eine Skalierungslücke sichtbar, wo zusätzliche Kapazität für Versorgungssicherheit und Kreislaufwirtschaft besonders relevant wäre.

Förderprogramme allein reichen nicht aus

Ein weiteres zentrales Ergebnis der Studie ist das Spannungsfeld zwischen der Dichte politischer Maßnahmen und dem tatsächlichen Gründungsgeschehen. Obwohl Europa über eine hohe Dichte batteriepolitischer Fördermaßnahmen verfügt, entstehen insbesondere in den kapitalintensiven Bereichen der Batteriewertschöpfungskette vergleichsweise wenige Start-ups. Die Ergebnisse legen nahe, dass Förderprogramme allein Gründungsaktivitäten nicht automatisch in strategisch besonders relevante Bereiche lenken. »Europa braucht eine Gründungsförderung, die nicht nur frühe Ideen unterstützt, sondern den Weg in die industrielle Skalierung mitdenkt. Gerade im Batteriebereich entstehen besonders hohe Hürden dort, wo Kapitalbedarf, Regulierung und Qualifizierung zusammenkommen. Förderung muss deshalb verlässlich, stufengerecht und langfristig angelegt sein«, empfiehlt Prof. David Bendig, Leiter des Instituts für Entrepreneurship der Universität Münster. 

Bedeutung für Politik und Industrie

Aus den Ergebnissen lassen sich klare Implikationen ableiten: Den Forschenden zufolge sollte Gründungsförderung im Batteriebereich stärker an den Hürden der jeweiligen Wertschöpfungsstufe ansetzen. Eine breit gestreute Unterstützung der ohnehin gut besetzten Mitte greife dort zu kurz, wo junge Unternehmen besonders hohe Kapitalbedarfe, lange Qualifizierungsprozesse und unsichere Marktzugänge bewältigen müssen. Entscheidend seien daher verlässliche Rahmenbedingungen, langfristige Nachfragesignale, stufengerechte und risikobereite Finanzierung sowie schlankere Genehmigungs- und Zertifizierungsverfahren. Auch gemeinsame Qualifizierungs-Infrastruktur und vorwettbewerbliche Datenräume von Branchenkonsortien können dazu beitragen, den Schritt von der Technologieentwicklung zur industriellen Skalierung zu erleichtern – wenn Politik, Industrie und Finanzierung an denselben Hebeln ansetzen.

Wissenschaftliche Methodik

Die Untersuchung verbindet die Theorie globaler Wertschöpfungsketten (Global Value Chain) mit der Theorie unternehmerischer Ökosysteme (Entrepreneurial Ecosystem Theory) und nutzt einen stufenaufgelösten Kartierungsansatz. Auf Basis von Crunchbase-Daten prüfte das Team über 400 identifizierte Unternehmen manuell und ordnete eine finale Stichprobe von 144 Start-ups (gegründet 2014–2024) den Stufen der Wertschöpfungskette und den Regionen zu; hybride Geschäftsmodelle konnten mehreren Stufen zugewiesen werden. Den politischen Kontext lieferte die Policies-and-Measures-Datenbank der Internationalen Energieagentur (IEA). Die Kartierung beschränkt sich auf Kernproduktion und End-of-Life-Recycling; nachgelagerte Produkthersteller sowie digitale Querschnitts-Anbieter (z. B. Analytik, Software, IoT) sind ausgeschlossen. 

Originalpublikation

Bendig, D., Brüss, L., Degen, F., & Schäper, T. (2026): Mapping the global battery start-up landscape across the value chain: Implications for market design and industrial policy. Energy Strategy Reviews 65, 102202. Open Access (CC BY). DOI: 10.1016/j.esr.2026.102202

Gefördert vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (Förderkennzeichen 03XP0590C). Open-Access-Veröffentlichung ermöglicht durch Projekt DEAL.

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Der südkoreanische Automobilzulieferer ILJIN suchte eine Lösung für ein störendes Ping-Noise-Phänomen an der Schnittstelle zwischen Radlager und Antriebswelle. Gemeinsam mit dem Fraunhofer ILT entwickelte ILJIN dafür eine EHLA-basierte Funktionsschicht, die nun den Weg in die Massenproduktion schafft. Die Anwendung zeigt, wie aus einem konkreten Industrieproblem ein serienfähiger Laserprozess entsteht. Sie zeigt auch, warum die Lösung nicht im Werkstoff allein liegt, sondern in der funktionsgerechten Auslegung von Bauteil, Oberfläche und Prozess.

Ein Elektroauto fährt fast lautlos an. Die starke Geräuschreduktion der Antriebstechnologie macht akustische Phänomene hörbar, die zuvor unbemerkt blieben. Knacken, Knirschen oder metallisches Klicken fallen im Innenraum deutlich stärker auf, gerade an Schnittstellen der Kraftübertragung, etwa zwischen Radlagereinheit und Antriebswelle.

Adam Dmytryszyn ist Wheel Bearing R&D Director Europe beim südkoreanischen Automobilzulieferer und Radlagerspezialisten ILJIN. Sein Entwicklungsteam unterstützt Projekte für europäische Kunden und sucht ständig nach neuen Fertigungsverfahren mit Potenzial für die Serienfertigung. Bei ILJIN rückte dabei das sogenannte Ping-Noise-Phänomen in den Fokus: ein NVH-Problem (Noise, Vibration, Harshness), das bei vielen modernen Fahrzeugen auftritt.

ILJIN zählt zu den weltweit größten Anbietern von Radlagern und fertigt solche Komponenten in hochautomatisierten Linien in Millionenstückzahlen. Ausgehend von den Anforderungen und in enger Abstimmung mit ILJIN entwickelte das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT eine EHLA-Beschichtung, welche die Kontaktbedingungen an der Radlagereinheit gezielt verändert. EHLA steht für Extremes Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen. Das Fraunhofer ILT hat diese besonders wirtschaftliche und materialschonende Beschichtungstechnologie entwickelt.

Ursache an der Radlagereinheit-Antriebswellen-Schnittstelle

»Das Geräusch entsteht nicht, weil ein Bauteil bricht oder sich löst, was manche vermuten, wenn sie es hören. Es entsteht, weil an der Kontaktfläche zwischen Radnabe und Gleichlaufgelenk sehr hohe Kräfte auftreten«, erklärt Dmytryszyn. Beim Anfahren oder Rekuperieren wirkt bei Elektrofahrzeugen ein sehr hohes Drehmoment; es verformt die Antriebswelle minimal. Dadurch haften die beiden Stahlflächen an der Schnittstelle zunächst aneinander, gleiten dann ruckartig und haften wieder. Dieser Stick-Slip-Effekt setzt in Sekundenbruchteilen Energie frei, die im Fahrzeug wahrnehmbare Vibrationen und Geräusche erzeugt.

Technisch handelt es sich nur um eine winzige Relativbewegung. Im Fahrzeug klingt sie jedoch wie ein hartes metallisches Knacken, also wie Ping-Noise. Bei Elektrofahrzeugen tritt dieser Effekt stärker in den Vordergrund. Sie liefern hohe Drehmomente schon aus dem Stand und fahren zugleich so leise, dass selbst kurze Impulse aus dem Fahrwerk stören.

Genau hier stoßen klassische Gegenmaßnahmen an Grenzen. »Schmierfette mindern das Reiben kurzfristig, werden aber im Betrieb verdrängt und verlieren mit der Zeit ihre Wirkung«, erläutert der Radlager-Experte. »Zusätzliche Scheiben mit reibarmen Beschichtungen bringen neue Bauteile in eine ohnehin enge Schnittstelle, erhöhen Aufwand und Kosten und verändern den Bauraum. Zusätzlich können sie PFAS-haltige Materialien enthalten, die als umweltschädlich gelten.«

Für ein Radlager, das millionenfach gebaut wird und zugleich sicherheitsrelevant ist, reicht ein Ansatz nicht aus, der nur im Versuch funktioniert oder einzelne Störgeräusche überdeckt. ILJIN suchte eine Lösung, die den hohen Qualitäts- und Kostenansprüchen entspricht und sich nahtlos in die bestehende Produktion einfügt. Aus einem akustischen Problem der Kunden wurde damit eine Frage von Design, Werkstoff und Prozess: Welche Funktionsschicht verändert die Kontaktfläche so, dass das Geräusch verschwindet, ohne das Bauteil selbst zu schwächen?

Fraunhofer ILT und ILJIN starten Entwicklungsprojekt

Den entscheidenden Impuls bekam Adam Dmytryszyn nicht in einem klassischen Automotive-Projekt, sondern beim Blick über den eigenen Tellerrand. Auf der Hannover Messe 2023 sah er eine EHLA-Anwendung des Fraunhofer ILT, bei der eine dünne metallische Schicht mit hoher Präzision aufgetragen und simultan zerspanend nachbearbeitet wurde. Eigentlich ging es dort um ein Gleitlager für Windkrafträder. Für ihn zählte aber sofort der technische Kern: eine dünne, belastbare Schicht mit geringer Oberflächenrauheit, metallisch angebunden, mit sehr geringer Wärmeeinwirkung und hoher Prozessgeschwindigkeit. Genau diese Mischung passte zum Problem an der Radlager-Schnittstelle.

Aus dem Messekontakt entstand ein Entwicklungsprojekt. ILJIN brachte das Bauteil, das Systemwissen und die Anforderungen aus der Automobilproduktion ein. Aus der funktionellen Definition des Anwendungsfalls leiteten ILJIN und das Fraunhofer ILT gemeinsam Randbedingungen für die Beschichtung ab: Werkstoff, Schichtdicke, Wärmeeinflusszone und Oberflächenqualität.

Am Fraunhofer ILT übernahmen Viktor Glushych, Gruppenleiter Beschichtung LMD und Wärmebehandlung, und Projektleiter Eduard Weisser die Aufgabe, daraus einen robusten und effizienten EHLA-Prozess zu entwickeln. Das ILJIN-Team konnte mit technischen Fragen direkt auf das Fraunhofer ILT-Team zugehen, Prozessverständnis aufbauen und die nächsten Schritte von der Musterteilfertigung bis zur seriennahen Anwendung gemeinsam mit den Aachener Fachleuten ableiten.

In der Machbarkeitsstudie zeigte sich schnell, dass der Ansatz nicht nach dem Prinzip »Werkstoff auswählen, Schicht auftragen, Problem gelöst« funktioniert. Eine metallische Schicht auf ein Bauteil aufzubringen, ist nur der erste Schritt. Entscheidend war die fachliche Tiefe, mit der das Team des Fraunhofer ILT den Prozess auf die konkrete Anwendung auslegte: auf das Bauteil, die Oberfläche, den Pulverwerkstoff, die Prozessparameter, die Schichtdicke und die Energiebilanz. Erst aus diesem Zusammenspiel entstand eine Beschichtung, die nicht nur haftet, sondern unter realen Lasten funktioniert und sich für einen industriellen Prozess eignet. Das Fraunhofer ILT-Team untersuchte systematisch verschiedene Schichtvarianten, prüfte die Anbindung an den Lagerstahl, ermittelte Härte und Wärmeeinflusszone und übertrug den Prozess Schritt für Schritt vom einfachen Muster auf das reale Radlager.

ILJIN testete und verglich die vom Fraunhofer ILT hergestellten Versuchsmuster. Dafür verfügt ILJIN in Deutschland über ein Prüffeld, in dem das Unternehmen unter fahrzeugnahen Bedingungen testet. Die Ergebnisse der ersten Funktionstests flossen in die finale Prozessauslegung ein.

Gerade weil der betroffene Bereich sicherheitsrelevant ist, stellte ILJIN besonders hohe Anforderungen an den Beschichtungsprozess. Die Beschichtung brauchte eine fehlerfreie stoffschlüssige Anbindung, durfte den darunterliegenden Stahl aber nicht durch thermische Einwirkung schädigen. Zugleich musste sie sich unter hoher Flächenpressung so verhalten, dass die Kontaktfläche über die gesamte Lebensdauer eines Fahrzeugs ihre Funktion erfüllt.

Geräusch verschwindet, Schnittstelle bleibt stabil

»Für diese Anwendung war EHLA vor allem deshalb interessant, weil sich damit sehr kurze Prozesszeiten, niedrige Stückkosten und eine einfache Integration in bestehende Produktionslinien verbinden lassen«, sagt Glushych. »Gleichzeitig entsteht eine metallisch angebundene, PFAS-freie Funktionsschicht, die genau auf die Anforderungen von ILJIN an diese Schnittstelle abgestimmt ist und bestehenden Lösungen in vielen Aspekten überlegen ist.«

Beim Extremen Hochgeschwindigkeits-Laserauftragschweißen trifft das Metallpulver nicht kalt auf die Oberfläche. Der Laserstrahl schmilzt es bereits vor dem Auftreffen auf das Bauteil auf. Dadurch verbindet EHLA hohe Beschichtungsraten mit einem geringen Wärmeeintrag in das Grundmaterial. Für das Radlager war genau das entscheidend.

Die Oberfläche musste gezielt funktionalisiert werden, der Stahl darunter aber seine mechanischen Eigenschaften behalten. So entstand eine dünne Funktionsschicht, die nicht als zusätzliches Bauteil in die Schnittstelle kommt, sondern direkt Teil der Radlageroberfläche wird. »Das macht den Ansatz besonders für Anwendungen interessant, bei denen hohe Anforderungen an Performance und Bauteilsicherheit auf strenge Kosten- und Qualitätskriterien treffen«, erklärt Glushych.

Für ILJIN zählte dabei nicht nur die technische Machbarkeit, sondern auch der Weg in die Fertigungslinie. Ein Radlager ist kein Labordemonstrator, sondern ein Bauteil, das in sehr hohen Stückzahlen und mit strengem Takt entsteht. Die Beschichtung musste deshalb am komplett montierten Radlager gelingen, sich in einen bestehenden hochautomatisierten Ablauf einfügen und die Fertigungstaktung einhalten. Nach dem Fügen, Montieren und Prüfen durfte kein langsamer, aufwändiger Spezialprozess folgen, der die ganze Linie ausbremst.

Das Team des Fraunhofer ILT arbeitete deshalb von Anfang an mit dem Ziel, die Schicht in wenigen Sekunden am fertig montierten Radlager aufzubringen. Durch eine passende Prozessauslegung entfiel die anschließende mechanische Nachbearbeitung. Auch die Beschichtungsoberfläche selbst wurde Teil der Lösung: Ihre Rauheit erwies sich nicht als Nachteil, sondern half dabei, Schutz- und Schmierstoffe aufzunehmen und die Kontaktfläche zwischen Radnabe und Antriebswelle zusätzlich zu stabilisieren.

Aus dem Labor in die Automotive-Serie

Tests auf Prüfständen und im Fahrzeug zeigten, ob der Ansatz wirklich trägt. Dort zählt nicht nur, ob eine EHLA-Schicht die in der Machbarkeitsstudie festgelegten werkstofftechnischen Kriterien erfüllt. Entscheidend ist, ob sie nach Montage, Lastwechseln, Korrosion, Schmutz, Temperaturwechseln und vielen Fahrzyklen noch immer ihre Funktion erfüllt.

Die beschichtete Kontaktfläche hielt stand. »Bei allen Langzeittests, die wir intern und mit unseren Kunden bisher durchgeführt haben, gab es keine Probleme mit der aufgetragenen Schicht«, beschreibt Dmytryszyn. »Sie ließ die Relativbewegung zu, ohne dass sich die Gegenfläche so stark beschädigte wie zuvor. Das störende Ping-Geräusch verschwand, die Schnittstelle blieb funktionsfähig. Wegen der geringen Schichtdicke eignet sich die Lösung für viele existierende Designs unserer Kunden direkt, ohne dass angrenzende Komponenten modifiziert werden müssen.«

Auch für das Fraunhofer ILT markiert die Anwendung einen wichtigen Meilenstein im Technologietransfer. Nach bereits etablierten EHLA-Anwendungen, etwa bei der Beschichtung von Bremsscheiben, gelingt damit ein weiterer Transfer aus Aachen in die Serienfertigung der Automobilindustrie. Umfangreiche Tests und intensive Prüfungen haben inzwischen dazu geführt, dass ein erster Kunde die Serienfertigung beauftragt hat. ILJIN setzt die beschichteten Radlager nun für die Massenproduktion in Millionenstückzahlen um. Das Team des Fraunhofer ILT begleitet diesen Schritt weiter und unterstützt ILJIN dabei, den Prozess stabil, wiederholbar und qualitätsgesichert in die Fertigung zu übertragen.

Das ist alles andere als selbstverständlich. Gerade bei sicherheitsrelevanten Automotive-Komponenten reichen gute Versuchsergebnisse nicht aus. Der Prozess braucht kundenseitige Freigaben, dauerhaft beherrschbare Qualität und kurze Taktzeiten. Dass dieser Weg gelungen ist, zeigt, wie weit die Arbeit von Viktor Glushych, Eduard Weisser und dem ILJIN-Team über eine klassische Machbarkeitsstudie hinausging.

»Mit der Serienanwendung am Radlager haben wir gezeigt, dass EHLA auch unter sehr anspruchsvollen Automotive-Bedingungen funktioniert«, sagt Glushych. »Jetzt geht es darum, dieses Wissen auf weitere Produkte zu übertragen – nicht als Standardlösung, sondern als Ausgangspunkt für neue, anwendungsspezifische Funktionsschichten.«

Die Anwendung bei ILJIN zeigt den erfolgreichen Transfer aus dem Fraunhofer ILT in die industrielle Serie. Aus einem Geräuschproblem an einer Schnittstelle entstand ein Laserprozess, der den Sprung in die Massenfertigung der Automobilindustrie schafft. ILJIN möchte EHLA künftig auch für Funktionsschichten in anderen Produktbereichen einsetzen, etwa in der Robotik sowie bei Fahrwerk- und Antriebskomponenten. Überall dort, wo gezielt angepasste Kontakteigenschaften Vorteile bringen. 

Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Die Wärmewende braucht verlässliche und wirtschaftliche Wärmequellen. Genau hier setzt das europäische Forschungsprojekt UPLIFT an. Partner aus fünf Ländern entwickeln eine innovative Bohrtechnologie für die tiefe Geothermie weiter. Das Fraunhofer IEG demonstriert die Einsatzbereitschaft seiner Bohrtechnik MTD^® in einem drei Kilometer Tiefen Bohrloch. Ziel der Entwicklung ist es, bestehende Geothermiebohrungen zu ertüchtigen und besser zu nutzen sowie wirtschaftliche Risiken bei der Erschließung neuer Bohrungen zu senken. Das Vorhaben wird im EU-Forschungsprogramm »Horizon Europe« mit rund 10,9 Millionen Euro gefördert.

»Viele Geothermie-Projekte bleiben heute hinter den erwarteten Wärmeleistungen zurück, weil die Fördermengen an Tiefenwasser zu klein sind«, sagt Niklas Geißler, Gruppenleiter Mikro-Bohrtechnologie am Fraunhofer IEG. »Mit der MTD^®-Technologie schaffen wir neue Möglichkeiten, bestehende Bohrungen gezielt zu erweitern. Dadurch lassen sich Erfolgschancen steigern und Projekte schneller zur Umsetzung bringen.«

Mehr Wärme aus vorhandenen Bohrungen

Das Alleinstellungsmerkmal der MTD^®-Technologie liegt darin, bestehende Tiefbohrungen gezielt zu erweitern. Sie kann von vorhandenen Bohrungen kleine Seitenäste erbohren. Diese erschließen weitere Bereiche im Untergrund und verbessern den Kontakt zum wasserführenden Gestein. Dadurch steigt die Chance, mehr warmes Wasser aus einem bestehenden Brunnen zu gewinnen.

Für Projektentwickler und Betreiber geothermischer Anlagen ist dieser Ansatz besonders interessant. Sie können bestehende Investitionen besser nutzen und gleichzeitig technische Risiken verringern. Das beschleunigt die Entwicklung neuer Projekte und verbessert die Wirtschaftlichkeit der tiefen Geothermie. Mit dem Ausbau klimaneutraler Wärmeversorgung wächst der Bedarf an geothermischen Lösungen. Gleichzeitig müssen Projekte wirtschaftlicher und zuverlässiger werden, damit sie einen größeren Beitrag zur Wärmeversorgung von Städten und Industrie leisten können.

Demonstration unter realen Bedingungen

Im Rahmen des Projekts baut und erprobt das Fraunhofer IEG einen auf Geothermie maßgeschneiderten Prototypen auf Basis seiner MTD^®-Technologie für den Einsatz unter realen Bedingungen. Die Technologie wird schließlich in der drei Kilometer tiefen Bohrung des tschechischen Forschungszentrums RINGEN ausgiebig getestet. Die Projektpartner wollen dort demonstrieren, wie sich bestehende Bohrungen effizient erweitern lassen und welchen Beitrag dies zur Leistungssteigerung geothermischer Systeme leisten kann. Der Prototyp soll die bestehende Bohrung um zusätzliche Abzweige zum Untergrund erweitern. Dadurch durchdringt die Bohrung mehr wasserführende Bereiche. Die Forschenden untersuchen, wie stark sich die Leistungsfähigkeit des Systems verbessert.

UPLIFT: Europäisches Konsortium für die Wärmewende

UPLIFT steht für »Unlocking Petrothermal Lithologies through Innovative Fracture Technologies«. Das Projekt läuft von Mai 2026 bis April 2030 und wird im Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe der Europäischen Union mit 10,9 Millionen Euro gefördert (Grant agreement ID: 101269511). Die Koordination übernimmt das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung. Zum Konsortium gehören unter anderem das Fraunhofer IEG, die tschechische Charles University, Geo-Energie Suisse, Solexperts AG, das schwedische Fraunhofer-Chalmers Centre for Industrial Mathematics, die ETH Zürich sowie die European Federation of Geologists. Das Gesamtprojekt verfügt über ein Budget von rund 12,2 Millionen Euro. Ziel ist es, die Geothermie zu einer verlässlicheren, wirtschaftlicheren und besser planbaren Wärmequelle für die Energieversorgung der Zukunft zu machen.

Das Projekt UPLIFT entwickelt Technologien, die den Zugang zu wasserführenden Gesteinsschichten verbessern, etwa einen neuen MTD^®-Bohrprototyp. Es will Kosten, Risiken und Entwicklungszeiten von Geothermieprojekten senken.  Es führt Laborversuche etwa im schweizerischen BedrettoLab durch, verbessert digitale Modelle und unterstützt mit einem neuen Echtzeit-Überwachungssystem den Betrieb von Geothermieanlagen. Die Lösungen werden am tschechischen Forschungszentrum RINGEN (Research Infrastructure for Geothermal Energy) in Litoměřice unter Praxisbedingungen demonstriert.

Mehr zum Bohrverfahren Micro Turbine Drilling – MTD^® :

Kern der Technologie Micro Turbine Drilling – MTD^® ist eine weniger als fünf Zentimeter lange und keine vier Zentimeter breite Mikro-Bohrturbine, entwickelt von Fraunhofer IEG. Ihre Rotation wird durch Wasserdruck aus einem flexiblen Schlauch angetrieben. Ein Ablenkschuh führt die Turbine in der gewünschten Tiefe seitlich aus dem bestehenden Bohrloch. Der diamantbestückte Bohrkopf zerkleinert das Gestein bei hoher Drehzahl, das Bohrklein wird mit Wasser ausgespült. Der Vortrieb liegt je nach Gestein bei rund drei Meter pro Stunde. Kameras, akustische Sensoren und Rückflussanalysen überwachen den Prozess und ermöglichen präzises Arbeiten auch in engen Bohrlöchern.

Die MTD^®-Technologie erzeugt gezielt kleine Seitenbohrungen (»Micro-Sidetracks«) aus bestehenden Bohrlöchern. Dadurch vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen Bohrloch und Gestein deutlich, was Wasserdurchlässigkeit – also die Förderung und Injektion von Flüssigkeiten – verbessert. Im Vergleich zu konventioneller Perforation reichen diese Bohrungen fünf- bis zehnmal tiefer in die Formation und vermeiden schädigende Effekte im Gestein. Auch kommt das Verfahren ohne klassische und teure Bohranlage aus (»rigless«) und eignet sich besonders für bestehende oder reaktivierte Bohrungen. Das MTD^® ist in unterschiedlichen Gesteinstypen einsetzbar, darunter kristalline Hartgesteine wie Granit oder Basalt, Sedimentgesteine wie Sandstein, Tonstein und Kalkstein sowie Evaporite, beispielsweise Halit. Damit eignet sich die Technologie sowohl für Anwendungen im Grundwassermanagement, im Erdöl- und Erdgasbereich als auch für die Erschließung geothermischer Reservoire, für den Lithiumbergbau aus Solen sowie für untertägige Energiespeicher.

Weiterführende Links:

https://cordis.europa.eu/project/id/101269511

UPLIFT Project Launches

https://www.ieg.fraunhofer.de/de/projekte/micro-turbine-drilling.html

https://www.ieg.fraunhofer.de/de/forschungsthemen/geotechnologien/mikro-bohrtechnologie.html

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG

NEURA Robotics und RWTH Aachen gründen wegweisendes „NEURA Gym RWTH Aachen“ für humanoide Robotik in Aachen.

Die NEURA Robotics GmbH, globaler Vorreiter im Bereich der kognitiven Robotik und physischer KI, und die RWTH Aachen gehen mit dem „NEURA Gym RWTH Aachen“ an der Aachener Exzellenzuniversität eine strategische Partnerschaft ein. Dieses europaweit führende High-Tech-Trainingszentrum erstreckt sich über eine Fläche von rund 3.000 Quadratmetern. Es ist gezielt darauf ausgerichtet, die Forschung, das KI-basierte Training sowie die industrielle Implementierung kognitiver Robotersysteme, sowohl im industriellen als auch im humanoiden Bereich, voranzutreiben.

Das Großprojekt bündelt die international anerkannte technologische Exzellenz der RWTH-Ingenieurwissenschaften und Informatik mit der Innovationskraft von NEURA Robotics. Getragen wird die Kooperation auf wissenschaftlicher Seite durch das interdisziplinäre Zusammenspiel zweier renommierter Spitzeninstitute: dem Institut für Imaging and Computer Vision und dem Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik.

Die wissenschaftliche Konzeption des NEURA Gym RWTH Aachen fokussiert sich auf die Überwindung einer zentralen Barriere der aktuellen KI-Entwicklung: die Realisierung von „Physical Artificial Intelligence“. Während textbasierte Sprachmodelle auf schier unbegrenzte Internetressourcen zugreifen, mangelt es an physischen Interaktionsdaten. Das NEURA Gym RWTH Aachen schließt diese Lücke durch die systematische Akquise realweltlicher Bewegungsabläufe. In einer engen Symbiose aus menschlicher Expertise und autonomer Steuerung werden humanoide Systeme hier gezielt auf die Bewältigung hochgradig komplexer Anforderungsprofile vorbereitet.

„Die Kooperation mit NEURA Robotics und das entstehende NEURA Gym RWTH Aachen im Herzen der RWTH Aachen heben unsere Transferstrategie auf ein neues Niveau“, erklärt Professor Ulrich Rüdiger, Rektor der RWTH Aachen. „Die RWTH blickt auf eine jahrzehntelange Tradition technologischer Exzellenz im Maschinenbau, der Elektrotechnik und der Informatik zurück. Indem wir diese wissenschaftliche Vorreiterrolle mit einem führenden High-Tech-Pionier auf fast 3.000 Quadratmetern zusammenbringen, schaffen wir eine einzigartige Infrastruktur für die Fachkräfte von morgen und sichern Deutschlands Spitzenplatz im globalen KI-Wettbewerb.“

David Reger, Gründer und CEO von NEURA Robotics, unterstreicht die Bedeutung des neuen Standorts: „Mit dem NEURA Gym RWTH Aachen erweitern wir unser weltweites Netzwerk an Trainingszentren für physische KI um einen entscheidenden Standort. Jedes Gym speist seine Trainingsdaten über das Neuraverse in eine gemeinsame Intelligenzebene ein, von der unsere gesamte Roboterflotte profitiert. Mit jedem neuen Standort wird das gesamte Netzwerk klüger. Gemeinsam mit der technologischen Exzellenz der RWTH Aachen verbinden wir Spitzenforschung mit unternehmerischer Umsetzungskraft, um die technologische Souveränität Europas in einer der zentralen Zukunftstechnologien zu verankern.“

Wissenschaftlich getragen wird diese zukunftsweisende Kooperation durch die gebündelte Expertise zweier renommierter RWTH-Institute: dem Institut für Imaging and Computer Vision und dem Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik. Als Initiator der Partnerschaft betont Prof. Dr. Volkmar Schulz, Leiter des Instituts für Imaging and Computer Vision, die strategische Relevanz der Allianz: „An meinem Institut verfolgen wir das strategische Ziel, die physische KI (Embodied AI) durch eine konsequente Verknüpfung von Kognition und Physik weiterzuentwickeln. Auf Basis unserer langjährigen Forschung konzipieren wir perzeptive, physik-basierte Foundation-Modelle als zentrales kognitives Element für künftige Robotik-Generationen. Ein zentrales Anwendungsfeld hierfür ist das gesamte Gesundheitswesen: Von der präzisen Medizintechnik und Bildgebung über den klinischen Alltag bis zur Pflege können solche robotischen Assistenzsysteme das Personal spürbar entlasten und die Patientensicherheit erhöhen. Innerhalb des NEURA Gym RWTH Aachen schaffen wir nun die notwendige Skalierungsebene, um unsere theoretischen Ansätze unmittelbar auf den fortschrittlichen Roboterplattformen von NEURA Robotics anzuwenden. So erschaffen wir autonome Systeme, die ihre Umgebung auf Grundlage physikalischer Prinzipien vorausschauend begreifen und dadurch fundamental sicher agieren.“

Prof. Dr. Burkhard Corves, Leiter des Instituts für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR), hebt die Rolle von Kinematik und Dynamik sowie die Integration der NEURA-Roboter in robotische Systeme hervor: „Sichere und intuitive Interaktion zwischen Robotern und Menschen sowie zwischen mehreren Robotern ist die Voraussetzung dafür, dass kognitive Roboter im Alltag einen realen Mehrwert schaffen. Mit unserer Expertise in Bewegungsplanung und ‑ausführung, Kinematik und Dynamik optimieren wir genau diese Interaktionen und entwickeln passende, integrierte robotische Systeme. Grundlage dafür sind intuitive, sichere und menschenähnliche Roboterbewegungen. Darauf aufbauend verfolgen wir im NEURA Gym RWTH Aachen zwei Schwerpunkte: die robotische Demontage für die Kreislaufwirtschaft und die Interaktion mit Menschen, insbesondere mit Menschen mit Einschränkungen. Hierfür entwickeln wir präzise Bewegungsstrategien, kinematische und dynamische Modelle, Roboterhände und Sicherheitskonzepte.“

Branchenübergreifende Schnittstelle

Das NEURA Gym RWTH Aachen schlägt als branchenübergreifende Schnittstelle eine Brücke zwischen akademischer Spitzenforschung und wirtschaftlicher Anwendung. Auf einer Fläche von fast 3.000 m² erhalten Großunternehmen wie auch mittelständische Betriebe eine einzigartige Infrastruktur, um High-End-Robotik ohne unternehmerisches Risiko in bestehende Produktionsabläufe zu integrieren.

Ein wesentlicher Bestandteil dieser Kooperation ist das Full-Service-Modell von NEURA Robotics, das einen reibungslosen Betrieb sicherstellt. Es umfasst die professionelle Installation und Wartung der IT-Infrastruktur, die Bereitstellung der notwendigen Rechenkapazitäten für komplexe KI-Modelle sowie den exklusiven Zugang zum Neuraverse-Ökosystem. Diese technologische Basis ermöglicht die nahtlose Integration von Forschungsdaten und die effiziente Nutzung vordefinierter Schnittstellen für die Robotersteuerung.

Als zentraler Knotenpunkt für Innovationen ermöglicht das Areal eine enge Zusammenarbeit zwischen Studierenden, Promovierenden und Experten aus der Industrie, um die Weiterentwicklung der physischen KI gemeinsam zu gestalten. Insbesondere für Kernbereiche wie die Fertigungs- und Automobilindustrie, die Kreislaufwirtschaft sowie die Medizintechnik ergeben sich daraus wertvolle Synergieeffekte. Um die Forschungsaktivitäten in den Bereichen Robotik, Medizin und Produktion zu intensivieren, werden im Rahmen dieser Partnerschaft circa 20 Institute der RWTH Aachen direkt in das NEURA Gym RWTH Aachen integriert.

Über NEURA Robotics

NEURA Robotics wurde 2019 von David Reger in Metzingen gegründet mit dem Ziel, die Lücke zwischen traditionellen Industrierobotern und einer Zukunft mit kognitiven Assistenten zu schließen. Das Unternehmen gilt als Erfinder des ersten kognitiven Roboters und setzt weltweit Maßstäbe in der KI-integrierten und humanoiden Robotik sowie im Aufbau globaler Trainingsinfrastrukturen.

Bis 2030 wird sich die Menge an ausgedienten Batterien und zu recycelnden Materialien voraussichtlich verdreifachen. Gleichzeitig nimmt die Komplexität der Rücklaufströme zu, etwa durch unterschiedliche Batterietypen, Designs und chemische Zusammensetzungen. Eine gemeinsame Studie der Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, des Instituts für Wirtschaftschemie der Universität Münster, der Porsche Consulting GmbH und der Volkswagen AG zeigt: Für Recyclingunter-nehmen kommt es nun vor allem auf eine wirtschaftlich tragfähige Skalierung bestehender Recyclingverfahren und die rechtzeitige Vorbereitung auf die künftig deutlich vielfältigeren Rücklaufströme an. Die Ergebnisse wurden nun in der welt-weit renommierten Fachzeitschrift »Nature Energy« veröffentlicht.

Aufgrund der Lebensdauer von Fahrzeugbatterien folgt der industrielle Hochlauf des Batterierecyclings dem Ausbau der Batteriezellproduktion mit einer Verzögerung von rund zehn Jahren. Die aktuelle Aufbauphase der Recyclingbranche ist daher entscheidend: Unternehmen müssen Verfahren, Logistik und Geschäftsmodelle so weiterentwickeln, dass sie mit steigenden Mengen und einer wachsenden Vielfalt an Fahrzeugbatterien Schritt halten können. Regulatorische Vorgaben wie Mindestrückgewinnungsquoten, Rezyklatanteile in neuen Batterien und die erweiterte Herstellerverantwortung erhöhen den Handlungsdruck zusätzlich.

»Um in der Skalierungsphase nach 2030 wettbewerbsfähig zu bleiben, müssen Recyclingunternehmen die aktuelle Aufbauphase nutzen, um ihre Prozesse zu optimieren, Kosten zu senken und tragfähige Geschäftsmodelle zu entwickeln«, sagt Prof. Dr. Simon Lux, Institutsleiter der Fraunhofer FFB und Mitautor der Studie. »Entscheidend wird dabei eine enge Zusammenarbeit mit Automobilherstellern sein, um frühzeitig Zugang zu Batterierückläufen zu erhalten und sich auf zukünftige Technologieentwicklungen vorzubereiten.«

Zwei Phasen auf dem Web zur Industrialisierung

In den kommenden Jahren wird der Studie zur Folge die Recyclingbranche vor allem von Produktionsabfällen aus der anlaufenden Batteriezellfertigung sowie etablierten Zellchemien auf Basis von Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxid (NMC) und Lithium-Eisenphosphat (LFP) geprägt sein. Rund 70 Prozent der aktuellen Recyclingmengen stammen aus solchen Produktionsabfällen. Für diese Batteriegenerationen stehen mit pyro- und hydrometallurgischen Verfahren bereits geeignete Recyclingtechnologien zur Verfügung. Im Mittelpunkt steht nun, ihre Anwendung wirtschaftlich zu skalieren. Dafür müssen Prozesse in der Rücknahme und Vorbehandlung effizienter, stärker standardisiert und weiter automatisiert werden.

Ab 2030 verändert sich die Ausgangslage jedoch deutlich. Die Forschenden gehen von einer hohen Rücklaufmenge aus: Rund 60 Prozent Altfahrzeugbatterien und weiteren Rücklaufquellen außerhalb der Produktion werden erwartet. Im Gegensatz zu Produktionsabfällen unterscheiden sich diese Batterien stärker hinsichtlich Alter, Zustand, Zellchemie, Zellformat und Systemdesign, was zu zusätzlichen Anforderungen bei der Analyse, Sortierung, Deaktivierung und Demontage im Recycling führt.

Insbesondere innovative Zellchemien erfordern Anpassungen der Recyclingprozesse. Neben heutigen Lithium-Ionen-Batterien werden künftig auch Natrium-Ionen- und Festkörperbatterien Teil der Rücklaufströme sein. »Natrium-Ionen-Batterien lassen sich grundsätzlich in bestehende Prozessketten integrieren, erfordern jedoch angepasste und möglichst getrennte Materialströme«, erläutert Hannah Mittag, wissenschaftliche Mitarbeiterin der Fraunhofer FFB. »Festkörperbatterien bringen jedoch mit neuen Materialien und Zellkonzepten grundlegend neue Sicherheits- und Rückgewinnungskonzepte im Recycling mit sich.«

Sieben Trends für wirtschaftliches Batterierecycling

Ein zentrales Ergebnis der Studie ist die angespannte wirtschaftliche Lage vieler Recycler: Besonders für kobalt- und nickelfreie Chemien wie LFP oder Natrium-Ionen-Batterien übersteigen die Prozesskosten häufig den Wert der zurückgewonnenen Materialien. Die Autoren der Studie identifizieren sieben zentrale Entwicklungstrends, die die Recyclingökonomie verbessern und den Übergang zu einer vollständig kreislauforientierten Batterieindustrie unterstützen können.  Dazu zählen ein recyclinggerechtes Batteriedesign, die Nutzung von Second-Life-Anwendungen, die Standardisierung der Rücknahmelogistik sowie die Optimierung der Recyclingprozesse.  Ein weiterer Trend liegt in einer arbeitsteiligen Struktur aus regionaler Vorbehandlung und zentraler Materialrückgewinnung, Aufbau von Märkten für Sekundärmaterialien sowie stärker integrierte Geschäftsmodelle entlang der Wertschöpfungskette.

» Unsere Studie zeigt, dass Recyclingunternehmen die aktuelle Aufwärmphase nutzen müssen, um Prozesse zu optimieren, Kosten zu senken und sich für die Hochlaufphase nach 2030 zu positionieren. Entscheidend wird dabei die frühzeitige Zusammenarbeit mit Automobil-OEMs sein, um Materialströme zu sichern und wettbewerbsfähig zu bleiben«, fasst Hannah Mittag zusammen.

Sieben Entwicklungstrends für das Recycling von Fahrzeugbatterien im Überblick

• Recyclinggerechtes Batteriedesign: Standardisierte Befestigungssysteme, modulare Architekturen und lösbare Klebstoffe erleichtern den Demontageaufwand, senken Kosten und verbessern die Sicherheit.
• Second-Life-Nutzung von Batterien: Die Weiterverwendung von Fahrzeugbatterien in stationären Speichern oder anderen Anwendungen kann zusätzliche Wertschöpfung generieren und die Kreislaufwirtschaft stärken.
• Effizientere Rücknahmelogistik: Standardisierte Verpackungs- und Transportsysteme in Kombination mit regionalen Sammelzentren reduzieren Logistikkosten und verbessern die sichere Handhabung von Altbatterien.
• Optimierung der Recyclingprozesse: Automatisierung der Demontage senkt den Arbeitsaufwand um 50-80 Prozent. Die Spezialisierung auf homogene Stoffströme steigert Rückgewinnungsraten und verringert die Prozesskosten.
• Spezialisierte Wertschöpfungsketten: Die Entkopplung der mechanischen Aufbereitung von nachgelagerten Schritten ermöglicht verbesserte Kostenstrukturen und effizientere Prozessstrukturen.
• Absatzmärkte für Sekundärrohstoffe: Da sich Batteriechemien zunehmend zu Systemen mit geringerem Metallwert verschieben, wird die Erschließung nachgelagerter Absatzmärkte für Sekundärmaterialien unverzichtbar.
• Neue Geschäftsmodelle: Geschlossene Kreisläufe, OEM-eigenes Recycling, Second-Life-Nutzung und PROs wandeln das Recycling von einer eigenständigen Dienstleistung in eine strategisch eingebettete Funktion mit stabilerer Wirtschaftlichkeit und gesicherten Rohstoffströmen.

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen und das Korea Institute of Machinery and Materials KIMM kooperieren seit vielen Jahren in Projekten, vom Laserschweißen bis zur Mikrobearbeitung von Werkstoffen. Mit der Erneuerung ihres Memorandum of Understanding vertiefen die beiden Institute nun diese Partnerschaft. Künftig wollen sie sich auf umweltfreundliche Fertigungsverfahren für die Elektromobilität und Energiespeichertechnologien der nächsten Generation konzentrieren.

Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen und das Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM) haben am 16. Juli 2026 ihre Absichtserklärung (Memorandum of Understanding MoU) erneuert. Die Vereinbarung stärkt ihre langjährige Partnerschaft im Bereich Laserbearbeitungstechnologien und nachhaltiger Energieanwendungen.

Beide Institute forschen seit vielen Jahren gemeinsam in den Bereichen Laserschweißen, Präzisionslaserbearbeitung und Produktionstechnologien. Im Rahmen dieser Kooperation haben sie gemeinsam ein hybrides Fertigungssystem zur Bearbeitung metallischer Bipolarplatten entwickelt und leisten damit einen Beitrag zu umweltfreundlichen Brennstoffzellen-Fertigung.

Das erneuerte MoU wurde während eines Besuchs von KIMM-Präsident Dr. Seog-Hyeon Ryu in Aachen unterzeichnet, zu dem Vertreter beider Institute zusammenkamen. Die Vereinbarung soll gemeinsame Forschungsaktivitäten, Wissenschaftleraustauschprogramme und die Entwicklung internationaler Kooperationsprojekte zwischen Deutschland und Korea ausbauen.

»Mit der Erneuerung dieser Vereinbarung erwarten wir, unsere strategische Partnerschaft in zukunftsweisenden Fertigungstechnologien und nachhaltigen Industrieanwendungen weiter zu stärken«, erklärten Vertreter beider Institute.

Das Fraunhofer ILT und KIMM bereiten derzeit neue internationale Kooperationsprojekte in den Bereichen Batteriefertigungstechnologien und Laserbearbeitung von Hairpin-Komponenten für die Elektromobilität vor. Die engen Beziehungen zwischen beiden Instituten wurden im vergangenen Jahr weiter gestärkt, als Dr. Su-Jin Lee von KIMM an einem Wissenschaftleraustauschprogramm am Fraunhofer ILT teilnahm.

Über die Elektromobilität hinaus erkunden beide Institute Möglichkeiten zur künftigen Zusammenarbeit in weiteren Industrie- und Energiebereichen, darunter Technologien zum Rückbau von Kernkraftwerken, Fertigungstechnologien für Small Modular Reactors (SMRs), Wasserstofftechnologien und erneuerbare Energiesysteme.

KIMM ist ein gemeinnütziges, staatlich finanziertes Forschungsinstitut unter dem südkoreanischen Ministerium für Wissenschaft und IKT. Seit seiner Gründung im Jahr 1976 in Daejeon hat KIMM durch Forschung und Entwicklung in den Bereichen Maschinenbau, Werkstoffe, Fertigungssysteme und fortschrittliche Produktionstechnologien zur industriellen Innovation und zum Wirtschaftswachstum beigetragen.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Brennstoffpreise, Versorgungssicherheit und Rohstoffabhängigkeit stellen Energieversorger vor neue Aufgaben. Forschende des Fraunhofer IEG untersuchen, wie sich Wärme und strategische Rohstoffe gleichzeitig aus dem Untergrund gewinnen lassen. Die Idee: Heißes Tiefenwasser liefert Wärme für Netze und Industrie – und zugleich Lithium für Batterien. Das senkt Kosten, stärkt regionale Wertschöpfung und macht die Wärmeversorgung zukunftsfest. Welche Schlüssel-Faktoren es für den Erfolg braucht, legen Fraunhofer IEG und Partner in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung im Fachmagazin Geothermics dar.

»Wir wollen Geothermie doppelt wertvoll machen: Sie kann saubere Wärme und gleichzeitig strategische Rohstoffe wie Lithium liefern«, sagt Dr. Katharina Alms vom Fraunhofer IEG. Wasser aus mehreren Kilometern Tiefe enthalte nicht nur Energie, sondern auch gelöste Metalle. Die Studie zeigt am Beispiel des Norddeutschen Beckens, wie sich diese Ressourcen gemeinsam erschließen lassen. Für Betreiber von Geothermieanlagen entstünde langfristig ein zweites Standbein durch zusätzliche Erlöse aus bestehender Infrastruktur durch die Produktion von Lithium oder Kupfer. Derzeit existieren drei Forschungs- und fünf kommerzielle Standorte, die hydrothermale Energie aus tiefen Reservoiren des Norddeutschen Beckens nutzen. Mehr als 50 weitere Standorte befinden sich in der Planungsphase.

Hohe Potenziale im Untergrund

Im Untergrund Norddeutschlands zirkulieren heiße, salzhaltige Wässer mit relevanten Gehalten an Lithiummetall. In tiefen Sandsteinen können Konzentrationen von bis zu 600 Milligramm pro Liter auftreten. Das geschätzte Gesamtpotenzial im norddeutschen Becken liegt bei bis zu 26,5 Millionen Tonnen Lithiummetall (entspricht 141 Millionen Tonnen handelbarem Lithiumcarbonat). Lithium ist Schlüssel für Batterien und Energiespeicher. Die Nachfrage steigt stark. Eine heimische Gewinnung reduziert Importabhängigkeiten und stärkt die Versorgungssicherheit. Energieversorger könnten durch Geothermie Wärmeerzeuger und zugleich Rohstofflieferanten für Lithium werden.

Wie die kombinierte Nutzung funktioniert

Die Grundidee der Geothermie ist einfach. Eine Bohrung fördert heißes Wasser aus mehreren Tausend Metern Tiefe. An der Oberfläche gibt es die Wärme an ein Fernwärmenetz oder industrielle Prozesse ab. Danach strömt das Wasser durch eine Anlage, die gezielt Lithium herausfiltert. Anschließend wird das Tiefenwasser wieder in den Untergrund zurückgeführt. Die Forschenden haben geologische Daten, Laboranalysen und technische Modelle verbunden, etwa Fördermengen, Konzentrationen und Wirkungsgrade. So lassen sich standortscharfe Prognosen liefern, wie viel Lithium zu erwarten ist. Als grobe Daumenregel sollte für eine typische Geothermieanlage mehrere Tonnen Lithiumcarbonat pro Jahr und Anlage möglich sein.

Wirtschaftlicher Hebel für die Wärmewende

Die kombinierte Nutzung verbessert die Wirtschaftlichkeit von Geothermie deutlich. Zusätzliche Einnahmen aus Lithium helfen, hohe Anfangsinvestitionen für Bohrungen zu amortisieren. Das macht Projekte für Geothermieanlagenbetreiber, Energieversorger und Industrie attraktiver. Gleichzeitig entstehen neue Wertschöpfungsketten vor Ort. Das stärkt Resilienz und Unabhängigkeit der Energiesysteme.

Herausforderungen in der Umsetzung

Die Technologie zur Lithiumgewinnung ist bereits erprobt, befindet sich aber noch im Übergang zur industriellen Anwendung. Erste Pilotprojekte weltweit zeigen die Machbarkeit, doch großtechnische Anlagen sind noch im Aufbau. Für eine wirtschaftlich tragfähige heimische Lithiumproduktion müssen fünf Faktoren zusammenspielen:

• Ist im Untergrund ausreichend Lithium im Tiefenwasser gelöst und langfristig verfügbar?
• Kann Tiefenwasser mit genügender Förderrate an die Oberfläche gebracht werden?
• Ergänzen sich Wärme- und Rohstoffgewinnung technisch effizient?
• Halten Werkzeuge und Materialien den anspruchsvollen Bedingungen im Untergrund stand?
• Stimmen Umweltverträglichkeit, Genehmigungsfähigkeit und gesellschaftliche Akzeptanz?

»Heimische Lithiumproduktion funktioniert nur, wenn Geologie, Technik, Betrieb und Akzeptanz zusammenpassen«, unterstreicht Katharina Alms. »Für Energieversorger und Industrie heißt das: Der Erfolg liegt nicht nur im Rohstoff selbst, sondern im Systemverständnis des gesamten Untergrunds und der Anlagenintegration.« Geothermie kann mehr als Wärme. In Kombination mit der Gewinnung strategischer Rohstoffe wird sie zu einem zentralen Baustein für eine nachhaltige, resiliente und wirtschaftlich tragfähige Energieversorgung.

Über die Studie:

Das Autorenteam stammt von den Partnern GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, Karlsruher Institut für Technologie, Fraunhofer IEG, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung BAM, BWG Geochemische Beratung GmbH, GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung, Universität Kiel, Universität Potsdam sowie Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe BGR. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Geothermics veröffentlicht: »Perspectives of co-extraction of geothermal heat with the critical raw materials lithium and copper from sedimentary basin fluids on the example of the North German Basin«, DOI: 10.1016/j.geothermics.2026.103726

Diese Arbeit wurde unter dem Dach des Helmholtz-Forum Erde und Umwelt im Projekt CuLiWell durchgeführt. Sie wurde teilweise durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon Europe der Europäischen Union im Rahmen des Projekts »CRM-geothermal – Raw materials from geothermal fluids: occurrence, enrichment, extraction« unter der Fördervereinbarungsnummer 101058163 finanziert. Weitere Mittel wurden durch das Projekt »Li-Fluids« des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWE) bereitgestellt, Förderkennzeichen: 03EE4034A (BGR) und 03EE4034B (Fraunhofer).

Weiterführende Information:

Pressemeldung 6. März 2025 »Bis zu 26,51 Millionen Tonnen Lithiummetall im deutschen Untergrund«: https://www.ieg.fraunhofer.de/de/presse/pressemitteilungen/2025/lithium-deutschland.html

Quelle: Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG