Startschuss

Am 26. April 2017 startete das Leistungszentrum »Integration biologischer und physikalisch-chemischer Materialfunktionen« im Beisein des Ministerpräsidenten des Landes Brandenburg, Herrn Dr. Dietmar Woidke, der Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg, Frau Dr. Martina Münch sowie des Vorstands für Personal, Recht und Verwertung der Fraunhofer-Gesellschaft, Professor Alexander Kurz in Potsdam.

Projektworkshops

Am 29. November 2017 und 18. Mai 2018 fanden im Fraunhofer-Konferenzzentrum die ersten beiden Projektworkshops zum Leistungszentrum statt, bei denen erste Ergebnisse vorgestellt wurden.

Leistungszentrum »Integration biologischer und physikalisch-chemischer Materialfunktionen«

Schlau kombiniert: Mehr Effizienz für Produktion und Produkte

Lab-on-a-Chip Module für die Medizin, Sensorik, die in Leichtbaumaterialien integriert ist oder Smartcards für die Sicherheitswirtschaft – Ziel des Leistungszentrums ist die Entwicklung von Produkten, die in möglichst wenigen Prozessschritten gefertigt werden können und dabei über möglichst viele technisch relevante Funktionen verfügen. Dafür werden Materialien mit speziellen Funktionen mit Strukturmaterialien, die einem Produkt Form und Stabilität verleihen, kombiniert.

Das Know-how vieler Forschungseinrichtungen verschiedener Wissenschaftsorganisationen in Brandenburg und Berlin soll in dem Leistungszentrum gebündelt werden. Koordiniert wird das Leistungszentrum von den Fraunhofer-Instituten für Angewandte Polymerforschung IAP und für Zelltherapie und Immunologie IZI-BB, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse in Potsdam-Golm.

 

Ziele des Leistungszentrums:

  • Integration spezieller Funktionen/Funktionsmaterialien in polymere Strukturmaterialien, die einem Produkt Form und Stabilität verleihen
  • Erhöhung der Effizienz von Herstellungsprozessen komplexer Produkte
  • Vorantreiben der Wertschöpfungskette von der anwendungsnahen Grundlagenforschung über die angewandte Forschung bis zu konkreten Prototyp- bzw. Produktentwicklungen
  • Bündelung von Kompetenzen in der Region Brandenburg-Berlin
  • Stärkung des marktrelevanten Ansehens der regionalen Partner
  • Wissens- und Technologietransfer in die Wirtschaft

 

Unsere Forschungsthemen

Durch die Zusammenführung der Kompetenzen in der Materialentwicklung und der Produktionstechnologie werden neue Produkte entwickelt, die in möglichst wenigen Prozessschritten hergestellt werden können. Dafür sollen Strukturmaterialien, die einem Produkt Form und Stabilität verleihen, mit Funktionsmaterialien kombiniert werden.

Das Konzept soll unter anderem wertvolle Beiträge zur Industrie 4.0 leisten. Im Bereich »Internet der Dinge« soll die Kommunikation der Werkstoffe und Werkstücke untereinander und mit den Maschinen im Produktionsprozess entwickelt werden.

 

Beispiele für integrierbare Funktionalitäten:

  • biochemische, biosensorische und biotechnologische Funktionen
  • Identifikationsmerkmale
  • Haptik
  • Sensorik
  • Aktorik
  • Elektrolumineszenz
  • Photovoltaik
  • Beleuchtungsfunktionalitäten

 

Produktbeispiele:

  • Smartcards für die Sicherheitswirtschaft
  • Lab-on-a-Chip-Module für die Medizin
  • ID-Elemente für die Verfolgung von Produkten in der Produktion und in der anschließenden Nutzungsphase
  • strukturintegrierte Sensorik in Composite für den Leichtbau
  • individualisierbare Bedienungspanels für Maschinen, Fahrzeuge, Anlagen und Konsumprodukte
  • Fasern, Nonwovens und Textilien mit Funktionsintegration
  • selbstheilende Materialien
  • funktionsintegrierende Composite für Luftfahrt und Fahrzeugbau
  • Implantate

Die Initialprojekte

In einer Reihe von Initialprojekten sollen im Leistungszentrum Strukturmaterialien, die einem Produkt Form und Stabilität verleihen, mit Funktionsmaterialien kombiniert werden.

In den nächsten Jahren soll zudem gemeinsam mit den Industriepartnern und den Lehrstühlen an den Hochschulen des Landes Brandenburg die Netzwerkstruktur ausgebaut und weitere Projekte initiiert werden. Dabei sind auch größere Projektanträge zum Thema Funktionsintegration  z. B. bei BMBF, BMWi und im Rahmen der EU-Förderung vorgesehen. In diesem Zusammenhang beteiligt sich das Leistungszentrum bereits an zwei Initiativen im Rahmen der BMBF-Ausschreibung »Innovative Hochschule« im Land Brandenburg.

 

Initialprojekte mit Landesfinanzierung

  • Neue Produktionstechnologien für medizinische Anwendungen mit Hilfe der gedruckten organischen Elektronik (IAP)
  • Infrastrukturprojekt »Biobasierte Funktionspolymere – Geräteinvestitionen für Forschung, Entwicklung und Innovation« (IAP)
  • Neue Produktionstechnologie auf Basis von kolloidaler Selbstassemblierung (IAP)
  • Vibroakustische Composite-Prozesskontrolle für Qualitätssicherung und Optimierung (IAP-PYCO)
  • Entwicklung von Biosensoren und bio-mikrofluidischen Systemen für die Detektion von Infektionserregern (IZI-BB)
  • Entwicklung einer Plattformtechnologie für die funktionelle Charakterisierung von bakteriellen Toxinen (IZI-BB)
  • Instantnachweis von Pathogenen und Resistenzen (IZI-BB)
  • Entwicklung eines apparatefreien universellen Sensors für den direkten Bakteriennachweis (IZI-BB)
  • Entwicklung eines physiologisch relevanten Testsystems zur In-vitra-Erfassung von Hepatotoxizität im Hochdurchsatz (IZI-BB)
  • Entwicklung eines ivD-Gerätes für die Bestimmung des Immunstatus in patientennahen Anwendungen (IZI-BB)

 

Initialprojekte mit Fraunhofer-Finanzierung

  • Funktionsintegrierte Oberflächen als Einwegsysteme in Umwelt- und  Lebenswissenschaften (IAP/IZI-BB)
  • Quantum Dots (QD) und Polymernanopartikel als Lumineszenzmarker für multiplexfähige Festphasenschnelltests in der Vor-Ort Analytik (IAP/IZI-BB)
  • Entwicklung neuartiger Glykopolymerbeschichtungen für die Kultivierung von adhärenten Zellen (IAP/IZI-BB)
  • Funktionsintegration unter Nutzung des Up-scalings von funktionalen Schichten auf der Pilotanlage (IAP/IAP-PYCO)
  • Formgedächtnispolymere für den 3D-Druck (IAP)
  • Integration von tunebaren niedrig-TG-Polymeren in Duromersystemen (IAP/IAP-PYCO)
  • Funktionale Oberflächen für die molekulare Separation in pharmazeutischen und biotechnologischen Produktionsprozessen (IZI-BB)
  • Partikelbasierte Sensoren als Substrate für die schonende Expansion hochwertiger Zellproben (IZI-BB)

 

Förderung

Das Leistungszentrum wird vorerst vom Land Brandenburg und der Fraunhofer-Gesellschaft gefördert.

MWFK / InfraFEI 17,5 Mio. Euro
(für den Neubau eines Labor- und Bürogebäudes für die Leichtbauaktivitäten des Fraunhofer IAP am Standort Wildau)
 
MWFK / StaF 4,2 Mio. Euro (bisher bewilligt)  
MWE / ProFIT 4,2 Mio. Euro (Förderzusage)  
Fraunhofer-Gesellschaft 2,5 Mio. Euro
(anteilig für Initialprojekte von Fraunhofer IAP und IZI-BB)
 

(Stand April 2017)
 
   

Regionale Netzwerkstruktur bündelt Kompetenzen

Mit dem Ziel, die Hauptstadtregion auf dem hochinnovativen Gebiet »Funktionsintegration« zu stärken, soll das Know-how vieler Forschungseinrichtungen verschiedener Wissenschaftsorganisationen in Brandenburg und Berlin gebündelt werden.

Einrichtung Ort Kompetenzen
Fraunhofer-Institut für
Angewandte Polymerforschung IAP

(Koordinator)
 
Potsdam-Golm Entwicklung von Polymermaterialien (Fasern, Biokunststoffe, Composite, Funktionsmaterialien für OLEDs, OPV, Polymerelektronik, Formgedächtnispolymeren, Aktoren, Sensoren incl. Biosensorkomponenten) sowie Technologien zu deren Herstellung und Verarbeitung
Fraunhofer-Institut für
Zelltherapie und Immunologie IZI-BB, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse

(Koordinator)
Potsdam-Golm Diagnosesysteme (z. B. »Taschentuchlabor«, Biosensoren, Biochiptechnologie, Lab-on-Chip , Organ-on-chip, ivD-Plattform), Proteinsynthese (Koordinator Leitprojekt »Zellfreie Bioproduktion«), Biokompatibilität, Bio-Oberflächen (antimikrobielle Peptide) und Im-mobilisierung von Bio-Molekülen, Biomimetik, (Bio)analytik, Mikrobioreaktoren, Prozessierung komplexer biologischer Proben
Fraunhofer IAP / Forschungsbereich Polymermaterialien und Composite PYCO Teltow/Wildau Thermosets/Duromere, faserverstärkte Kunststoffe mit Duromermatrix, Halbzeug- und Bauteilherstellung mit Thermosets/Duromeren  mit modularer Pilotanlage zur Imprägnierung, Beschichtung und Prepreg-Herstellung, alternative und energieeffiziente Härtungsmethoden, Reaktivharze für optische Anwendungen
Universität Potsdam

(Ankeruniversität des Leistungszentrums)
Potsdam-Golm optische und elektronische Funktionalitäten bei Polymeren, Inline-Analytik, Polymer-Protein-Hybride, biologische Funktionsintegration in Polymermaterialien, Selbstorganisation von polymeren Bausteinen, bioinspirierte Polymere, Biohybride, Blockcopolymere, supramolekulare Chemie, molekulare Enzymologie, organische Synthesechemie, bioorganische Chemie, analytische Chemie
Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg BTU Cottbus/Senftenberg Kunststoff- und Hybridmaterialverarbeitung, funktionsintegrierender Leichtbau
Max-Planck-Institut für
Kolloid- und Grenzflächenforschung
Potsdam-Golm Grundlagenforschung zu selbstorganisierenden Strukturen auf den unterschiedlichsten Gebieten und Anwendungsfeldern

Beteiligung von Unternehmen / Verbänden

  • 3M Deutschland GmbH, Neuss
  • Allresist GmbH, Strausberg
  • All you need GmbH, Berlin
  • Attomol GmbH, Bronkow
  • bovicare GmbH, Hermannswerder
  • Bundesdruckerei GmbH, Berlin
  • Colibri Photonics, Potsdam
  • Covestro Deutschland AG, Leverkusen
  • Gesellschaft für chemische Materialien spezieller Photoresistsysteme mbH, Berlin
  • Gustav Scharnau GmbH, Werneuchen
  • HAUTE INNOVATION // Zukunftsagentur für Material und Technologie // Dr. Sascha Peters, Berlin
  • hesco Kunststoffverarbeitung GmbH, Luckenwalde
  • ILBC GmbH, Hermannswerder
  • Industrie- und Handelskammer Potsdam, Potsdam
  • Katz Biotech AG, Baruth
  • Linotech GmbH & Co KG, Forst
  • Märkische Etiketten GmbH, Berlin
  • MarleySpoon GmbH, Berlin
  • Merck KGaA, Darmstadt
  • Micro resist technology, Berlin
  • Nanopharma, a.s., Pardubice, Czech Republic
  • ORAFOL Europe GmbH, Oranienburg
  • PDW Analytics GmbH, Potsdam-Golm
  • PolyAn GmbH, Berlin
  • Prefere Resins Germany GmbH, Erkner
  • RIPAC-LABOR GmbH, Potsdam-Golm
  • SMT GmbH, Forst
  • Softline Schaum GmbH & Co KG, Storkow
  • TlB MOLBIOL Syntheselabor GmbH, Berlin
  • Tyco Electronics Raychem GmbH, Berlin
  • Vestas Blades Lauchammer GmbH

Förderung

Koordination