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600 Kilowatt? Dieser Wechselrichter bleibt cool!
Wechselrichter sind die Manager im Antriebsstrang moderner Elektroautos. Sie bereiten die elektrische Energie der Batterie für den Motor auf. Am Fraunhofer IZM wurde diese zentrale Komponente nun neu definiert: Auf Basis jüngster Entwicklungen in der Leistungselektronik entstand unter dem Namen „Dauerpower“ ein Wechselrichter, der hohe Energiemengen bei geringer Induktivität auf kleinstem Raum verarbeitet – mit einer gemessenen Spitzen-Effizienz von 98,7%. Let’s roll! Um die Energie aus der Batterie auf die Straße zu bringen, brauchen die Motoren heutiger Elektroautos einen Wechselrichter. Er ist sozusagen das Umspannwerk im Auto. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom aus der Batterie in das, was aktuelle Motoren antreibt: in Dreiphasenwechselstrom, landläufig auch als Drehstrom bekannt. Je höher…
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Zuverlässige Faser-PIC-Verbindungen für die Quantentechnologie dank erweitertem Laserschweißverfahren
Forschende am Fraunhofer IZM haben ein klebstofffreies Laserschweißverfahren zur Kopplung photonisch integrierter Schaltkreise (PICs) mit optischen Glasfasern realisiert, welches auch in kryogenen Umgebungen von bis zu vier Kelvin, also ‑269.15°C potenziell einsetzbar ist. Die Technologie eröffnet durch eine direkte Quarz-Quarz-Verbindung eine zuverlässigere, schnellere und preiswertere Faser-PIC-Kopplung und revolutioniert so Anwendungen im Bereich der Quantentechnologien. Eine Tieftemperaturumgebung ist unerlässlich zur Beobachtung von Quanteneffekten. Letztere können einen enormen Vorteil für die Lebensqualität von Menschen haben, so ist der Umgang mit Big Data heute nur mit Quantencomputing lösbar, beispielsweise in der personalisierten Medizin und der Verwaltung von Informationen in Krankenhäusern. Die Entwicklung von kryogenen Systemen für Quantencomputing wird aktuell intensiv gefördert. Quantentechnologische Systeme,…
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Messung von Umweltschäden mit Hilfe von Insekten
Der Frühling bringt nicht nur blühende Gärten und das subtile Summen von Insekten langsam wieder zurück, sondern lenkt auch den Blick auf eine alarmierende Realität: In Deutschland ist die Insektenbiomasse in den letzten 27 Jahren um über 75 % gesunken. Insekten sind jedoch einer der aussagekräftigsten Umweltindikatoren auf unserem Planeten, denn sie geben in Echtzeit Aufschluss über den Zustand der Ökosysteme, die Veränderungen des Klimas und industrielle Auswirkungen. Um diesem besorgniserregenden Trend entgegenzuwirken, haben Collette Wasielewski und Tom Cox SPAIA – Society of People Against the Insect Apocalypse – ins Leben gerufen. Das Team arbeitet derzeit mit Wissenschaftler*innen und Berater*innen der Start-A-Factory und der Abteilung R3S am Fraunhofer IZM an…
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Measuring environmental damage with the help of insects
Spring is here and with it, the subtle hum of insect life begins to rise again. Hopefully. Imagine a world where no bees are buzzing around our gardens, no dung beetles or flies recycling the planet’s waste. Sadly, this is not a dystopian science fiction story: research studies conducted in Germany have described more than 75% decline in insect biomass over 27 years. However, insects are one of the most powerful environmental indicators on the planet, providing real-time insights into ecosystem health, climate shifts, and industrial impacts. That´s why Collette Wasielewski (Designer, Marketer and Bug Fanatic) and Tom Cox (Sustainable Technologist and Software Developer) created SPAIA (Society of People Against…
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Umweltfreundlichere Elektronikprodukte durch neues Molding-Verfahren
Elektronikprodukte mittels Spritzgussverfahren unter größtmöglicher Designfreiheit und vor allem umweltverträglich herzustellen, gestaltet sich äußerst schwierig. Im Rahmen des EU-Horizon Projekts MULTIMOLD arbeiten Forschende am Fraunhofer IZM gemeinsam mit internationalen Partnern an der Entwicklung eines neuen Spritzgussverfahrens, das fortschrittliche elektronische Funktionen integriert und gleichzeitig hohe Umweltstandards erfüllt. Der Schwerpunkt des Fraunhofer IZM im Projekt liegt auf der Nachhaltigkeitsbegleitung der Verfahrensentwicklung durch umfassende Ökobilanzierungen. Dabei werden die ökologischen Auswirkungen der verwendeten Materialien analysiert und die Nutzung von Ressourcen im Produktionsprozess optimiert. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die entwickelten Verfahren nicht nur leistungsfähig, sondern auch umweltfreundlich sind. Aktuelle Verfahren zur Herstellung von In-Mold-Elektronik entsprechen oft nicht den strengen Umweltanforderungen moderner Standards. Das MULTIMOLD-Projekt…
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Fraunhofer IZM engagiert sich in der APECS-Pilotlinie zur Förderung von Chiplet-Technologien
Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM gibt seine aktive Mitwirkung an der APECS-Pilotlinie bekannt, die innerhalb des Rahmens des EU Chips Acts ins Leben gerufen wurde. Die Initiative zielt darauf ab, die Entwicklung und Integration von Chiplet-Technologien voranzutreiben, um die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Halbleiterindustrie zu stärken. Innerhalb der APECS-Pilotlinie wird das Fraunhofer IZM eine Schlüsselrolle bei der Hardware-Integration von Chiplet-Systemen einnehmen. Mit der Verfügbarkeit der Chiplet-Einzelkomponenten bedient das Institut den gesamten Prozessablauf zur Realisierung eines voll funktionsfähigen Systems. Dafür entwickeln die Forschenden moderne Interposer-Technologien auf 300 mm, hochdichte Substrate, fortschrittliche Montagetechniken und stellen die notwendigen Prozesse für die weitergehende Heterointegration hochintegrierter Systeme bereit. Das Fraunhofer IZM positioniert sich mit…
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Auf hoher See und in der Hochleistungs-Elektronik: Neue Sensorkonzepte dank integrierter Lichtwellenleiter aus Glas
In Glas integrierte Lichtleiter haben das Potenzial, die Messqualität von Sensoren für Forschung und Industrie deutlich zu verbessern. Im Projekt „3DGlassGuard“ arbeitet ein Konsortium unter Beteiligung des Fraunhofer IZM unter anderem an einem Sensor für die Dichtemessung von Meerwasser, der einheitlichere Klimamodelle ermöglichen soll. Auch für Leistungselektronik wollen die Forschenden Sensoren mithilfe neuartiger optischer 3D-Mikrostrukturen und KI-Designprozessen in Glas realisieren. Sensoren stoßen bei elektrischen Messungen zunehmend an ihre Grenzen – vor allem, wenn sie in sensiblen Umgebungen wie in großen Energieparks oder unter Wasser eingesetzt werden. Das Problem bei den aktuellen Sensorkonzepten sind Stromverluste und kostenintensive Herstellungsprozesse. Einen Lösungsansatz bieten Sensorkonzepte auf Basis von in Glas integrierten Lichtwellenleitern. Hieran arbeitet…
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Effizientes Schnellladen an der heimischen Steckdose dank neuartiger Transistoren
Forschende am Fraunhofer IZM erproben im Projekt EnerConnect bidirektional sperrende Transistoren aus Galliumnitrid (GaN). Ziel ist es, mit ihrer Hilfe eine Schaltung zu entwickeln, die in aktiven Wechsel- und Gleichrichtern der nächsten Generation zum Einsatz kommen soll. Durch den Einsatz der neuartigen Bauteile kann eine Wandlerstufe eingespart und somit ein Wirkungsgrad von 99% erreicht werden. Das Laden von Elektroautos an der Garagensteckdose ist zwar grundsätzlich möglich, im Vergleich zur Nutzung von Schnellladestationen aber ineffizient: Bei der Umwandlung des Wechselstroms aus dem Netz in den vom Fahrzeug benötigten Gleichstrom kommt es zu teilweise erheblichen Ladeverlusten. Auch die immer weiter verbreiteten Wallboxen verhindern diese Verluste nicht vollständig. Im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts…
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Neue Simulationsmodelle bringen komplexe Mikroelektronik-Produkte schneller und günstiger an den Markt
Zuverlässige mikroelektronische Systeme müssen vor ihrem Produkt-Release langwierig und kostenintensiv qualifiziert werden. Unter der Leitung des Fraunhofer IZM forschen namhafte Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Universitäten daran, diese Tests durch neue Simulationsansätze deutlich schneller, flexibler und günstiger umzusetzen. Ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von mikroelektronischen Systemen sind Qualifizierungstests zur Überprüfung der Zuverlässigkeit. Für die Durchführung der Tests muss zunächst ein Prototyp aufgebaut werden, der teilweise langwierigen Experimenten unterzogen wird. Anschließende Änderungen im Design müssen wiederum auf den Prototypen übertragen werden, was diesen Prozess teuer, langsam und nur begrenzt anpassbar macht. Eine Alternative, um diese Nachteile zu umgehen, stellt die Verwendung von Simulationsmodellen dar. Doch sind die üblichen, detaillierten Simulationsansätze nur für…
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Wegbereiter für die Halbleiterzukunft: Chiplet Center of Excellence nimmt Arbeit auf
Dresden: Drei Fraunhofer-Institute haben in Dresden eine zukunftsweisende Forschungsinitiative gestartet: das Chiplet Center of Excellence (CCoE). Gemeinsam mit der Wirtschaft wollen sie die Einführung von Chiplet-Technologien vorantreiben. Dafür werden erstmals für die Automobilindustrie Workflows und Methoden für das Elektronik-Design, die Umsetzung von Demonstratoren sowie die Bewertung der Zuverlässigkeit entwickelt. »Chiplets werden in den nächsten Jahren eine wichtige Rolle für die globale Halbleiterindustrie spielen. Denn diese Technologie bietet die größten Freiheitsgrade bei der passgenauen Gestaltung von elektronischen Systemen. Umso wichtiger ist es, dass die europäische Wirtschaft einen abgestimmten Fahrplan für die Entwicklung eigener Produkte und den Einsatz von Chiplets hat.« Davon ist Andy Heinig, Abteilungsleiter am Fraunhofer IIS/EAS und Leiter des…
