Forschungsschwerpunkte

Die Forschung am Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Baden-Württemberg konzentriert sich auf Zukunftsfelder, die im Land über große Wachstumspotenziale verfügen. Geforscht wird an folgenden Themen: Bioökonomie, Elektromobilität und Fahrzeugleichtbau, Energie, Industrie 4.0, Leichtbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Medizin und Medizintechnik. Diese beinhalten insbesondere nachhaltige Mobilität, Umwelttechnologien, erneuerbare Energien und Ressourceneffizienz, Gesundheit sowie Informations- und Kommunikationstechnologien und Green IT. Für einige Bereiche hat Baden-Württemberg Landesagenturen geschaffen, die den Wissens- und Technologietransfer zwischen Wirtschaft und Wissenschaft unterstützen. Dazu zählen BIOPRO BW, e-mobil BW, Leichtbau BW, Medien- und Filmgesellschaft BW und Umwelttechnik BW.

Das Land fördert dazu zahlreiche Bereiche, die für die Forschung eine wichtige Rolle spielen. Die High-Performance-Computing-Landesstrategie beispielsweise umfasst alle Leistungsebenen des Hoch- und Höchstleistungsrechnens in Baden-Württemberg und ist mit nationalen und europäischen Strategien abgestimmt. Die Hochschulen und die außeruniversitären Forschungseinrichtungen werden im Bereich E-Science gefördert. Ziel sind der Aufbau und die Weiterentwicklung einer zukunftsfähigen E-Science-Infrastruktur.

Bioökonomie 

MIKROALGEN FÜR DIE ERNÄHRUNG
Mikroalgen sind für die menschliche Ernährung und die Fütterung von Nutztieren eine hochwertige roteinquelle, bisher jedoch kaum erschlossen. Sie enthalten wertvolle Inhaltsstoffe, die sich für eine Vielzahl von Produkten nutzbar machen lassen. Da Ackerflächen weltweit knapp werden und Mikroalgen in sehr großen Mengen kultiviert werden könnten, sind sie als Rohstoffquelle für die Bioökonomie besonders interessant. Vielversprechend sind vor allem Mischprodukte, bei denen tierische Proteine zum Teil durch Inhaltsstoffe von Algen ersetzt werden. Rückstände, die bei weiteren industriellen Produktionen anfallen, könnten anschließend in der Tierernährung Verwendung finden. Ziele des Forschungsverbunds sind die Auswahl geeigneter Mikroalgen, deren Kultivierung, Ernte und Aufarbeitung sowie das Gestalten von Prozessketten zur Herstellung hochwertiger Produkte. Der Forschungsverbund ist Teil des Forschungsprogramms Bioökonomie Baden-Württemberg, in dem seit 2014 rund 50 Forschungsprojekte in den Themenfeldern Lignozellulose, Biogas, Mikroalgen und Modellierung der Bioökonomie gefördert werden. Daneben stehen auch Nachhaltigkeit, ethische Evaluierung und Akzeptanz seitens der Verbraucher im Fokus.

UNIVERSITÄT HOHENHEIM
Informationen unter: www.bioeconomy-research-bw.de/mikroalgen

 

BIOMETHANOL AUS ABWASSER
In der Abwasserreinigung muss bislang eine beträchtliche Menge elektrischer Energie aufgewendet werden, um das Wasser von der organischen Schmutzfracht zu befreien, die ihrerseits selbst Energie enthält. An diesem Punkt setzt das im Rahmen der Fördermaßnahme ERWAS des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) durchgeführte interdisziplinäre Verbundprojekt Biomethanol an: Die im Abwasser enthaltene Energie soll sinnvoll genutzt werden, um so die Effizienz der Abwasserreinigung zu erhöhen. Dazu sollen in einer mikrobiellen Elektrolysezelle aus den organischen Bestandteilen des Abwassers Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasserstoff (H2) gewonnen und in einem nachgeschalteten Katalyseprozess zu Methanol umgesetzt werden. Methanol eignet sich als lager- und transportfähiger Energieträger und kann darüber hinaus auch als Grundstoff für weitergehende chemische Synthesen eingesetzt werden.

UNIVERSITÄT FREIBURG
Informationen unter: www.biomethanol.uni-freiburg.de

Elektromobilität und Fahrzeugleichtbau 

E-VOLUTION – AUF DEM WEG ZUM LEISTUNGSFÄHIGEN E-FAHRZEUG
Kunden haben hohe Erwartungen hinsichtlich Leistung, Reichweite, Ladezeiten und Alltagstauglichkeit eines Elektrofahrzeugs. Kern des Projekts e-volution ist es, Spitzentechnologie aus allen Segmenten der E-Fahrzeug-Forschung zusammenzuführen. Im Rahmen des Spitzenclusters Elektromobilität Süd-West integriert das vom BMBF geförderte Projekt Erkenntnisse aus verschiedenen Projekten des Clusters in einem Demonstrator. Ein wesentlicher Bestandteil ist die Erhöhung der Spannungsebene, was Funktions-, Bauraum- und Gewichtsvorteile verspricht. Es werden außerdem drei unabhängige Ladesysteme erforscht: induktives Laden, Gleichspannungsladen und Laden über den Stromumrichter. Bei letzterer Methode entfällt das Ladegerät, was zu weiteren Gewichts- und Kostenvorteilen führt. Insbesondere beim leichspannungsladen bietet die höhere Spannungsebene Potenziale zur Verkürzung der Ladezeiten.

CLUSTER ELEKTROMOBILITÄT SÜD-WEST
Informationen unter: www.emobil-sw.de

 

LEICHTBAU-KAROSSERIE FÜR DIE ELEKTROMOBILITÄT
Beim BMBF-Projekt SMiLE (Systemintegrativer Multi-Material-Leichtbau für die Elektromobilität) wird eine neuartige Leichtbau-Karosserie im Multi-Material-Design für die speziellen Anforderungen der Elektromobilität entwickelt. Der Einsatz neuer Werkstoffe und Werkstoffkombinationen zur Gewichtsoptimierung von funktionsintegrativen Fahrzeugkomponenten für innovative Strukturkonzepte von
Elektrofahrzeugen in Mischbauweise ist eines der Hauptanliegen des Projektes. Ziel ist es, sowohl mit thermoplastischen als auch duromeren Faserverbundkunststoffen sowie Nichteisenmetallen eine innovative, funktionale Gesamtkarosserie darzustellen, deren Materialmix in einer Vielzahl wirtschaftlicher Prozesse umsetzbar ist und die Integration neuartiger Energiespeicher ermöglicht. SMiLE verfolgt den Ansatz, die Basis für grundlegende und unternehmensübergreifende Innovationen zu gestalten – durch die Integration von namhaften Partnern aus Automobil- und Zuliefererindustrie sowie Universitäten, Hochschulen und Forschungsinstitutionen.

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR CHEMISCHE TECHNOLOGIE ICT
Informationen unter: www.ict.fraunhofer.de

Energieforschung 

ENERGIESPEICHERN MIT DER POWER-TO-GAS-TECHNOLOGIE
Die Einspeisung von Solar- und Windstrom in das Stromnetz unterliegt starken Schwankungen. Bis zur vollständigen Versorgung mit erneuerbarer Energie muss daher noch eine große Herausforderung bewältigt werden: die Speicherung von regenerativ erzeugtem Strom, um die Nachfrage von Industrie und privaten Haushalten zu decken und überschüssige Energie nicht ungenutzt zu lassen. Eine Lösung dieser Problematik verspricht „Powerto-Gas“ (P2G®). Bei der am ZSW entwickelten Technologie wird überschüssiger Ökostrom in Wasserstoff und in Methan umgewandelt. Wasserstoff und Methan können anschließend über Monate im Erdgasnetz verlustfrei und in großen Mengen gespeichert werden. Damit nutzt P2G® eine fertige Infrastruktur. Beide Gase lassen sich bei Bedarf wieder in Strom zurückwandeln oder auch direkt als Kraftstoff für Brennstoffzellen- bzw. Erdgasautos nutzen. So kann P2G® entscheidend zur Energiewende im Verkehr und zugleich zu einer stabilen Stromversorgung beitragen.

ZENTRUM FÜR SONNENENERGIE- UND WASSERSTOFF-FORSCHUNG BADEN-WÜRTTEMBERG (ZSW)
Informationen unter: www.zsw-bw.de

 

ENERGIEWENDEPLATTFORM 2.0
Das Energy Lab 2.0 beschleunigt die Energiewende, besonders die Integration erneuerbarer Energien bei der Stromerzeugung. Es erlaubt, neue Ansätze zur Stabilisierung der Energienetze realitätsnah zu erproben. Ein Anlagenverbund verknüpft elektrische, thermische und chemische Energieströme mit neuer Informations- und Kommunikationstechnologie. Das Projekt Energy Lab 2.0 ist eingebettet in die Energie-Forschungsstrategie der Helmholtz-Gemeinschaft. Dafür entstehen bis 2018 ein Simulations- und Kontrollzentrum sowie ein energie-technischer Anlagenverbund am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), ein Elektrolyse-Testzentrum am Forschungszentrum Jülich und eine Testanlage für Powerto-Heat-Konzepte am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart. In der Kombination ist diese Infrastruktur die erste ihrer Art in Europa.

KARLSRUHER INSTITUT FÜR TECHNOLOGIE (KIT)
Informationen unter: www.kit.edu

Industrie 4.0 

FORSCHUNGSFABRIK DER ZUKUNFT
Der Forschungsbereich arbeitet am grundlegenden Wandel des industriellen Produktionsprinzips, der Ablösung des bisherigen Fließbandprinzips durch die flexible, nachhaltige Produktion der Industrie 4.0. Künftig soll die intelligente, vollvernetzte Fabrik noch nachhaltiger und wirtschaftlicher arbeiten. Ein extrem wandlungsfähiger Produktionsprozess passt sich individuell an die Anforderungen volatiler Märkte, demografische Veränderungen und steigende Variantenvielfalt an. Die Montagelinie der Zukunft ist automatisiert und so flexibel, dass neue Entwicklungen sofort in die laufende Fertigung einfließen. Das Projekt ARENA2036 entwickelt dafür eine flexible Produktionsform mit Logistikmodulen jenseits der klassischen Bandmontage. Ausgestattet mit Mensch-Roboter-Kooperationen wird in der größten Forschungsfabrik Europas eine Musteranlage zur Produktion 4.0 entstehen.
Der Forschungscampus ARENA2036 in Stuttgart ist eine neue Kooperationsform, bei dem unterschiedliche Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft unter einem Dach Hand in Hand Zukunftsthemen zu Produktion und Leichtbau übergreifend und gemeinsam erforschen und erarbeiten.

UNIVERSITÄT STUTTGART
Informationen unter: www.arena2036.de

 

INGENIEURSTUDIUM DER ZUKUNFT
Das Labor für Fertigungs- und Informationsmanagement der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Mosbach ist eine moderne Modellfabrik mit realen und virtuellen Komponenten und Systemen zur Abbildung betrieblicher Prozesse in Produktion, Logistik und Kundenservice. Fachübergreifend wird das Zusammenspiel der verschiedenen Ingenieurdisziplinen Elektrotechnik, Informatik und Wirtschaftsingenieurwesen gelehrt. Außerdem wird es zur kooperativen Forschung mit den Partnerunternehmen genutzt. So wurde beispielsweise in Studienarbeiten ein Mechatronik-Trainingssystem von Bosch Rexroth durch eine Android-App erweitert, die Funktionalitäten zur Steuerung der Anlage und zusätzliche Visualisierung (Augmented Reality) bietet. Weitere Sensoren ermöglichen die Werkstückidentifikation mithilfe von NFC-Tags sowie die Positionsbestimmung auf dem Förderband.

DUALE HOCHSCHULE BADEN-WÜRTTEMBERG MOSBACH
Informationen unter: www.mosbach.dhbw.de

Leichtbau 

ZERSPANUNG IM LEICHTBAU
Das standortübergreifende Verbundprojekt SPANTEC-light wird durch das Landesprogramm Zentren für angewandte Forschung an Fachhochschulen seit 2012 gefördert und durch die Hochschule Aalen koordiniert. Zudem sind die Hochschulen Mannheim und Ulm sowie beratend Unternehmen aus der Industrie beteiligt. Im Fokus steht die Anwendung der Zerspanungstechnologie bei Leichtbaumaterialien wie Faserverbundwerkstoffen und Multimaterialverbünden. Deren Einsatz im Maschinen- und Automobilbau sowie bei Energietechnologien ermöglicht Einsparungen bei Gewicht und Energie und kann so einen maßgeblichen Beitrag zur Ressourcen- und Energieeffizienz leisten. Insbesondere sollen im Projekt die Zusammenhänge zwischen der Bearbeitung von Werkstoffen und den späteren Anwendungseigenschaften hergestellt werden.

HOCHSCHULEN AALEN, MANNHEIM UND ULM
Informationen unter: www.zafh-spantec.de

 

NEUE MATRIXSYSTEME
Im Projekt „FAST-Matrix“ arbeiten die Deutschen Institute für Textilforschung in Denkendorf gemeinsam mit der Hochschule Esslingen und neun Partnern aus der Industrie an einem neuen Verfahren zur Erzeugung faserverstärkter Verbundwerkstoffe mit thermoplastischer Matrix. Die Kernidee besteht darin, mittels neuartiger Katalysatormaterialien in verschiedenen Fertigungsverfahren ein recyclingfähiges Leichtbaumaterial zu entwickeln. Die Werkstoffe bestehen aus Fasern und dem sie umgebenden Matrixmaterial. Als Matrix werden thermoplastische Polyamid-Kunststoffe verwendet, um den Fertigungsprozess zu verbessern: Das Material hat geringe Viskosität, kann schnell und zuverlässig Faseroberflächen benetzen und komplexe Geometrien von Formteilen füllen. Die Aushärtung der Matrix beginnt erst dann, wenn die Fasern vollständig umschlossen sind: Dies ist eine der wichtigsten Voraussetzungen für optimale Haftung zwischen Faser und Matrix in hochfesten Verbundwerkstoffen. Das Projekt testet die Eignung verschiedener Matrixsysteme für den Einsatz in unterschiedlichen Fertigungsverfahren.

INSTITUT FÜR TEXTILCHEMIE UND CHEMIEFASERN DER DEUTSCHEN INSTITUTE FÜR TEXTIL- UND FASERFORSCHUNG DENKENDORF (ITCF)
Informationen unter: www.itcf-denkendorf.de

Luft- und Raumfahrttechnik 

ALTERNATIVE TREIBSTOFFE FÜR DIE LUFTFAHRT
Synthetische Alternativen auf Basis von Kohle, Erdgas oder Biomasse sollen in Zukunft schrittweise das Kerosin in der Luftfahrt ersetzen. Diese alternativen Treibstoffe besitzen das Potenzial, eine umwelt- und klimaschonende Entwicklung des Luftverkehrs zu unterstützen. Sie können so hergestellt werden, dass sie in puncto Umweltfreundlichkeit und technischer Merkmale dem Kerosin sogar überlegen sind. Das DLR-Institut für Verbrennungstechnik in Stuttgart erforscht unter anderem die Eigenschaften dieser neuen Treibstoffe und entwickelt Technologien und Design-Werkzeuge, um flüssige und gasförmige alternative Brennstoffe in Gasturbinenbrennkammern sauber und effizient nutzen zu können. Gemeinsam mit Partnern untersucht das DLR auch in Flugversuchen, wie sich mit alternativen Brennstoffen die Klimawirkung des Luftverkehrs reduzieren lässt.

DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT E. V. (DLR)
Informationen unter: www.dlr.de

 

Elektrische Antriebe - heute in Kleinflugzeugen, morgen im Linienflug
Dass bemanntes elektrisches Fliegen für Kleinflugzeuge machbar ist, zeigte das Institut für Flugzeugbau der Universität Stuttgart bereits 2011 mit dem Erstflug des batteriebetriebenen e-Genius. Mit Forschungs- und Rekordflügen konnte das e-Genius-Team seitdem als Vorreiter für den kommerziellen Kleinflugzeugbau zeigen, wie leise, kostengünstig, komfortabel und umweltfreundlich ein dezidiert dafür ausgelegtes Elektroflugzeug betrieben werden kann. Allerdings kann das rein batteriegetriebene Antriebskonzept mit der limitierten Energiedichte moderner Lithium-Ionen-Batterien bei heutigem Stand der Technik nicht auf große Verkehrsflugzeuge skaliert werden. Ähnlich wie im Automobilbereich setzen die Forscher am IFB mit dem e-Genius als Erprobungsplattform daher heute auf hybride Antriebssysteme und neue Konzepte der Antriebsintegration, um den Einsatz dieser neuen Technologien auch in Großflugzeugen vorzubereiten.

INSTITUT FÜR FLUGZEUGBAU DER UNIVERSITÄT STUTTGART
Informationen unter: www.ifb.uni-stuttgart.de/egenius

Medizinische Forschung und Medizintechnik 

DAS SCHNELLSTE NANOSKOP DER WELT
Forscher um Stefan Hell am Deutschen Krebsforschungszentrum konnten die Aufnahmegeschwindigkeit der besonders hochauflösenden optischen Mikroskopie, der sogenannten STED-Nanoskopie, extrem steigern. Hell war 2014 für die Entwicklung dieser ultrahochauflösenden Lichtmikroskopie mit dem Nobelpreis ausgezeichnet worden. Kürzlich demonstrierten er und sein Team mit dem Verfahren erstmals Aufnahmen von bis zu 1.000 Bildern pro Sekunde. Damit sind hochauflösende Videos mit Zeitschritten von Millisekunden möglich, zum Beispiel von Transportvorgängen in lebenden Nervenzellen und von HIV-Partikeln während der Aufnahme in die Zelle. Eine hohe zeitliche Auflösung ist immer dann wichtig, wenn Vorgänge so schnell ablaufen, dass nur mit einer ganzen Serie von Bildern zu erkennen ist, was im Detail vor sich geht. Die konsequente Weiterentwicklung von STED und verwandten Technologien sowie ihre Anwendung in der medizinischen Forschung sind Hauptziel der Abteilung Optische Nanoskopie am Heidelberger DKFZ. Stefan Hell ist außerdem Direktor am Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen.

DEUTSCHES KREBSFORSCHUNGSZENTRUM STIFTUNG DES ÖFFENTLICHEN RECHTS (DKFZ)
Informationen unter: www.dkfz.de

 

MIKROIMPLANTATE GEGEN DIABETES
Bioelektronische Mikroimplantate können das Nervensystem lokal elektrisch stimulieren und dadurch zur Behandlung von Schmerzen, Migräne und Depression eingesetzt werden, aber auch bei Diabetes oder Bluthochdruck wirksam sein. Sie stehen jedoch noch ganz am Anfang ihrer Entwicklung. Ein Forschungsverbund aus vier Instituten der Innovationsallianz Baden-Württemberg (innBW) will das jetzt mit dem Forschungsprojekt „innBW implant” weiter vorantreiben. Ziel ist, möglichst kleine, flexible und elektrisch aktive Implantate mit integrierter Sensorik und Aktorik aufzubauen, die geeignet sind, krankheitsrelevante Signale zu messen und therapeutisch wirksam zu modulieren. Sie sollen insbesondere bei der Behandlung von Stoffwechselerkrankungen wie Diabetes und zur Diagnostik, Therapie und Rehabilitation von Hirnerkrankungen eingesetzt werden.

INNOVATIONSALLIANZ BADEN-WÜRTTEMBERG,
NMI NATURWISSENSCHAFTLICHES UND MEDIZINISCHESINSTITUT AN DER UNIVERSITÄT TÜBINGEN
Informationen unter: www.innbw.de

Geistes- und Sozialwissenschaften 

INTERGENERATIONALE INTEGRATION VON MIGRANTEN
Der Anteil von Migranten und ihren Nachkommen in der Bevölkerung Europas wächst. Ihre soziale Integration in zunehmend heterogene Gesellschaften stellt eine soziale Herausforderung auf der politischen Agenda dar. Vieles deutet darauf hin, dass die Integration der Migranten und ihrer Nachkommen aufgrund struktureller Nachteile, sozialer Segmentierung und kultureller Differenzen in vielen europäischen Ländern mit Schwierigkeiten verbunden ist. In einigen Ländern gibt es aber auch Erfolgsgeschichten bei manchen ethnischen Gruppen. Die Ursachen und Mechanismen hinter diesen gruppen- und länderspezifisch diversen
Ergebnissen und den unterschiedlich verlaufenden Prozessen der intergenerationalen Integration und ihrem
komplexen Zusammenspiel wird im Mannheimer Lehrstuhl für Allgemeine Soziologie im Rahmen des Projekts
„Children of Immigrants Longitudional Survey“ erforscht. Das Projekt untersucht die Integration von Migranten der zweiten Generation in Deutschland, den Niederlanden, Schweden und England. Es ist die erste vollstandardisierte Längsschnittstudie zu diesem Thema in Europa und diese wird im Rahmen des NORFACE-Programms gefördert.

UNIVERSITÄT MANNHEIM
Informationen unter: www.cils4.eu

 

INTERNATIONALEINTERNATIONALE GERICHTSBARKEIT UND DEMOKRATIE
Die Entwicklung internationaler Gerichte ist eine der markantesten Neuerungen der letzten Jahrzehnte. Sie geht mit einem qualitativen Wandel einher: Internationale Gerichte legen nicht nur im Einzelfall Streit bei, sondern arbeiten an der Weiterentwicklung des Rechts. Daher bedürfen sie einer Rechtfertigung in demokratischer Hinsicht. Das Projekt „In wessen Namen? Eine Bestandsaufnahme der internationalen Gerichtsbarkeit im Lichte des demokratischen Prinzips“ entwickelt ein Verständnis richterlicher Entscheidung als Ausübung öffentlicher Gewalt und entfaltet die Probleme ihrer Rechtfertigung, weil ihr Handeln nicht in eine funktionstüchtige Legislative eingebettet ist und sich das Recht so von der Politik abkoppelt. Weiter skizziert es Strategien des Umgangs und zeigt, dass der normative Fluchtpunkt der Fortentwicklung der internationalen Gerichtsbarkeit die sie tragenden Völker, aber auch die Idee des Weltbürgers sein sollten.

MAX-PLANCK-INSTITUT FÜR AUSLÄNDISCHES ÖFFENTLICHES RECHT UND VÖLKERRECHT
Informationen unter: www.mpil.de

Baden-Württemberg International

Haus der Wirtschaft
Willi-Bleicher-Strasse 19
D-70174 Stuttgart
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Fax: (++49) 711 / 2 27 87 - 72