Fraunhofer-Jahresbericht 2020

Jahresbericht 2020: Für eine sichere Zukunft: Resilienz durch Innovation
Bericht des Vorstands
Der Vorstand
Lagebericht 2020
Bericht des Senats zum Geschäftsjahr 2020
Im Fraunhofer-Senat
Aus der Fraunhofer-Forschung
Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung
Neue Initiativen und Infrastrukturen
Projekte und Ergebnisse 2020
Auszeichnungen 2020
Menschen in der Forschung
Unternehmen im Fraunhofer-Umfeld
Finanzen
Bilanz zum 31. Dezember 2020
Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020
Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung
Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen
Auszüge aus dem Anhang 2020
Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers
Service
Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft
Mitglieder, Organe, Gremien
Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen
Fraunhofer Deutschland
Fraunhofer International
Impressum

Die Fraunhofer-Gesellschaft Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist die weltweit führende Organi- sation für anwendungsorientierte Forschung. Mit ihrer Fokussierung auf zukunftsrelevante Schlüsseltechnologien sowie auf die Ver- wertung der Ergebnisse in Wirtschaft und Industrie spielt sie eine zentrale Rolle im Innovationsprozess. Sie ist Wegweiser und Impulsgeber für innovative Entwicklungen und wissenschaftliche Exzellenz. Mit inspirierenden Ideen und nachhaltigen wissenschaftlich- technologischen Lösungen fördert die Fraunhofer-Gesellschaft Wissenschaft und Wirtschaft und wirkt mit an der Gestaltung unserer Gesellschaft und unserer Zukunft. Interdisziplinäre Forschungsteams der Fraunhofer-Gesellschaft setzen gemeinsam mit Vertragspartnern aus Wirtschaft und öffentlicher Hand originäre Ideen in Innova- tionen um, koordinieren und realisieren systemrelevante, forschungspolitische Schlüssel- projekte und stärken mit werteorientierter Wertschöpfung die deutsche und europäische Wirtschaft. Internationale Kooperationen mit exzellenten Forschungspartnern und Unternehmen weltweit sorgen für einen direkten Austausch mit den einflussreichsten Wissenschafts- und Wirtschaftsräumen. Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 75 Institute und Forschungseinrichtungen. Rund 29 000 Mit arbeiterinnen und Mitarbeiter, überwie- gend mit natur- oder ingenieurwissenschaft- licher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 2,8 Milliarden Euro. Davon fallen 2,4 Milliarden Euro auf den Leis- tungsbereich Vertragsforschung. Rund zwei Drittel davon erwirtschaftet Fraunhofer mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Rund ein Drittel steuern Bund und Länder als Grund- finanzierung bei, damit die Institute schon heute Problem lösungen entwickeln können, die in einigen Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft entscheidend wichtig werden. Die Wirkung der angewandten Forschung geht weit über den direkten Nutzen für die Auftraggeber hinaus: Fraunhofer-Institute stärken die Leistungsfähigkeit der Unter- nehmen, verbessern die Akzeptanz moderner Technik in der Gesellschaft und sorgen für die Aus- und Weiterbildung des dringend benötigten wissenschaftlich-technischen Nachwuchses. Hoch motivierte Mitarbeiterinnen und Mit- arbeiter auf dem Stand der aktuellen Spitzen- forschung stellen für uns als Wissenschafts- organisation den wichtigsten Erfolgsfaktor dar. Fraunhofer bietet daher die Möglichkeit zum selbstständigen, gestaltenden und zugleich zielorientierten Arbeiten und somit zur fachlichen und persönlichen Entwicklung, die zu anspruchsvollen Positionen in den Instituten, an Hochschulen, in Wirtschaft und Gesellschaft befähigt. Studierenden eröffnen sich aufgrund der praxisnahen Ausbildung und des frühzeitigen Kontakts mit Auftraggebern hervorragende Einstiegs- und Entwicklungs- chancen in Unternehmen. Namensgeber der als gemeinnützig anerkann- ten Fraunhofer-Gesellschaft ist der Münchner Gelehrte Joseph von Fraunhofer (1787–1826). Er war als Forscher, Erfinder und Unternehmer gleichermaßen erfolgreich. Stand der Zahlen: Januar 2021 www.fraunhofer.de

Grußwort Sehr geehrte Damen und Herren, das Jahr 2020 war geprägt von den großen Anstrengungen, die COVID-19-Pandemie zu bewältigen. Fraunhofer stellte sich den Her- ausforderungen mit Engagement, Kreativität und Beharrlichkeit – in dem Bewusstsein, dass wir mit unserer Arbeit einen erheb - lichen Beitrag zum erneuten Hochfahren, zur Neuausrichtung und zum Ausbau der Widerstandsfähigkeit der Wirtschaft in den kommenden Jahren leisten werden. Im vergangenen Jahr konnte die Fraunhofer- Gesellschaft mit vereinten Kräften und mit Unterstützung durch Bund, Länder und Europäische Union ihre Funktion als führende Organisation der angewandten Forschung behaupten und festigen. Mit einem Finanz- volumen von rund 2,8 Milliarden Euro wurde eine stabile und kompetenzerhaltende Ent- wicklung erzielt. Der Umfang der Vertrags- forschung lag bei 2,4 Milliarden Euro. Rund 600 Patente wurden durch Fraunhofer ange- meldet und mehr als 20 Spin-off-Unternehmen gegründet – weitere Belege für unseren anhaltenden Erfolg auch in schwieriger Zeit.

Kompetenz, Kapazität und die Arbeitsfähigkeit von Instituten und Zentrale blieben während der Pandemie erhalten. Die Basis für diese Stabilität bilden die rund 29 000 Mitarbeiten- den und Führungskräfte, die hoch motiviert und mit beeindruckender Entschlossenheit wissenschaftlich, organisatorisch und admi- nistrativ jeden Tag mit vollem Einsatz dafür arbeiten. Ich darf mich bei dem Kollegium im Namen des gesamten Vorstands für den exzellenten Beitrag ganz herzlich bedanken! Die Pandemie ist für uns nach wie vor eine Bewährungsprobe, denn um unsere Rolle als Garant für die Technologieführerschaft und Technologiesouveränität Deutschlands und Europas in vollem Umfang wahrzuneh- men, müssen wir auch selbst ein hohes Maß an Resilienz aufweisen. Resilienz bedeutet Widerstandskraft, verbunden mit der Fähigkeit zur Erholung und zur Nutzung einer Krise zur Weiterentwicklung durch Innovation. Dies ist von großer Bedeutung für das Wohlergehen aller Menschen in einem Unternehmen, für die Unternehmen selbst, für Regionen, Nationen und die ganze Gesellschaft. Wir räumen dem Thema Resilienz als entscheidendem Faktor im internationalen Wettbewerb daher in unserer Arbeit hohe Priorität ein und haben ihm in diesem Jahresbericht einen ausführlichen Bericht gewidmet. Um die Leistungsfähigkeit der Fraunhofer- Gesellschaft auf Dauer zu erhalten und weiter auszubauen, folgen wir den Empfehlungen der vom Vorstand eingesetzten Zukunfts- kommission zu strategischen Weichenstel- lungen. Dazu gehört die Weiterentwicklung der wissenschaftlichen Exzellenz durch kompetenzorientierte Verbünde ebenso wie die Definition systemrelevanter Forschungs- schwerpunkte in Gestalt der Fraunhofer Strategischen Forschungsfelder (FSF). Mit leitmarktorientierten Allianzen verfolgen wir zudem das Ziel, Branchen mit hoher Relevanz für die Innovationskraft Deutschlands und Europas direkt zu adressieren und System- lösungen anzubieten. Wir stehen im Wissenschaftssystem weiterhin für Exzellenz in der Forschung und im Transfer der Ergebnisse in die Praxis mit dem Ziel einer nachhaltigen, an Kreislaufwirtschaft, Ressour- ceneffizienz und Bioökonomie orientierten Industriegesellschaft. Zu den wichtigsten Zielen unserer Arbeit gehört auch eine für alle bezahlbare Gesundheitsversorgung. Und wir tragen Erhebliches zur Vollendung der Energiewende bei – drei Ziele, die wir ver- stärkt mithilfe von drei einschlägig orientierten neuen Fraunhofer-Verbünden verfolgen. Bei den für die Neuorientierung der Energiever- sorgung nötigen Wasserstofftechnologien ist Fraunhofer ausgewiesener Kompetenzträger und betreibt intensiv die Weiterentwicklung und Umsetzung in Anwendungsfelder. Das Ziel einer gesteigerten digitalen Wert- schöpfung verfolgen wir in dem Wissen, dass Datensicherheit und die damit verbundene Datensouveränität unbedingte Voraussetzung für eine breite Akzeptanz dieser Techno- logien sind. Ebenso wichtig ist Digitaltechnik natürlich auch für die erwähnte Resilienz und die Sicherheit der gesamten Gesellschaft, da praktisch alle relevanten Infrastrukturen heute funktionell auf digitalen Techniken basieren. Mit New-Work-Elementen gestalten wir zudem ein flexibles, kooperatives, partizi patives und kundenorientiertes Arbeits- und Forschungsumfeld für selbstbestimmte Mitarbeitende – in dem Wissen, dass unsere Attraktivität auf dem Markt für hoch quali- fizierte Arbeitskräfte ebenso wie die gleich- bleibend hohe Motivation der ganzen Belegschaft entscheidende Erfolgs- und Stabilitätsfaktoren für uns sind. Wir bedanken uns für das in der Krisenzeit konstante Vertrauen unserer Partner aus Politik, Wirtschaft und Gesellschaft und freuen uns über eine weiterhin auf gemein- samen Werten und Zielen beruhende, fruchtbare Zusammenarbeit. Ihr Reimund Neugebauer Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft

Inhalt Bericht des Vorstands � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 6 Der Vorstand. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Lagebericht 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Bericht des Senats zum Geschäftsjahr 2020. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Im Fraunhofer-Senat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Aus der Fraunhofer-Forschung � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 48 Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 Neue Initiativen und Infrastrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 Projekte und Ergebnisse 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Auszeichnungen 2020. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Menschen in der Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Unternehmen im Fraunhofer-Umfeld. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Finanzen � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 134 Bilanz zum 31. Dezember 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung . . . . . . . . . . . . . . . 140 Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Auszüge aus dem Anhang 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers . . . . . . . . . . . . . . . 149 Service � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 152 Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Mitglieder, Organe, Gremien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Fraunhofer Deutschland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 Fraunhofer International . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Impressum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166

Bericht des Vorstands I Der Vorstand Andreas Meuer Alexander Kurz Andreas Meuer ist seit 1992 in ver schiedenen leitenden Positionen in der Zentrale der FraunhoferGesellschaft tätig, zuletzt als Direktor für Finanzen, Rechnungswesen und Wirtschaftsplan. Seit Anfang 2018 ist er Mitglied des FraunhoferVorstands. Dipl.Kfm. Andreas Meuer Vorstand für Finanzen und Digitalisierung Alexander Kurz arbeitete nach seiner juristischen Ausbildung als Rechts anwalt und in Management und Vorstandspositionen für große Forschungs organisationen wie das CERN in Genf und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Seit 2011 ist er als Fraunhofer Vorstand tätig. Prof. Dr. rer. publ. ass. iur. Alexander Kurz Vorstand für Personal, Recht und Verwertung 9

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Lagebericht 2020 Strategie und Rahmenbedingungen Profil der Fraunhofer-Gesellschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Chancen aus Strategischen Initiativen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Wissenschaftspolitische Rahmenbedingungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Wirtschaftliche Entwicklung Finanzvolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Vertragsforschung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Zusätzliche Forschungsförderung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Ausbauinvestitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Vermögens- und Finanzlage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Beteiligungen und Ausgründungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Internationales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Schutzrechtsverwertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Aspekte der Corporate Responsibility Verantwortung der Fraunhofer-Gesellschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Forschung zum Nachhaltigkeitsmanagement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 Diversity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Ressourcen – Mobilität und Abfallaufkommen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 Risiken und Ausblick Risikomanagement und Risiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 10

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Eckdaten: Entwicklung der Fraunhofer-Gesellschaft 2020 in Mio € Finanzvolumen Vertragsforschung Zusätzliche Forschungsförderung Ausbauinvestitionen Finanzvolumen nach Haushalt Betriebshaushalt Investitionen 1 Projekterträge Vertragsforschung darin Wirtschaftserträge darin Öffentliche Erträge 2 Zusätzliche Forschungsförderung Ausbauinvestitionen Ausländische Projektvolumina 3 2019 2760 2295 159 306 2760 2279 481 1756 1549 724 825 79 128 296 2020 2832 2398 164 270 2832 2357 475 1716 1553 658 895 76 87 276 +72 +103 +5 –36 +72 +78 –6 –40 +4 –66 +70 –3 –41 –20 Veränderung +3 % +4 % +3 % –12 % +3 % +3 % –1 % –2 % +0 % –9 % +8 % –4 % –32 % –7 % 1 Laufende Investitionen in der Vertragsforschung und zusätzlichen Forschungsförderung sowie Ausbauinvestitionen. 2 Beinhaltet Bund, Länder, EU und sonstige Erträge. 3 Ohne Lizenzerträge und ohne Erträge der selbstständigen Auslandsgesellschaften mit Dritten (2020: 24 Mio €). 11

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Strategie und Rahmenbedingungen Profil der Fraunhofer-Gesellschaft Die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. wurde 1949 gegründet und betreibt als gemeinnütziger Verein anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung zum Nutzen der Wirtschaft und zum Vorteil der Gesellschaft. Die Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. In deutschlandweit 75 Fraunhofer-Instituten und -Einrich- tungen erarbeiten rund 29 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter ein jährliches Finanzvolumen von 2,8 Mrd €. Davon entsteht mit 2,4 Mrd € ein Großteil im Kernbereich Vertragsforschung. Rund zwei Drittel davon erwirtschaftet Fraunhofer mit Aufträgen aus der Industrie und mit öffentlich finanzierten Forschungsprojekten. Rund ein Drittel steuern Bund und Länder als Grundfinanzierung bei, damit die Institute schon heute Problem lösungen entwickeln können, die in einigen Jahren für Wirtschaft und Gesellschaft entscheidend wichtig werden. Auf Ebene der Gesamtorganisation identifiziert Fraunhofer innovative Geschäftsfelder und Technologietrends mit großem Marktpotenzial sowie hoher gesellschaftlicher Relevanz und entwickelt sie über interne Forschungsprogramme weiter. Die einzelnen FraunhoferInstitute entwickeln ihre Geschäftsfelder und Kernkompetenzen auf Basis ihres unmittel- baren Marktkontakts und ihrer Vernetzung mit der wissen- schaftlichen Fachwelt. Sie werden betriebswirtschaftlich als Profitcenter geführt, sind rechtlich aber nicht selbstständig. Zur Abstimmung institutsübergreifender FuE-Strategien organisierten sich fachlich verwandte Fraunhofer-Institute in der Vertragsforschung bis zum Bilanzstichtag in sieben FraunhoferVerbünden: Innovationsforschung – INNOVATION IUK-Technologie Life Sciences Light & Surfaces Mikroelektronik Produktion Werkstoffe, Bauteile – MATERIALS 12 Zur Schärfung des Fraunhofer-Kompetenzprofils und Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit wurde die Verbundstruktur zum 1. Januar 2021 angepasst (vgl. Abschnitt »Chancen aus Strate- gischen Initiativen« und Abschnitt »Ausblick«). Darüber hinaus kooperieren Institute oder Abteilungen von Instituten mit unterschiedlichen Kompetenzen in Fraunhofer- Allianzen, um ein bestimmtes Geschäftsfeld gemeinsam zu bearbeiten und zu vermarkten. Chancen aus Strategischen Initiativen Ende 2019 hat die Fraunhofer-Zukunftskommission, bestehend aus dem Vorstand, 12 Institutsleitungen und Führungskräften aus der Zentrale, ihre Empfehlungen für Anpassungen des Managements und der Strukturen von Fraunhofer vorgelegt. Ausgehend davon beschloss der Fraunhofer-Vorstand im Januar 2020 strategische Weichenstellungen, um die Zukunfts- fähigkeit von Fraunhofer zu sichern. Das Wachstum von Fraunhofer und die damit einhergehende dynamische Erweiterung des FuE-Portfolios in Breite und Tiefe erfordert dessen Weiterentwicklung sowohl auf der Corporate- als auch der Verbundebene. Den Verbünden kommt dabei künftig die Aufgabe zu, sowohl die Kohärenz der über die Institute verteilten Forschungsaktivitäten zu sichern als auch die wissenschaftliche Exzellenz der Fraunhofer- Gesellschaft nach außen darzustellen. Im Jahr 2020 hatte das Projekt »Kompetenzorientierte Verbünde« das Ziel, die aktuellen Kompetenzen der Verbünde gleichartig dar- zustellen und ein umfassendes Fraunhofer-Kompetenzportfolio zu generieren. Durch Profilschärfung und Neuzuschnitt der Verbundstrukturen sowie weitere Verbundgründungen wird eine strategische Stärkung im Hinblick auf die Zukunftsfelder erwartet. Unter anderem wird der Verbund »Life Sciences« in den drei neuen Verbünden »Energietechnologien und Klimaschutz«, »Ressourcentechnologien und Bioökonomie« und »Gesundheit« aufgehen. Seit über 15 Jahren führen die Fraunhofer-Institute regel- mäßig standardisierte Strategieprozesse zur Anpassung ihrer Forschungsfelder und Stärkung ihrer Ausrichtung durch. Diese Prozesse wurden 2020 modifiziert, um übergreifende Kooperationen zu stärken, die Erwartungen der Stakeholder besser zu berücksichtigen und den nachfrage orientierten

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Kompetenzaufbau qualitätszusichern. Der Fraunhofer- Strategieprozess ist durch eine schlanke und flexible Hand- habung sowie eine iterative Planung zwischen Instituts- und Abteilungsleitungen bzw. zwischen den Hierarchieebenen gekennzeichnet. Die Verknüpfung unterschiedlicher Hierarchie- ebenen bietet dabei auch Chancen zur Strategieentwicklung über Institutsgrenzen hinaus. Eine zentrale Transferstruktur bilden die Leistungszentren, die vor allem FuE-Angebote in technologischen Schlüsselfeldern für kleine und mittlere Unternehmen zur Verfügung stellen. 2020 bestanden noch 16 der ursprünglich 17 Leistungs zentren, da das Leistungszentrum »Sicherheit und Datenschutz in der digitalen Welt« (Darmstadt) bereits 2019 in das Nationale Forschungszentrum für angewandte Cybersicherheit ATHENE überführt worden war. Mit der Entwicklung der Fraunhofer Strategischen Forschungsfelder (FSF) strebt Fraunhofer insbesondere für zukunftsweisende Forschungsfelder mit hohem Verwer- tungspotenzial die Themenführerschaft an. Folgende Themen werden dabei verfolgt: Bioökonomie Intelligente Medizin Künstliche Intelligenz Next-Generation Computing Quantentechnologien Ressourceneffizienz und Klimatechnologien Wasserstofftechnologien Grundlage für die Auswahl dieser 2020 etablierten FSF waren systematische Foresight- und Technology-Intelligence- Prozesse unter Einbeziehung von Analysen der Institute aus dem Verbund Innovationsforschung. Das Vorgehen umfasste u. a. Wettbewerbsanalysen, Crowd-Research-Aspekte und Data-Science-Methoden. Als Kriterien wurden vor allem die Relevanz für Wirtschaft (insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen, KMU) und Gesellschaft, wissenschaftliche Exzellenz und strategische Priorität herangezogen. Um die anwendungsnahe Forschung im Quanten computing voranzutreiben, wurde das zentral koordinierte »Fraunhofer Kompetenznetzwerk Quantencomputing« gegrün- det. Herz des Netzwerks ist der Quantencomputer IBM Q System One, der in Ehningen in Baden-Württemberg ins- talliert wird und exklusiv von der Fraunhofer-Gesellschaft und ihren Partnern genutzt werden kann. Der Quanten- computer ist seit Anfang 2021 in Betrieb und wird unter deutscher Gesetzgebung betrieben – im Hinblick auf Daten- schutz und IP- Sicherung ein wichtiger Vorteil. Bereits seit April 2020 besteht Cloud-Zugriff auf IBM-Quantencom- puter in den USA. Orga nisiert ist das Netzwerk in derzeit sieben regionalen Kompetenzzentren mit jeweils eigenen Forschungsschwerpunkten. Diese Regionalzentren arbeiten eng mit Partnern und Kunden aus Forschung und Industrie zusammen. Die Fraunhofer-Gesellschaft forciert mit der Innovationsplatt- form »Sustainable Subsea Solutions ISSS« die prominente Positionierung des Themas auf europäischer Ebene. Die Vision von ISSS ist die nachhaltige Nutzung der Weltmeere, um die Nahrungsmittel- und Ressourcensouveränität Deutschlands und der EU zu gewährleisten und gleichzeitig die Ozeane als zentrales Element des globalen Ökosystems zu schützen. ISSS fokussiert insbesondere auf Aquakulturen für Nahrungsmittel, Tierfutter, Pharmazeutika und Kosmetika sowie auf maritime Offshore-Energiegewinnung. Auch die Bereinigung der Meere sowohl von Mikro- und Makroplastik als auch von Munitions- altlasten sind Ziele der ISSS. Dazu werden zuverlässige und digitale Unterwassertechnologien als Enabler-Technologien für die maritime Wirtschaft entwickelt. Das ISSS-Konsortium umfasst aktuell neben Fraunhofer sieben weitere anwendungs- nahe europäische Forschungseinrichtungen. Die Bundesregierung hat im Zukunftspakt ihres Eckpunkte- papiers »Corona-Folgen bekämpfen, Wohlstand sichern, Zukunftsfähigkeit stärken« als Reaktion auf die aktuelle Krise beschlossen, die außeruniversitären Forschungseinrichtungen zu unterstützen, um den Abbruch laufender Forschungs- arbeiten zu verhindern. Dazu hat der Fraunhofer-Vorstand im Mai 2020 das »FraunhoferInnovationsprogramm« initiiert. Dieses soll innovative Vorhaben institutsübergreifend struktu- rieren, Kompetenzen adressieren, die aufgrund der aktuellen wirtschaftlichen Krise besonders betroffen sind und einen Mehrwert zur Zukunftssicherung der Institute sowie zur Unter- stützung des Wiederanfahrens der Wirtschaft leisten. Innerhalb weniger Wochen wurden Konsortien aufgesetzt, die gemein- same Initiativen mit hohem Synergiepotenzial in Forschungs- feldern wie etwa Green ICT, Trusted Electronics oder Digitale Pharmaproduktion gestartet haben. Die Mittel wurden in zwei Tranchen an 13 Projekte vergeben. Zukunftstechnologien zum Aufbau und Erhalt der technologischen Souveränität in global verflochtenen Liefer- und Wertschöpfungsketten stehen dabei ebenso im Fokus wie Technologien im Bereich von Klimaneutralität und Ressourcenkreisläufen. Insgesamt ist die Anzahl der Institutsleitungen und weiteren Führungskräfte von Fraunhofer mit einer Anbindung an eine Universität oder Fachhochschule seit 2016 von 221 auf 263 im Jahr 2020 gestiegen. Dabei wurden durch das Fraunhofer-Personal Lehrtätigkeiten von rund 9200 Semester- wochenstunden erbracht. Hierdurch leistet die Fraunhofer- Gesellschaft einerseits einen wichtigen Beitrag zur Qualifika- tion im tertiären Bildungsbereich und transferiert andererseits aktuelles Wissen aus der anwendungsorientierten Forschung zu den Studierenden. 13

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 14 Wissenschaftspolitische Rahmenbedingungen Fraunhofer ist über ihren Präsidenten in den beiden wich- tigsten Beratergremien der Bundesregierung zu Forschung und Innovation vertreten: im Hightech-Forum und im Innovationsdialog. Das in Co-Vorsitz von Prof. Dr. Reimund Neugebauer und BMBF-Staatssekretär Christian Luft geleitete Hightech Forum berät mit Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft die Bundesregierung bei der Umsetzung der Hightech-Strategie 2025. Die 2020 veröffent- lichten Empfehlungspapiere beraten die Bundesregierung zu den Themen »Agilität im Innovationssystem – der Staat als Akteur«, »Zukunft der Wertschöpfung«, »Nachhaltigkeit im Innovationssystem«, »Innovation und Qualifikation«, »Offene Wissenschaft und Innovation« und »Bio-IT-Innovationen«. In seinen Anfang Juni 2020 veröffentlichten »Sieben Leit- linien für neues Wachstum nach der Corona-Krise« weist das Hightech-Forum außerdem auf die historische Chance hin, mit dem Konjunktur- und Zukunftspaket der Bundesregierung eine grundlegende Transformation in Richtung eines neuen und qualitativen Wachstums anzustoßen. Bei der Vorstellung und Diskussion der Empfehlungspapiere in der Runde der Staatssekretärinnen und Staatssekretäre aller Bundesressorts sowie bei parlamentarischen Veranstal- tungen mit Mitgliedern des Deutschen Bundestags kamen die Mit glieder des Beratungsgremiums ins Gespräch mit der politischen Exekutive und Legislative. Im April 2021 wird das Hightech-Forum seine abschließenden Empfehlungen für eine Weiterentwicklung der aktuellen Hightech-Strategie in der kommenden Legislaturperiode an Bundesministerin Anja Karliczek überreichen. In einer inter- aktiven Konferenz im Stil eines TV-Magazins werden die Themen Resilienz und Offenheit, die Förderung innovativer Kräfte in Deutschland sowie Ko-Kreation für eine nachhaltige Innovationsstrategie breit diskutiert. Der Innovationsdialog unter Leitung der Bundeskanzlerin dient der Bundesregierung als unabhängiges, vertrauliches Beratungsgremium zu innovationspolitischen Zukunftsfra- gen. Im Juni 2020 trafen Bundeskanzlerin Angela Merkel und weitere Kabinettsmitglieder in virtueller Runde mit dem Steuerkreis zusammen, dem auch Professor Neugebauer angehört. Auf dem Programm standen »Innovationen für einen europäischen Green Deal«. Die Dialogrunde fokussier- te grüne Innovationen als Treiber für die Transformation der Industrie sowie Instrumente für nachhaltige Investitionen und unternehmerisches Handeln. Zentrale Fraunhofer-Themen felder waren dabei die biologische Transformation und Wasserstoff als Schlüsselelemente für die nachhaltige Umgestaltung des Wirtschaftssystems im Sinne eines Green Deal.

Hauptthema des jüngsten Spitzentreffens im Januar 2021 war die »Resilienz von Lieferketten und Wertschöpfungsnetz- werken«. Die Teilnehmenden der Dialogrunde berieten sich vor dem Hintergrund der SARS-CoV-2-Pandemie zur Resilienz wirtschaftlicher Strukturen, um Wertschöpfung und Beschäf- tigung langfristig abzusichern und um die Handlungsfähigkeit Deutschlands und der EU in Krisen zu garantieren. Darüber hinaus standen die Kernelemente der Quantencomputing- Roadmap im Mittelpunkt der innovationspolitischen Debatte. Zur Abschlusssitzung der 19. Legislaturperiode, die voraus- sichtlich im Juli 2021 stattfinden wird, richtet sich der Blick nach vorn – auf Weiterentwicklungsperspektiven für das deutsche Innovationssystem sowie auf die Überführung exzellenter Ideen aus Forschung und Entwicklung in tragfähige und international wettbewerbsfähige Geschäftsmodelle. Am 3. Juni 2020 wurde zur Überwindung der Corona-Krise ein umfangreiches Konjunktur und Zukunftspaket der Bundesregierung mit insgesamt 130 Mrd € auf den Weg gebracht. Im Zuständigkeitsbereich des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gelten insbesondere die Wasserstofftechnologie mit 7 Mrd €, die Quantentechnologie mit 2 Mrd € und die Künstliche Intelligenz (KI) mit zusätzlichen 2 Mrd € als die großen Zukunftsfelder. Zusätzlich werden forschende Unternehmen durch eine Verdopplung der förder- fähigen Aufwendungen bei der steuerlichen Forschungs- förderung gestärkt. Maximal können die Unternehmen nun 1 Mio € für Forschungsaufwendungen pro Jahr steuerlich geltend machen. Im Rahmen des Konjunktur- und Zukunftspaketes erfolgte durch einen zweiten Nachtragshaushalt, der Anfang Juli 2020 im Deutschen Bundestag und Bundesrat gebilligt wurde, eine Unterstützung der außeruniversitären Forschungsein- richtungen mithilfe eines Fonds in Höhe von 1 Mrd € zur Aufrechterhaltung und Stärkung der Forschungskoopera tionen mit der Wirtschaft. Mit diesen Maßnahmen wird das Ziel einer schnellen konjunkturellen Wirkung für die technologie- intensive und innovationsorientierte Wirtschaft, insbesondere für KMU, verfolgt. Für die außeruniversitäre Forschung standen im Jahr 2020 Mittel im Umfang von 400 Mio € aus dem Haushalt des BMBF bereit. Dabei konnten sowohl Finanzie- rungsausfälle bis zur Höhe des wegfallenden Unternehmens- finanzierungsanteils gewährt als auch ein Kompetenzerhalt der außeruniversitären Forschungseinrichtungen ermöglicht werden. Mit dem klaren Fokus auf den Kompetenz- und Kapazitäts- erhalt beantragte die Fraunhofer-Gesellschaft am 30. Sep- tember 2020 beim Bund im Rahmen des BMBF-Fördertitels 3004 / 685 01 Ziffer 2.1 »Unterstützung anwendungsorientierte Forschung für außeruniversitäre Forschungseinrichtungen« eine zusätzliche Zuwendung für den durch die Corona-Pande- mie und dadurch verringerte Wirtschaftserträge entstandenen Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Fehlbedarf in Höhe von 206 Mio €. Im November und Dezember 2020 bewilligte das BMBF in zwei Schritten eine Zuwendung von insgesamt knapp 195 Mio €. In den Nachverhandlungen des Haushalts durch den Deutschen Bundestag im November 2020 wurden drei neue FraunhoferInitiativen bewilligt. Mit einer Gesamtfinanzie- rung von 80 Mio € kann das Fraunhofer-Zentrum für Biogene Wertschöpfung und Smart Farming die Forschung von fünf Fraunhofer-Instituten vereinen und Technologien für eine nachhaltige, hoch individualisierte und automatisierte Land- wirtschaft vorantreiben. Ebenso wird mit 175,5 Mio € ein Fraunhofer Cluster zur Stärkung der Immunforschung mit Technologien für die Prävention, Diagnostik und Therapie von Immun- und Infektionserkrankungen entstehen. Zuletzt konnte ein Fraunhofer-Zentrum für Öffentliche Sicherheit mit 71,1 Mio € überzeugen. Hier sollen Technologien für Polizei und Behörden mit Sicherheitsaufgaben zur Wahrung der öffentlichen Sicherheit in Deutschland erforscht und entwickelt werden. 15

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Wirtschaftliche Entwicklung Finanzvolumen Die Fraunhofer-Gesellschaft hat die Auswirkungen der Corona- Pandemie im Jahr 2020 mit großem Einsatz aller Beteiligten erfolgreich bewältigt. Das Finanzvolumen lag gegenüber dem Vorjahr stabil bei 2,8 Mrd € und bestätigt einen gelunge- nen Kompetenz- und Kapazitätserhalt. Mit einem Anteil von 85 Prozent bzw. 2,4 Mrd € umfasst die Vertragsforschung die Kerntätigkeiten von Fraunhofer, die zu rund einem Drittel von Bund und Ländern grundfinanziert werden. Dauerhaft ange- legte Forschungsleistungen außerhalb dieser regulären Grund- finanzierung werden als Zusätzliche Forschungsförderung zusammengefasst, die ein Volumen von 164 Mio € erreichte. Die Ausbauinvestitionen lagen bei 270 Mio €. Die drei Bereiche werden in den folgenden Kapiteln näher erläutert. Das Finanzvolumen basiert auf der Leistungsrechnung, die den Anforderungen der Zuwendungsgeber entspricht. Der Betriebshaushalt beinhaltet den Personal- und Sachaufwand im kaufmännischen Sinn sowie die Veränderung des Sonder- postens »Rücklage aus Lizenzerträgen für satzungsgemäße Zwecke«. Die Investitionen werden in Höhe der Ausgaben zum Anschaffungszeitpunkt erfasst, sodass kaufmännische Abschreibungen in der Leistungsrechnung nicht enthalten sind. Im Jahr 2020 investierte Fraunhofer insgesamt 475 Mio € mit einem Anteil von 17 Prozent am Finanzvolumen. Der Personal- aufwand stieg auf 1565 Mio €. Neben einem Tarifanstieg zum 1. März 2020 um 1,0 Prozent erhöhte sich auch die Mitarbei- teranzahl, wobei der Personalaufwuchs mit Vorstandsbeschluss zum 15. April 2020 eingefroren und nur in Einzelfällen bei stra- tegisch notwendigen bzw. bei extern vorgegebenen Maßnah- men zugelassen wurde. Der Sachaufwand lag mit 792 Mio € leicht über dem Vorjahr. Während coronabedingt deutliche Ein- sparungen beispielsweise bei den Reisekosten erzielt wurden, kam zusätzlicher Sachaufwand für das neue »Fraunhofer- Kompetenznetzwerk Quantencomputing« hinzu. Die Rücklage blieb 2020 im Saldo unverändert, wurde unterjährig jedoch zur Deckung von Liquiditätsbedarfen eingesetzt. Vertragsforschung Die Vertragsforschung umfasst die Kerntätigkeiten von Fraunhofer und basiert gemäß dem FraunhoferModell auf drei Säulen, die je rund ein Drittel zur Finanzierung beitragen: Auftragsforschung für die Wirtschaft öffentlich finanzierte Förderprojekte grundfinanzierte Vorlaufforschung Der Zuwendungsbedarf aus der Grundfinanzierung erhöhte sich 2020 coronabedingt um 13 Prozent auf 845 Mio €. Die Grundfinanzierung wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und den Ländern im Verhältnis 90 : 10 bereitgestellt. Zusätzliche Fördermittel des Bundes zur Unter- stützung der anwendungsorientierten Forschung für außer- universitäre Forschungseinrichtungen in Höhe von 195 Mio € ermöglichten im Rahmen des Kompetenzerhalts u. a. interne Förderprogramme für wertvolle Forschungsbeiträge zur Bewäl- tigung der Corona-Pandemie. Einen deutlichen Rückgang gab es bei den Wirtschaftserträgen. Sie sanken krisenbedingt um 9 Prozent auf 658 Mio €. Dabei sanken die Erträge aus Aufträgen der Industrie um 9 Prozent auf 559 Mio € und die Lizenzerträge um 7 Prozent auf 99 Mio €. Demgegenüber stiegen die öffentlichen Projekterträge deutlich an und waren eine wichtige Stütze in Krisenzeiten. Ins- besondere die Projektförderung der Länder verzeichnete einen starken Aufwuchs um 22 Prozent auf 196 Mio €. Die Projekt- förderung des Bundes wuchs um 6 Prozent auf 485 Mio €. Die EU-Erträge nahmen hingegen leicht ab auf 92 Mio €. Mit der Beteiligung am Rahmenprogramm »Horizont 2020« gestaltet Fraunhofer den europäischen Wirtschafts- und Forschungsraum aktiv mit und nimmt in der Rangliste der Förderung der FuE-Ein- richtungen kontinuierlich eine der vorderen Positionen – derzeit den 3. Platz – ein. Die sonstigen Erträge stiegen um 8 Prozent auf 122 Mio € und beinhalten u.a. Erträge von Stiftungen, Uni- versitäten und anderen Ein richtungen der Forschungsförderung. Der hohe Finanzierungsanteil extern eingeworbener Projekt- erträge ist ein Erfolgskriterium der Fraunhofer-Institute und ein Alleinstellungsmerkmal der Fraunhofer-Gesellschaft. Der Projektfinanzierungsanteil ist daher eine wichtige Steuerungs- kennzahl und ein Indikator für einen ausgewogenen Finan- zierungsmix in der Vertragsforschung. Er wird berechnet als Anteil der Projekterträge am Betriebshaushalt inkl. kalkulato- rische Abschreibungen auf Investitionen (ohne anschubfinan- zierte Einrichtungen und ohne Rücklagenveränderung). Das Wachstum der Nachfrage nach Fraunhofer-Leistungen und damit der externen Erträge war lange Zeit höher als die mög- liche Steigerung der Grundfinanzierung. Durch eine einmalige und verstetigte Erhöhung der Grundfinanzierung 2017 gingen 16

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Finanzvolumen Fraunhofer gesamt in Mio € Erträge in der Vertragsforschung in Mio € 2760 2832 306 159 270 164 2551 255 128 2286 173 121 2081 88 114 1992 1879 682 711 1879 1992 2168 2295 2398 704 755 2295 2398 2168 724 825 723 763 493 526 682 746 2016 2017 2018 2019 2020 2016 2017 2018 2019 2020 Ausbauinvestitionen Zusätzliche Forschungsförderung Vertragsforschung Wirtschaftserträge Öffentliche Projekterträge Grundfinanzierung Finanzvolumen 2020 nach Haushalt in Mio € Öffentliche Projekterträge 2020 in Mio € 475 792 2832 1565 214 208 63 895 196 92 122 Personalaufwand Sachaufwand Investitionen BMBF BMWi Sonstige Bundesressorts Länder EU Sonstige 658 895 845 17

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Finanzierungsanteile in % Ausländische Projektvolumina in Mio € 68,3 65,5 32,1 26,9 4,2 28,6 27,9 3,9 275 279 293 296 276 72 87 88 84 75 97 98 114 109 117 106 94 91 95 92 2016 2017 2018 2019 2020 2016 2017 2018 2019 2020 Projekterträge gesamt 1 Wirtschaft Bund und Länder EU 1 Darin Finanzierungsanteil der Sonstigen Erträge, 2020: 5,1 %. Kunden und Partner außerhalb Europas Kunden und Partner in Europa Projektförderung EU Zusätzliche Forschungsförderung in Mio € Ausbauinvestitionen in Mio € 159 164 2 12 77 121 128 114 49 57 60 65 64 68 68 11 14 65 74 306 255 173 48 27 98 88 26 62 89 34 132 270 38 53 84 35 187 179 2016 2017 2018 2019 2020 2016 2017 2018 2019 2020 Projektförderung FFB (BMBF) Grundfinanzierung ATHENE (BMBF und Hessen) Projektförderung BMVg Grundfinanzierung BMVg 18 Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) Erstausstattung Baumaßnahmen (Groß- und Kleinbau)

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 die Finanzierungsanteile in den darauffolgenden Jahren plan- mäßig zurück und lagen 2018 und 2019 wieder im Rahmen des Fraunhofer-Modells. Im Jahr 2020 ging der Projektfinan- zierungsanteil aufgrund der Corona-Pandemie weiter zurück auf 65,5 Prozent. Durch den starken Anstieg der Erträge von Bund und Ländern erhöhte sich deren Finanzierungsanteil auf 28,6 Prozent. Der Anteil der Wirtschaftserträge sank dagegen krisenbedingt auf 27,9 Prozent. Die ausländischen Projektvolumina nahmen coronabedingt erstmals seit einigen Jahren um 7 Prozent auf 276 Mio € (ohne Lizenzerträge) ab. Ihr Anteil an den gesamten Projekterträ- gen in der Vertragsforschung ging mit 18 Prozent gegenüber dem Vorjahr leicht zurück. 33 Prozent der ausländischen Projektvolu mina stammten aus EU-Fördermitteln, 40 Prozent von Kunden und Partnern in Europa und 27 Prozent wurden mit Kunden und Partnern außerhalb Europas generiert. Die in Europa erwirtschafteten Projektvolumina sanken um 7 Prozent auf 109 Mio €. Die Projektvolumina außerhalb Europas gingen um 11 Prozent auf 75 Mio € zurück. Die Schweiz blieb mit 29 Mio € der größte ausländische Markt, gefolgt von den USA mit 26 Mio € und Japan mit 17 Mio €. Zusätzliche Forschungsförderung In der Zusätzlichen Forschungsförderung werden dauerhaft angelegte Forschungsleistungen außerhalb der regulären Grundfinanzierung zusammengefasst. Neben der etablierten Verteidigungsforschung zählen dazu das Nationale For- schungszentrum für angewandte Cybersicherheit ATHENE und die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB. In ATHENE forschen das Fraunhofer SIT und das Fraunhofer IGD mit der Technischen Universität Darmstadt und der Hoch- schule Darmstadt am Schutz kritischer Infrastrukturen wie Strom und Verkehr sowie der Absicherung von IT-Systemen. Neben Informatik und Technik werden interdisziplinäre Fragestellungen aus Rechts- und Wirtschaftswissenschaften, Psychologie und Ethik eingebunden. ATHENE wird vom BMBF und Hessen im Verhältnis 70 : 30 gefördert und wies 2020 einen leicht gestiegenen Haushalt von 14 Mio € auf. Für den Aufbau der FFB entstanden 2020 Ausgaben in Höhe von 11 Mio €, die in den kommenden Jahren deutlich ansteigen werden. Der Aufbau der FFB ist ein wegweisen- des Großprojekt von nationaler Bedeutung und wird in den nächsten Jahren vom BMBF mit rund 500 Mio € projekt- finanziert. Weitere rund 200 Mio € stellt Nordrhein-Westfalen für ein Gebäude in Münster bereit. In der Verteidigungsforschung sind die Tätigkeiten in Forschung und Entwicklung (FuE) von sieben Fraunhofer-In- stituten zusammengefasst, die vom Bundesministerium der Verteidigung (BMVg) eine Grund finanzierung und kontinuier- liche Projektförderung erhalten. Ziel der FuE-Tätigkeiten ist es, Menschen, Infrastrukturen und Umwelt bestmöglich vor potenziellen militärischen, technischen, terroristischen, natür- lichen und kriminellen Sicherheitsbedrohungen zu schützen. Während die Grundfinanzierung des BMVg um 6 Mio € auf 74 Mio € zunahm, ging die Projektförderung des BMVg um 12 Mio € auf 65 Mio € zurück. Grund dafür waren Verzöge- rungen einiger Projektbewilli gungen, die bis Jahresende nicht aufgeholt werden konnten. Entsprechend nahm die Verteidi- gungsforschung 2020 insgesamt um 4 Prozent auf 139 Mio € ab. Ausbauinvestitionen In den Ausbauinvestitionen sind Baumaßnahmen sowie die Erstausstattungen mit wissenschaftlichen Geräten und Mobi- liar erfasst. Darüber hinaus sind auch die Investitionen in die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) ent- halten. Nach großen Steigerungen in den letzten Jahren sind die Ausbauinvestitionen 2020 auf 270 Mio € zurückgegangen. Hauptgrund ist die planmäßige Fertigstellung der FMD und der Rückgang der Investitionen in deren Erstausstattung auf 38 Mio €. Das BMBF stellt für die FMD insgesamt 350 Mio € bereit, von denen auf Fraunhofer 280 Mio € und auf die beiden beteiligten Leibniz-Institute 70 Mio € entfallen. Die FMD stärkt mit der Mikroelektronik-Forschung eine deutsche Schlüsselindustrie und erneuert deren Geräteinfrastruktur. Die Investitionen in Bau und Erstausstattung stiegen ins- gesamt um 5 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Während die Baumaßnahmen um 8 Mio € auf 179 Mio € zurückgingen, wovon 153 Mio € auf Großbauprojekte und 26 Mio € auf den Kleinbau entfielen, stiegen die Investitionen in die Erstaus- stattung um 18 Mio € auf 53 Mio €. Großbauten und Erstaus- stattung werden von Bund und Ländern im Verhältnis 50 : 50 sonderfinanziert. Häufig stellen die Länder zusätzliche Förder- mittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) bereit, die den Zuwendungsbedarf für Bund und Land gleichermaßen verringern. Die Kleinbaumaßnahmen werden aus der gemeinsamen Grundfinanzierung im Verhältnis 90 : 10 finanziert. In Summe betrug der Zuwendungsbedarf für Bund und Länder 183 Mio €. Bei den Projekterträgen entfielen 45 Mio € auf EFRE-Mittel der Länder und 4 Mio € auf sonstige Erträge. Vermögens- und Finanzlage Zum 31. Dezember 2020 belief sich die Bilanzsumme auf 3943 Mio € und lag 6 Prozent bzw. 235 Mio € über dem Vor- jahr. Die Bilanzsumme entfällt zu 99,6 Prozent auf das in der ordentlichen Rechnung geführte Vermögen und zu 0,4 Prozent auf das Vereinsvermögen. 19

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Das Anlagevermögen macht 63 Prozent der Aktiva aus und erhöhte sich um 154 Mio € auf 2473 Mio €. Die Erhöhung ist vor allem dadurch bedingt, weil die Investitionen in die Sach- anlagen die darauf entfallenden Abschreibungen überstiegen. Das Sachanlagevermögen stieg um 158 Mio € auf 2408 Mio €. Das Umlaufvermögen macht 35 Prozent der Aktiva aus und erhöhte sich um 75 Mio € auf 1384 Mio €. Neben gestie- gener Ausgleichsansprüche und Forderungen an Bund und Länder aus Projektabrechnungen (einschließlich Aufträgen) um 23 Mio € auf 227 Mio € gab es zudem einen Anstieg von 10 Mio € bei den Forderungen gegenüber verbundenen Unternehmen. Der Kassenbestand erhöhte sich um 9 Mio € auf 100 Mio € (einschließlich Bankguthaben). Der Bestand an Wertpapieren erhöhte sich um 25 Mio € auf 441 Mio €. Davon entsprechen 416 Mio € der Rücklage aus Lizenzerträ- gen und 25 Mio € dem Sonderposten zur Finanzierung von Restrukturierungen. Die Verbindlichkeiten erhöhten sich um 4 Mio € auf 445 Mio €. Neben einem Anstieg der noch zu verwendenden Zuschüsse von Bund und Ländern aus institutioneller Förde- rung und aus Projektabrechnung von 19 Mio € sanken die Verbindlichkeiten aus Lieferungen und Leistungen und die Sonstigen Verbindlichkeiten um gesamt 14 Mio €. Die Sonsti- gen Verbindlichkeiten enthalten Steuern in Höhe von 9 Mio €. Verbindlichkeiten mit einer Restlaufzeit von mehr als einem Jahr bestehen nicht. Die Fraunhofer-Gesellschaft als Zuwendungsempfängerin hat aus haushaltsrechtlichen Gründen nicht die Möglichkeit, sich des Kapitalmarkts zu bedienen oder Kreditlinien zu unterhal- ten. Die Liquidität ist dennoch durch regelmäßige Geldabrufe von den Zuwendungsgebern im Rahmen der institutionellen Förderung und den bedarfsgerechten Einsatz der Rücklage jederzeit gewährleistet. Das Fraunhofer-Finanzierungsmodell steht auch in Krisenzeiten auf solidem Fundament. Das Eigenkapital erhöhte sich leicht und setzt sich zusam- men aus dem nicht zuwendungsfinanzierten Vereinskapital in Höhe von 15 Mio € und den Rücklagen für satzungsgemäße Zwecke in Höhe von 18 825 €. Zum wirtschaftlichen Eigenka- pital zählen darüber hinaus vier bilanzielle Sonderposten: Der Sonderposten Zuwendungen zum Anlagevermögen erhöhte sich um 155 Mio € auf 2461 Mio €. Der Sonderposten Rück- lage aus Lizenzerträgen für satzungsgemäße Zwecke beläuft sich unverändert zum Vorjahr auf 416 Mio €. Der Sonderpos- ten für den Barwert der Teilzahlungen aus einem Patentverkauf betrug 54 Mio €. Ihm stehen bei den Aktiva sonstige Forde- rungen in gleicher Höhe gegenüber. Für eine notwendige Restrukturierung der Reinrauminfra- struktur wurde 2020 erstmalig ein Sonderposten in Höhe von 25 Mio € gebildet, dem auf der Aktivseite Wertpapiere in gleicher Höhe gegenüberstehen. Die Mittelverwendung folgt einem Restrukturierungsplan und dient der Bildung von Haupt- und Fokusstandorten. Damit sollen zum einen die Fixkosten gesenkt und zum anderen die Zusammenarbeit und die Qualität der Angebote gesteigert werden. Der Sonderposten »Zur Finanzierung des Umlaufvermögens verwendete Zuwendungen« zählt wirtschaftlich nicht zum Eigenkapital und ist ein Abgrenzungsposten für die zum Bilanzstichtag noch nicht einzahlungswirksamen Erträge abzüglich der noch nicht auszahlungswirksamen Aufwendun- gen. Im Wesentlichen entspricht dies der Vorfinanzierung von Projekten, die sich zum Bilanzstichtag auf 325 Mio € belief. Die Rückstellungen stiegen um 2 Mio € auf 199 Mio €, wovon 49 Mio € auf Rückstellungen mit Laufzeiten von mehr als einem Jahr entfielen. Für Pensions- und Urlaubsrückstellungen in Höhe von 85 Mio € wurden auf der Aktivseite Ausgleichs- ansprüche gegenüber Bund und Ländern angesetzt. 20 Beteiligungen und Ausgründungen Die Fraunhofer-Gesellschaft war zum Bilanzstichtag an insge- samt 86 Unternehmen aus den unterschiedlichsten Branchen beteiligt. Bei 61 Unternehmen des Beteiligungsportfolios steht der Technologietransfer in die Wirtschaft im Fokus. Weitere 19 Beteiligungen sind strategischer Natur. Daneben existieren noch 6 verbundene Unternehmen. Im Jahr 2020 gab es eine geringere Dynamik im Beteiligungsportfolio. Insgesamt inves- tierte die Fraunhofer-Gesellschaft 1,9 Mio € ins Eigenkapital der Beteiligungen. Es kamen 3 Unternehmen hinzu, bei denen sich die Fraunhofer-Gesellschaft am Grund- bzw. Stammkapital beteiligt. Demgegenüber wurde bei 7 Unternehmen ein Exit vollzogen. Der Buchwert aller Beteiligungen erhöhte sich auf 9,1 Mio € (inkl. Anteilen an verbundenen Unternehmen, Vorjahr: 8,6 Mio €). Die Exit-Erlöse aus dem Abgang von Betei- ligungen beliefen sich auf 1,3 Mio €. Ausgründungen sind ein integraler Bestandteil der Verwer- tungsaktivitäten bei Fraunhofer. Typischerweise unterstützt die Fraunhofer-Gesellschaft über die Abteilung Fraunhofer Venture die Gründerinnen und Gründer bei der Vorbereitung einer Ausgründung. Im Einzelfall übernimmt Fraunhofer im Rahmen des Technologietransfers eine gesellschaftsrechtliche Minderheitsbeteiligung. Im Jahr 2020 unterstützte Fraunhofer Venture 64 neue Ausgründungsprojekte; es gingen 26 Spin- offs aus der Fraunhofer-Gesellschaft hervor. Fraunhofer hat sich zum Ziel gesetzt, sowohl die Anzahl der Ausgründungen als auch den Anteil des Wirtschaftsertrags mit Spin-offs am Gesamtwirtschaftsertrag zu steigern. Unterstützt wird dieses Ziel umfangreich mit zielgerichteten Maßnahmen und Programmen, die im Rahmen eines integralen Ansatzes, »AHEAD«, inhaltlich gebündelt wurden.

Internationales Die Grundsätze der Internationalisierungsstrategie der Fraunhofer-Gesellschaft sind die wissenschaftliche Wert- schöpfung für Fraunhofer und positive Effekte sowohl für Deutschland und Europa als auch das jeweilige Partnerland. Durch die Kooperation mit den weltweit Besten gelingt es Fraunhofer, den globalen Herausforderungen mit zukunfts- fähigen Lösungen zu begegnen. Für die Generierung exzel- lenter wissenschaftlicher Inhalte und die Zusammenarbeit mit attraktiven Partnern im Ausland, hat Fraunhofer diverse Formate entwickelt. Die am stärksten institutionalisierte Form sind die acht rechtlich selbstständigen FraunhoferAuslandsgesellschaften: Fraunhofer USA, Inc. Fraunhofer Austria Research GmbH Fraunhofer Italia Research Konsortial-GmbH Fraunhofer UK Research Ltd Fundación Fraunhofer Chile Research Associação Fraunhofer Portugal Research Stiftelsen Fraunhofer Chalmers Centrum för Industrimatematik (in Schweden) Fraunhofer Singapore Research Ltd. Die Auslandsgesellschaften fungieren als Rechtsträger für zum Bilanzstichtag 15 Forschungscenter im Ausland. Dies sind langfristig angelegte, institutionalisierte Fraunhofer-Koope- rationen mit örtlichen Universitäten, die eine dauerhafte Forschungstätigkeit im Ausland ermöglichen. Die Auslands- gesellschaften arbeiten nicht gewinnorientiert, sondern gemeinnützig und erhalten im Regelfall Grundfinanzierung vom Sitzland. Die Finanzierung erfolgt analog zum Fraunhofer- Modell. Im Rahmen der Fortschreibung der Internationali- sierungsstrategie bekommen die selbstständigen Fraunhofer- Auslandsgesellschaften eine neue strategische Ausrichtung. Zukünftig steht der verstärkte wissenschaftliche Austausch zwischen den Centern der Auslandsgesellschaften und den deutschen Fraunhofer-Instituten im Vordergrund. Neben den ausländischen Projektvolumina der Fraunhofer-Gesellschaft erzielten die Fraunhofer-Auslandsgesellschaften 2020 Projekt- volumina mit Dritten in Höhe von umgerechnet 24 Mio €. Davon entfallen allein 8 Mio € auf Fraunhofer USA. Dahinter folgen das Stiftelsen Fraunhofer Chalmers Centrum för Industrimatematik in Schweden und Fraunhofer Austria mit jeweils 4 Mio €. Die Forschungsaktivitäten der Fraunhofer- Auslandsgesellschaften hatten 2020 insgesamt ein Volumen von knapp 60 Mio €. Das Forschungsspektrum der Fraunhofer- Auslandscenter ist weitreichend und umfasst die Quanten- technologie ebenso wie Informationstechnologien, Künstliche Intelligenz, Wirtschaftsmathematik, Produktions- und Logistik- themen, Biotechnologie oder Solare Energietechnik. Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 In den Fraunhofer Innovation Platforms (FIP; ehemals Project Center, FPC) kooperieren Fraunhofer-Institute zu einem bestimmten Thema temporär mit einer ausländischen Forschungseinrichtung. Der jeweilige Partner etabliert die FIP unter eigener rechtlicher Hoheit und kooperiert in einem bestimmten Themenfeld eng mit einem Fraunhofer-Institut in Deutschland. Die Zusammenarbeit zielt auf gemeinsame Forschung, gemeinsame Projekte für Kunden und die Beteili- gung an öffentlich geförderten Projekten. Im Jahr 2020 wurde die »Fraunhofer Innovation Platform for the Water-Energy- Food Nexus« (FIP-WEF@SU) etabliert, eine Kooperation der Universität Stellenbosch in Südafrika mit den Instituten Fraunhofer IGB, IST, ISE und IOSB. Die FIP-WEF@SU widmet sich der Forschung und Technologieentwicklung in den Sektoren Wasser, Energie und Ernährung. Das interne Programm ICON (International Cooperation and Networking) ermöglicht die strategische Zusammen- arbeit mit exzellenten ausländischen Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen auf Projektbasis. Über dieses Programm konnte 2020 die neue Kooperation PACIFIC (Scale-up of Plasma Coating Processes for Programm- able Thin Film Coatings) zwischen Fraunhofer IFAM und der Stanford University (USA) etabliert werden, die zum Ziel hat, den ökologischen Fußabdruck geklebter Produkte zu verbessern. Neben den etablierten Kooperationsformaten sind 2020 vier neue internationale Projekte mit exzellenten Partnern ent- standen, zwei davon mit der niederländischen Organisation für Angewandte Wissenschaften TNO. Einmal das Projekt »Value-oriented Design and Enforcement for Responsible Automated Decision Making«, hier werden Ansätze entwickelt, Künstliche Intelligenzen (KI) aus rechtlicher, ethischer und technischer Perspektive verlässlicher zu machen. Kooperations- partner der TNO ist das Fraunhofer IOSB. Das zweite Projekt ist eine Kooperation zwischen TNO und dem Fraunhofer Cluster of Excellence Integrated Energy Systems CINES, hier werden neue intelligente Infrastrukturen für die Umsetzung der Energiewende erforscht. Zwei weitere Projekte wurden in Südafrika und Italien auf- gesetzt: ReCarbo zwischen Fraunhofer IWU, Nelson Mandela University und Aerosud Aviation Ltd. (Südafrika) beschäftigt sich mit Reparaturtechnologien für kohlefaserverstärkte Luftfahrt-Strukturen (Repair Technologies for Carbon Fiber Reinforced Aircraft Structures – ReCarbo). Gemeinsam mit der italienischen Università degli Studi di Napoli Federico II arbeitet das Fraunhofer IWU daran, Ansätze der Softrobotik mit kogni- tiven Funktionen zu kombinieren und weiterzuentwickeln. Das Fraunhofer International Mobility Program (FIM) fördert die internationale Mobilität und Vernetzung der Fraunhofer-Mitarbeitenden und unterstützt den 21

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Wissens transfer. Das Programm wurde 2020 erweitert: neben Aufenthalten an den internationalen Standorten des weltweiten Fraunhofer-Netzwerks sind nun auch Aufent- halte an ausländischen Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen möglich. Die Möglichkeit eines Auslandsaufenthalts besteht für Fraunhofer-Mitarbeitende aus allen Arbeitsbereichen und Karrierestufen für die Dauer von acht Wochen bis zu fünfeinhalb Monaten. Durch FIM kann die Zusammenarbeit zwischen deutschen Fraunhofer- Instituten und Fraunhofers internationalem Netzwerk intensiviert werden. Aufenthalte, die bedingt durch die Corona-Pandemie nicht umsetzbar waren, werden so bald wie möglich nachgeholt. Als Knotenpunkt für Vernetzung und Marketing fungieren die internationalen FraunhoferRepräsentanzen in China, Brasilien, Indien, Japan und Korea. Sie unterstützen vor Ort alle Fraunhofer-Institute bei der Anbahnung und Ausgestal- tung ihrer Kooperationen mit landesspezifischen Forschungs- partnern. Dies umfasst neben Industrieprojekten auch öffent- lich geförderte Projekte. Mit ihrem Wissen um die lokale Forschungslandschaft schaffen die Repräsentanzen Impulse für die Erweiterung des Fraunhofer-Forschungsportfolios. In Irland, Italien, Ungarn, Israel, Südafrika und Malaysia sind Senior Advisors mit einem vergleichbaren Aufgabenschwer- punkt im Einsatz. Schutzrechtsverwertung Unter den Forschungseinrichtungen in Deutschland ist Fraunhofer nach wie vor Spitzenreiter bei der Anzahl der Erfindungen, der neu angemeldeten Patente und der Gesamt- anzahl der gewerblichen Schutzrechte. Auch im Vergleich zu Industrieunternehmen belegt die Fraunhofer-Gesellschaft eine hervorragende Stellung. In den letzten zehn Jahren gehörte sie stets zu den 10 bis 20 größten Patentanmeldern beim Deutschen Patent- und Markenamt. Auch beim Europäischen Patentamt zählt Fraunhofer zu den aktivsten Patentanmeldern. Im Jahr 2020 meldeten die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter der Fraunhofer-Gesellschaft 753 Erfindungen an. Es wurden 638 prioritätsbegründende Patentanmeldungen bei den Patentämtern eingereicht; das entspricht mehr als zwei Patent- anmeldungen pro Arbeitstag. Der Bestand an aktiven Patent- familien, die jeweils alle Schutzrechte in unterschiedlichen Ländern beinhalten, erhöhte sich auf 7667. Um die Verwer- tung von Schutzrechten kontinuierlich voranzutreiben, werden verstärkt institutsübergreifende Patentportfolios gestaltet und ausgewählten Unternehmen angeboten. Daraus ergeben sich zusätzliche Einnahmechancen in Form von Lizenzen und FuE-Projekten. Die Verwertung des Intellectual Property (IP) erfolgt in der Regel durch den Abschluss von Lizenzverträgen. Daneben 22 Prioritätsbegründende Patentanmeldungen 608 602 612 623 638 2016 2017 2018 2019 2020 kann IP auch in Patent-Pools eingebracht werden. Die erfolg- reichsten Patent-Pools beinhalten Patente der Audio- und Video-Codierung. Gemeinsam mit weiteren Inhabern stan- dardrelevanter Patente aus verschiedenen Ländern werden im Rahmen unterschiedlicher Patent-Pools gemeinsam weltweit Lizenzen erteilt. Die Verwertung erfolgt dadurch in deutlich mehr als 100 Ländern. Diese Einnahmen werden in die Vorlauf- forschung reinvestiert und stärken damit nachhaltig den For- schungsstandort Deutschland. Im Jahr 2020 schloss Fraunhofer 352 neue Verwertungsverträge ab, die Gesamtanzahl lag Ende 2020 bei 2924 aktiven Verträgen. Die Lizenzerträge sind gegenüber dem hohen Vorjahresniveau erneut zurückgegangen und lagen 2020 wegen des Auslaufens einiger lizenzierter Patente bei 99 Mio €.

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Aspekte der Corporate Responsibility Verantwortung der Fraunhofer-Gesellschaft Unter Corporate Responsibility (CR) versteht Fraunhofer die umfassende Verantwortung im Hinblick auf ökonomische, ökologische und gesellschaftliche Belange. Der Umgang mit Kunden und Kooperationspartnern, Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern, Auftragnehmern und Lieferanten ist bei Fraunhofer ebenso wie die Ausrichtung auf Forschung für das Wohl der Gesellschaft und zur Stärkung der deutschen und europäischen Wirtschaft vom »Prinzip der Verant- wortung« geleitet. Diese Verantwortungsübernahme zeigte sich 2020 sehr deutlich im Umgang mit der weltweiten Corona-Pandemie, die auch die Fraunhofer-Gesellschaft vor besondere Heraus- forderungen stellte. Neben umfangreichen Maßnahmen zum Schutz der eigenen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, wie die sofortige Umsetzung umfassender Schutz- und Hygienemaß- nahmen und die Ermöglichung des flexiblen Arbeitens auch im Homeoffice, stand auch die Fraunhofer-Forschung im Zeichen der Pandemiebekämpfung. Unter dem Slogan »Fraunhofer vs. Corona« richtete Fraunhofer im April/Mai 2020 das interne Sofortprogramm »Anti-Corona« ein, das die Förderung von Projekten im Bereich Medizin- und Gesundheit vorsah, um zeitnahe Problemlösungen im Zusammenhang mit der pan- demischen Ausbreitung des Coronavirus SARS CoV-2 zu generieren. Als Beispiele können Projekte für die akute Unter- stützung in Laboren, die Unterstützung in der Impfstoff- und Medikamentenentwicklung oder der Einsatz von IT-Kapazi- täten für die Information von Bevölkerung und Behörden genannt werden. Als weltweit führende Organisation für anwendungsorientierte Forschung trägt die Fraunhofer-Gesellschaft darüber hinaus mit nachhaltigen Lösungen zur Zukunftsfähigkeit der Gesell- schaft bei. Um diese Beiträge auch langfristig sicherzustellen, wurde die Implementierung einer zukunftsfähigen Struktur für Fraunhofer zur Erreichung der folgenden fünf gesamtgesell- schaftlichen Zielen vorangebracht: 1. bezahlbare Gesundheit, 2. vollendete Energiewende, 3. digitalisierte Wertschöpfung, 4. ganzheitliche Kreislaufwirtschaft und 5. Sicherheit und resiliente Gesellschaft. Diese Ziele beschreiben gesellschaftlich und branchenübergreifend relevante Herausforderungen, zu denen Fraunhofer signifikante Lösungen beisteuert. Als wesentliche Strukturelemente wurden dafür 7 neue Fraunhofer Strategische Forschungsfelder (FSF) initiiert, darunter das FSF Bioökonomie mit dem Ziel, wegweisende Innovationen für eine nachhaltige, biobasierte Wirtschaft zu entwickeln. Das FSF Wasserstofftechnologien treibt die Umsetzung der Technologien rund um den Wasserstoff in die Praxis voran und unterstützt so maßgeblich die nötige Transformation des Energiesystems und der Industrie in Richtung einer nachhaltigen Wertschöpfung. Im Rahmen des FSF Ressourcen effizienz und Klimatechnologien erforschen die Fraunhofer-Expertinnen und -Experten Lösungen, die zur Entwicklung nachhaltiger Wirtschaftssysteme wie Green Economy, Kreislaufwirtschaft oder Bioökonomie beitragen und zu tiefgreifenden gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Veränderungsprozessen führen. Um ihrer ökologischen Verantwortung umfänglich gerecht zu werden, hat die Fraunhofer-Gesellschaft 2020 zudem das interne Projekt »Fraunhofer KlimaAktiv« zur Erfassung des eigenen CO2-Äquivalent-Fußabdrucks durchgeführt. Ziel dieses Projekts war es, über eine erstmalige Bestandsaufnah- me der Treibhausgasemissionen der Fraunhofer-Gesellschaft relevante Ansatzpunkte zu deren Reduktion zu ermitteln. Neben umfangreichen Abfragen zur Datenermittlung wurden zahlreiche Interviews mit Mitarbeitenden und den Leitungen verschiedenster Institute und Standorte geführt, um Einblicke über bereits umgesetzte, angedachte oder geplante Maß- nahmen zur Energie- und CO2-Reduktion zu erhalten. Dabei wurden Energieeffizienzmaßnahmen wie z. B. Betriebsopti- mierungen von Anlagen und die Nutzung energiesparender Beleuchtungstechnik, Abwärmenutzung, die Erhöhung der Eigenstromerzeugung sowie der vollständige Bezug von erneu- erbar erzeugtem Strom als erste Ansätze auf dem Weg zur Erreichung der Klimaneutralität identifiziert. Auch die Reduk- tion von dienstlichen Flugreisen ist hierfür ein wichtiger Faktor (siehe Abschnitt »Ressourcen«). Auf Grundlage des Projekts ist es nun möglich, den Fraunhofer-Beitrag zum politischen Ziel der Klimaneutralität über die eigentlichen Forschungsaktivi- täten hinaus zu bewerten und maßgeblich zu erhöhen. Zentrale Ergebnisse des Projekts werden aktuell in eine Klimastrategie für Fraunhofer überführt und sollen im Rahmen »Fraunhofer Klimaneutral 2030« nachverfolgt werden. Die Vorstellung der Projektergebnisse und ermittelten Zahlen ist mit der Veröffent- lichung des nächsten Corporate-Responsibility-Fortschritts- berichts im Jahr 2021 vorgesehen. Daneben entwickelt sich das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Forschungs- und 23

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Infrastrukturprojekt zu Elektromobilität »LamA – Laden am Arbeitsplatz« weiter. Fast die Hälfte der knapp 500 geplanten Ladepunkte ist bereits errichtet (www.lama.zone). Je nach Standort soll die Ladeinfrastruktur unterschiedlichen Nutzer- gruppen zur Verfügung stehen und von eigenen Dienstfahr- zeugen, Privatfahrzeugen von Fraunhofer-Mitar beitenden oder Dritten genutzt werden können und somit einen wichtigen Beitrag zur klimafreundlichen Mobilität in Deutschland liefern. Im Jahr 2020 schärfte auch die FraunhoferZukunftsstiftung ihr Profil im Sinne der Nachhaltigkeit. Gefördert werden seither ausschließlich Projekte, die einen substanziellen Beitrag zur Erreichung der Sustainable Development Goals (SDGs) der UN leisten. Bei einem jährlichen Fördervolumen von 5 Mio € liegt der Fokus künftig auf einer werteorientierten Wertschöpfung mit dem Anspruch, absehbar Impact in Gesellschaft und Wirt- schaft zu erzeugen. Über das Projektportfolio soll einerseits unmittelbar ein Rückfluss an die Stiftung generiert werden und andererseits eine Basis für die Fundraising-Aktivitäten der Stiftung geschaffen werden. Erstmals sind auch rein gemein- wohlorientierte Forschungsprojekte förderfähig. Darüber hinaus hat sich Fraunhofer mit der Einreichung eines Communication on Engagement (CoE) und der verlängerten Mitgliedschaft beim UN Global Compact im Dezember 2020 erneut zur Unterstützung und Umsetzung der zehn Nachhal- tigkeitsprinzipien dieses internationalen Netzwerks bekannt. Forschung zum Nachhaltigkeitsmanagement Die Umsetzung der Nachhaltigkeitsprinzipien wird bei Fraunhofer spätestens seit Beendigung des vom BMBF geför- derten Verbundprojekts LeNa – »Leitfaden Nachhaltigkeit für außer universitäre Forschungsorganisationen« im Jahr 2016 kontinuierlich vorangetrieben. Ein zentrales Ergebnis dieser Zusammenarbeit war die Handreichung »Nachhaltigkeitsma- nagement für außeruniversitäre Forschungseinrichtungen«. Das hier entwickelte Portfolio bildet das Fundament für die mehrstufige Implementierung eines »Nachhaltigkeitsmanage- ments« (LeNa-Prozess) in den Organisationen. Während im Bereich Infrastrukturprozesse bereits maßgebliche Verände- rungen angestoßen wurden, zeigte sich weiterer Forschungs- bedarf insbesondere im Bereich Wissenschaft und Forschung selbst. Die Umsetzung des Prinzips »Forschen in gesell schaftlicher Verantwortung« auf Ebene der handelnden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im Forschungs- alltag gestaltet sich aufgrund noch fehlender Methoden, Wirkungsabschätzungen und Praxisbeispiele schwierig. Um die Bedingungen für eine Verankerung von Nachhaltigkeit in der Forschung, ihre Operationalisierung und die Wir- kung veränderter Forschungsprozesse auf die Lösung der großen gesellschaftlichen Herausforderungen systematisch zu erforschen, erarbeitete die Fraunhofer-Gesellschaft 24 gemeinsam mit Helmholtz, der Leibniz-Gemeinschaft und der Max-Planck-Gesellschaft 2020 einen Antrag für ein fort- führendes BMBF-Projekt. Das Projekt LeNa Shape soll 2021 starten und wichtige Erkenntnisse und Hilfestellungen für die weitere Verankerung von Nachhaltigkeit in den Forschungs- organisationen liefern. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter Ein Hauptanliegen der Fraunhofer-Gesellschaft ist die Verant- wortung gegenüber ihren Mitarbeitenden: Die Arbeitgeber- attraktivität wird kontinuierlich weiterentwickelt. Förderung, Motivation, Chancengleichheit und Schutz der Mitarbeitenden stehen dabei an erster Stelle. Zum Jahresende 2020 waren bei Fraunhofer 29 069 Mit- arbeiterinnen und Mitarbeiter beschäftigt, davon 20 701 wissenschaftliche, technische und administrative Beschäftigte (WTA-Personal), 7827 Studierende sowie 541 Auszubilden de. Die Personalzahlen bestätigen das zu Beginn der Krise mit den Zuwendungsgebern besprochene Ziel des Kapazi - täts- und Kompetenzerhalts und zeigen, dass Fraunhofer auch unter veränderten Rahmenbedingungen voll arbeits- fähig bleibt. Das Ziel des seit 2018 laufenden Projekts New Work@ Fraunhofer ist, ein flexibles, kooperatives, partizipatives, kundenorientiertes Arbeits- und Forschungsumfeld für selbst- bestimmte Mitarbeitende zu schaffen. Den Projektauftakt bildete eine Online-Befragung von 1500 Mitarbeitenden und 500 Führungskräften sowie eine Vollbefragung aller Instituts- leitungen, Personalverantwortlichen, Verwaltungsleitungen und Betriebsratsvorsitzenden. Die Ergebnisse der Befragung wurden ergänzt durch Benchmarking mit Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus dem In- und Ausland. Dies war die Basis, um die Schwerpunkte für die Entwicklung eines New-Work-Ansatzes für Fraunhofer zu definieren. Entsprechend wurden die vier zentralen Stoßrichtungen von New Work Arbeitserbringung (Zeit- und ortflexibles Arbeiten realisieren) Organisation (agiles Denken und kundenorientierte, kooperative Organisationsformen weiterentwickeln) Führung und Selbstorganisation (Führung neu denken und Verantwortung übergeben) Kooperation (Wissen und Menschen sinnvoll selbstorganisierend vernetzen) aufgegriffen, pilothaft an drei Fraunhofer-Instituten und einem Cluster.

Das Fazit aus der Pilotphase ist positiv. Die Ergebnisse zeigen, dass die Einführung flexibler Arbeitsformen die Attraktivi- tät von Fraunhofer als Arbeitgeber erhöhen und die Wahr- nehmung als moderner Partner für Kunden verbessern kann. Im Ergebnis stehen nach der Pilotierung praxisorientierte Lösungsansätze zur Verfügung, die über Instituts-/Verwal- tungsleitungen und Personalverantwortliche in die Institute zurücktransferiert werden. Allein bis Frühjahr 2021 nutzen schon über 30 Institute die Zugangswege EINSTEIGEN, SYSTEMATISIEREN und ENTWICKELN, um sich auf die New- Work-Implementierung vorzubereiten. Das Modul EINSTEIGEN widmet sich der Bilanzierung und der Bestandsaufnahme der in der Corona-Zeit gemachten Erfahrungen. Die Modulreihe SYSTEMATISIEREN unterstützt die Umsetzung von orts- und zeitflexiblem Arbeiten inkl. der damit verbundenen rechtlichen Aspekte. Die Themen Führung, Agilität und Kooperation bilden die Schwerpunkte des modularen Angebots ENTWICKELN. Über den geplanten New Work Roll-out hinaus hat die Corona- Pandemie außergewöhnliche Arbeitssituationen und noch nie da gewesene Herausforderungen für die Fraunhofer- Institute und die Zentrale geschaffen. Im »large scale home office« bestimmen virtuelle und digitale Arbeitsformen den Alltag und haben den Bedarf nach modernen Formaten der Zusammenarbeit so dringlich gemacht wie nie zuvor. Auf Basis dieser neuen Ausgangslage wurden thematisch vielfältige Modulreihen und Handlungshilfen erarbeitet, um die Gestal- tung und Umsetzung des »New Normal« an den Instituten zu begleiten und zu unterstützen. Die Weiterentwicklung des Mitarbeitergesprächs zum »Entwicklungsgespräch« wurde 2020 fortgesetzt. Ein weiterer wesentlicher Baustein im Rahmen der Unterstützung der Entwicklungsplanung war die Ausweitung des Mit- arbeitergesprächs auf die Zielgruppe Auszubildende und dual Studierende. Fraunhofer hat zum 1. Januar 2020 den Code of Conduct »Promovieren mit Fraunhofer« verbindlich eingeführt, der zuvor in einem breit angelegten Diskussionsprozess gemein- sam mit Promovierenden, Betreuenden, Institutsleitungen sowie den Gremien wie Wissenschaftlich-Technischer Rat und Gesamtbetriebsrat entwickelt wurde. Der Code of Conduct formuliert einen verbindlichen Qualitätsstandard der Promo- vierendenbetreuung bei Fraunhofer und stellt auf dieser Basis qualitätsge-sicherte Rahmenbedingungen der Promovieren- denbetreuung und damit die Erhaltung bzw. Steigerung der wissenschaftlichen Exzellenz bei Fraunhofer sicher. Der Code of Conduct wird von einer vom jeweiligen Fraunhofer-Institut auszustellenden Qualifizierungsvereinbarung konkretisiert, die wesentliche Rahmenbedingungen für das jeweilige Pro motionsvorhaben regelt. Zur verpflichtenden Umsetzung des Code of Conduct wurden 2020 die wesentlichen Hand- lungsfelder identifiziert und die Beteiligten mit einem Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (Anzahl Personen am Jahresende) 24 458 25 327 474 472 26 648 510 7225 6654 6888 27 988 29 069 535 7517 541 7827 17 332 17 965 18 913 19 936 20 701 2016 2017 2018 2019 2020 Auszubildende Studierende WTA-Personal gesamt umfangreichen Angebot an Erfahrungsaustausch, Workshops und Handlungshilfen unterstützt. Im Jahr 2020 wurden ab Mitte März aufgrund der Pandemie Situation alle Personalentwicklungs-Veranstaltungen und -Programme sowie die zentralen Veranstaltungen in virtuelle Formate geändert: Nach kurzfristigen Konzeptarbeiten mit dem Netzwerk der externen Trainerinnen und Trainer konnte ein umfangreiches Online-Angebot an Seminaren sichergestellt werden. Zudem wurde das Angebot für die Mitarbeitenden bereits ab Mitte März um einen Informationsbereich zum Thema »Mobiles Arbeiten« im Fraunhofer-Intranet ergänzt, der rechtliche Aspekte, virtuelle Tools zur Zusammenarbeit, allgemeine Handlungshilfen zum mobilen Arbeiten sowie Tipps für Führungskräfte im Hinblick auf die Besonderheiten des Themas Führung in dieser Situation aufbereitet. 25

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Diversity Diversity Management ermöglicht, Vielfalt produktiv zu nutzen: Gemischte Teams punkten durch hohe Kreativität, Innovationsfähigkeit sowie eine höhere Problemlösefähigkeit und können unterschiedliche Bedarfe und Anwendungskon- texte in Forschung und Entwicklung besser berücksichtigen. Zielsetzung von Diversity Management ist ein Arbeitsumfeld, an dem alle Mitarbeitenden gleichberechtigt teilhaben können – ungeachtet von ethnischer Herkunft, Geschlecht, Religion und Weltanschauung, Behinderung, Alter oder sexueller Identität. Ein zentrales Ergebnis der Fraunhofer-internen Kulturstudie war, dass Gender Biases einen negativen Einfluss auf Chancengerechtigkeit haben. Unbewusste Vorannahmen – Unconscious Bias – beeinflussen Verhalten und Entschei- dungen, beispielsweise bei der Einstellung und Auswahl von Mitarbeitenden und Führungskräften, aber auch in unse- rem alltäglichen Miteinander am Arbeitsplatz. Das Thema »Unconscious Bias« war aufgrund seiner hohen Relevanz ein Topthema im Jahr 2020. So wurden verschiedene Maß- nahmen umgesetzt, wie z. B. eine Pressekampagne in der »Quersumme – Die Zeitung der Mitarbeiterinnen und Mitar- beiter«, Workshopangebote für Mitarbeitende und Führungs- kräfte sowie die Erarbeitung von Handlungshilfen für eine gendergerechte Personal- und Führungskräfteauswahl. Das Förderprogramm Diversity bietet finanzielle Unterstüt- zung für die Fraunhofer-Institute, die Maßnahmen zur Förde- rung von Diversity initiieren und implementieren. 2020 wurden insgesamt 27 Anträge aus 23 Instituten eingereicht. Für alle Förderbereiche wurde die Finanzierung von verschie denen Maßnahmen zur Förderung von Rahmenbedingungen und Schulungen, wie z. B. von Diversity-Trainings, einer Schulungs- reihe zum Thema Unconscious Bias und eines institutseigenen Mentoringprogramms für Wissenschaftlerinnen zur Verfügung gestellt. Vor dem Hintergrund der Pandemie wurden erstmals auch Anträge für virtuelle Kinderbetreuung gefördert. Zum Bilanzstichtag lag die Quote der Schwerbehinderten bei 2,8 Prozent (Vorjahr: 3,0 Prozent). Der Schwerpunkt zum Thema Inklusion lag 2020 darauf, die aufgesetzten Maßnah- men wie das Förderprogramm Diversity weiter bei Fraunhofer zu verankern. Gefördert wurden 2020 ein Onboardingpaket für blinde oder sehbehinderte Menschen zur Nutzung von Konzept »Unconscious Bias bei Fraunhofer« Maßnahme Beginn Zielgruppe Sensibilisierung Erklärfilme und Studien Beantragen und Durchführen von Forschungsprojekten Publikationen Teilnahme an Konferenzen und in Gremien 03/2020 Training Schulungsmodule UB-Online-Schulung Beratung und Vermittlung Diversity- und UB-Trainings 09/2020 01/2020 Instituts- und Verwaltungsleitung Führungskräfte Mitarbeitende Funktionsträgerinnen, Funktionsträger Personalentwicklung Standardisierung Prozessoptimierung Personalprozesse Erarbeitung Standards Umsetzung an Instituten 09/2020 10/2020 2021 Institutsleitung Verwaltungsleitung Führungskräfte Personalauswahl 26

Microsoft Teams und Microsoft 365 sowie eine Kurzanleitung, worauf Sehende bei der Zusammenarbeit mit blinden oder sehbehinderten Kolleginnen und Kollegen achten sollten. Zudem wird auch das Thema Inklusion in den Aktivitäten rund um die Verminderung von Unconscious Bias aufgegriffen. Im Rahmen des Fraunhofer-weiten Rahmenvertrags mit dem pme Familienservice konnten 2020 alle Beschäftigten der Fraunhofer-Gesellschaft kostenfrei das gesamte digitale Veran- staltungsangebot des pme Familienservice nutzen. In der pme Akademie können Online-Vorträge und Seminare zu Themen der Kinderbetreuung, Pflege und Betreuung sowie pychosozialen Herausforderungen besucht werden. Angesichts der COVID-19-Pandemie wurde die Zertifizierungs- möglichkeit für das Fraunhofer FamilienLogo, die ursprüng- lich für 2020 vorgesehen war, auf das Jahr 2021 verschoben. Für die bereits ausgezeichneten Institute wird die Gültigkeit des Logos entsprechend verlängert. Institute, die sich für die Erstzertifizierung interessieren, konnten eine Beratung in Anspruch nehmen, um sich auf den Zetrifizierungsprozess 2021 vorzubereiten. Das Executive Search Team der Rekrutierungskommission hat einen Sourcing-Prozess aufgesetzt mit dem Ziel, diesen Prozess noch weiter bei laufenden und künftigen Berufungs- verfahren zu etablieren. Mit diesem Prozess sind die beiden Sourcerinnen derzeit bei 13 Berufungsverfahren aktiv. Durch die gezielte Suche und direkte Ansprache geeigneter Kandida- tinnen erreichen sie vor allem auch passive Kandidatinnen und machen diese auf die Stellenausschreibungen aufmerksam. Durch diesen Ansatz konnte der Anteil an Bewerbungen von weiblichen Toptalenten, auch aus dem internationalen Umfeld, bereits maßgeblich erhöht werden. Der Pool interner Kandidatinnen für eine W2/W3Pro fessur hat sich weiter konsolidiert. Die Verschränkung mit der Förderung über TALENTA excellence erweist sich als ziel- führend; in der Auswahlrunde im Herbst 2020 wurden zwei weitere Kandidatinnen aus dem W2-/W3-Pool aufgenommen. Insgesamt vier Wissenschaftlerinnen verhandeln derzeit mit Universitäten über ihre Berufung. Bei zwei von ihnen zeichnet sich der Karriereweg in die Wissenschaft ab – für Fraunhofer ein gelungener Transfer durch Köpfe. Darüber hinaus strebt Fraunhofer an, den Anteil von Frauen in wissenschaftlichen Gremien und Aufsichtsgremien zu erhöhen. Der Frauenanteil in den Kuratorien lag Ende 2020 bei 22,3 Prozent (Vorjahr: 19,5 Prozent). Im Fraunhofer-Senat, dem höchsten Lenkungsgremium, lag der Anteil der Senatorinnen an den gewählten Senatsmitgliedern bei 47 Prozent (Vorjahr: 39 Prozent). Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 27

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Ressourcen – Mobilität und Abfallaufkommen Auch die Dienstreisen im In und Ausland der Mitarbeitenden wurden durch die Corona- Pandemie stark eingeschränkt. Viele Veran- staltungen und Messen wurden abgesagt und durch virtuelle Formate ersetzt. Das führte zu einem regelrechten Einbruch der Dienstreisen, insbesondere der Dienstflüge, und zeigt sich in den vergleichsweise niedrigen CO2-Emissionen aus dem Flugverkehr, die 2020 nur noch 1026 Tonnen ausmachten. Dies entspricht einem Rückgang um 90 Prozent. Ebenfalls stark rückläufig war die mit der Bahn zurück- gelegte Strecke: Hier gab es einen Rückgang um etwa 80 Prozent auf nur noch 8 Millionen Personenkilometer im Jahr 2020. Da Bahn- fahrten durch die Nutzung des Rahmenver- trags Bund/Bahn für Fraunhofer als CO2-neutral ausgewiesen werden, ist eine Änderung in den CO2-Emissionen nicht zu verzeichnen. Für die Flugemissionen 2020 wird laut Beschluss aus dem Jahr 2019 erstmalig eine Kompen- sation vorgenommen. Die Ausschreibung hierfür ist in Vorbereitung und für das Frühjahr 2021 vorgesehen. Für das betriebliche Abfallmanagement und die Dokumentation in Form eines Abfall- registers und jährlichen Berichts sind an den Fraunhofer-Instituten Beauftragte für das betriebliche Abfallmanagement bestellt worden. Aktuelle Gesamtabfallzahlen sind lediglich für das Jahr 2019 verfügbar. Gemäß diesen fielen im Jahr 2019 an den Fraunhofer- Instituten 5396 Tonnen nichtgefährliche und 638 Tonnen gefährliche Abfälle an. Dies bedeutet einen Rückgang um 236 Tonnen für nichtgefährliche sowie ein Rückgang um 180 Tonnen für gefährliche Abfälle im Vergleich zum Vorjahr. Die Reduktionen im Bereich nichtgefährliche Abfälle gehen auf die Bemühungen der Institute zurück. Die Schwankungen im Bereich gefährliche Abfälle sind zu großen Teilen durch Forschungspro- jekte zu erklären: Die meisten Abfälle fallen projektbezogen an und sind nicht direkt steuerbar. 28 CO2-Emissionen bei Dienstreisen der Fraunhofer- Beschäftigten in Tonnen 10 876 11 128 10 080 9332 0 0 0 0 1026 0 2016 2017 2018 2019 2020 Flugreisen Bahnreisen: CO2-neutral durch Teilnahme am Rahmenvertrag Bund/Bahn, laut Angaben der Deutschen Bahn Abfallaufkommen der Fraunhofer-Institute in Tonnen 5702 5632 5396 5255 3274 369 607 614 818 638 2016 2017 2018 2019 2020 Nichtgefährliche Abfälle Gefährliche Abfälle

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Risiken und Ausblick Risikomanagement und Risiken Auch die Fraunhofer-Gesellschaft wird durch die Folgen der Corona-Krise belastet, wodurch eine Verschlechterung der Risikosituation resultierte. In der Gesamtsicht besteht jedoch keine nachhaltige Gefährdung der Fraunhofer-Gesellschaft. Da der Umfang der Auswirkungen des Coronavirus u.a. auf- grund der steigenden Anzahl an Mutationen nicht genau vorhersehbar ist, hat der Fraunhofer-Vorstand Szenarien mit entsprechenden Maßnahmen entwickelt, um schnell auf zukünftige Entwicklungen reagieren zu können. Unter anderem wurde vom Zuwendungsgeber ein Mehrbedarf an Zuwendung genehmigt, um Fraunhofer den Erhalt ihrer zur Krisenbewältigung in Deutschland und Europa so wichtigen Kompetenzen und Kapazitäten zu ermöglichen. Die Verände- rung der Lage wird weiterhin durch den Corona-Krisenstab intensiv beobachtet und analysiert, um Maßnahmen laufend an eine sich verändernde Situation anzupassen. Unter dem Begriff Risiko versteht Fraunhofer alle internen und externen Ereignisse und Entwicklungen, die den Erfolg der Gesellschaft gefährden können. Hierzu zählen sowohl direkt monetär ermittelbare als auch qualitative Risiken. Das Risikomanagement bei Fraunhofer verfolgt das Ziel, vorhandene und potenzielle Risiken frühzeitig zu identifizieren und durch geeignete Maßnahmen so zu steuern, dass der Risikoeintritt entweder abgewendet werden kann oder keine Folgen entfaltet, welche die Erfüllung des satzungsgemäßen Auftrags bzw. den Erfolg der Fraunhofer-Gesellschaft gefähr- den. Um dieses Ziel zu erreichen, ist ein Risikomanagement- system etabliert, das die Anfoderungen und die Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft berücksichtigt, fortlaufend weiterent- wickelt und vom Wirtschaftsprüfer der Fraunhofer-Gesellschaft als geeignet und ausreichend bewertet wurde. Der Regelkreis des Risikomanagements beinhaltet eine jähr- liche systematische und standardisierte Risikoerhebung mit den Risikoexperten in den Fachabteilungen. Die dabei erhobe- nen Einzelrisiken inkl. der Maßnahmen werden im Anschluss für die jährliche Berichterstattung an den Vorstand zu den entsprechenden Risikothemen zusammengefasst und priori- siert, wodurch gleichartige Einzelrisiken gesamthaft bewertet werden. Daneben informieren die Fachabteilungen den Vorstand im Rahmen bestehender Berichtswege regelmäßig bzw. anlass- bezogen über relevante Risikoentwicklungen. Das Fraunhofer-spezifische Risikokategorisierungmodell bildet den Rahmen für die jährliche Risikoerhebung und den darauf aufbauenden Risikobericht an den Vorstand. Es besteht in der ersten Ebene aus vier Risikofeldern (Geschäftsmodell, Finanzen, Ressourcen und Operatives Geschäft). Auf der zweiten Ebene wurden diesen vier Risikofeldern bisher 19 Fraunhofer-spezi- fische Risikothemen zugeordnet. Das Risikofeld Geschäftsmodell umfasst Risikothemen, welche die Fortführung und Weiterentwicklung des Fraunhofer- Geschäftsmodells gefährden können. Dies betrifft sowohl wichtige externe Rahmenbedingungen als auch Risiken hin- sichtlich der internen Ausgestaltung des Geschäftsmodells. Durch die COVID-19-Pandemie ist vorübergehend in bestimm- ten Bereichen des Forschungsportfolios mit Auswirkungen zu rechnen. Fraunhofer intensiviert entsprechend die bereits laufenden Aktivitäten in der strategischen Portfoliosteuerung. Aus Haftungs- und Leistungsrisiken der selbstständigen Auslandsgesellschaften können mittelbar finanzielle Risiken für die Fraunhofer-Gesellschaft erwachsen. So steht derzeit die Auslandsgesellschaft Fraunhofer USA, Inc. in einem Rechts- streit mit einem US-Unternehmen. Im Risikofeld Finanzen stehen Risikothemen im Fokus, die die Finanzierung der Forschungstätigkeit bzw. die Zahlungs- fähigkeit bedrohen können. Die institutionelle Förderung durch Bund und Länder stellt für die Fraunhofer-Gesellschaft eine der drei wesentlichen Finanzierungssäulen dar und ermöglicht insbesondere den qualitätsgesicherten Aufbau neuer Forschungsfelder und -themen. Als anwendungsorientierte Forschungsorganisation stellen die Wirtschaftserträge eine weitere der drei wesentli- chen Finanzierungssäulen dar, welche als Folge der COVID-19- Pandemie einen Einbruch erlitten hat. Dies wird durch die vom Bundesministerium für Bildung und Forschung zusätzlich genehmigte Zuwendung ausgeglichen, mit der Fraunhofer ihre zur Krisenbewältigung in Deutschland und Europa wichtigen Kompetenzen und Kapazitäten erhalten kann. 29

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Um den Anteil der institutionellen Förderung an der Gesamt- finanzierung nachhaltig zu sichern, betreibt Fraunhofer ein vorausschauendes Wachstumsmanagement und wirbt für eine missionsgerechte, erfolgsbasierte institutionelle Förderung von Bund und Ländern sowie forschungsgerechte Bewirt- schaftungsbedingungen. Die derzeit geltenden Bewirtschaf- tungsgrundsätze erlauben es Fraunhofer, flexibel, effizient und eigenverantwortlich zu agieren. Eine Einschränkung dieser Möglichkeit hätte die Folge, dass die Risiko- und Liquiditäts vorsorge und die Anpassungsfähigkeit begrenzt werden. Die Sicherung der IntellectualProperty(IP)Basis (Gesetze, Richtlinien und andere Regularien) zum Schutz des geistigen Eigentums stellt für Fraunhofer einen kritischen Erfolgsfaktor dar und ist Voraussetzung für die Verwertung der Forschungs- ergebnisse. Dies betrifft auch mögliche Änderungen der IP Policies von Standardisierungsgremien (SDO) für standardes- senzielle Patente. Daher beobachtet und bewertet Fraunhofer Initiativen aus dem regulativen Umfeld im Hinblick auf nach- teilige Änderungen der Rahmenbedingungen für die Sicherung und Verwertung von IP. Von Bund, Ländern und der EU als Co-Finanzierer (EFRE) finanzierte Bau und Erstausstattungsvorhaben unter- liegen Vorgaben hinsichtlich der zeitlichen Mittelverwendung. Deutliche Verzögerungen im Projektfortschritt können zu einem verspäteten Mittelabfluss bis hin zum Verfall der bereit- gestellten Mittel führen. Durch das bei Fraunhofer etablierte Baucontrolling wird der Projektfortschritt von Bau- und Erstausstattungsvorhaben zeitnah überwacht und laufend Möglichkeiten für eine Beschleunigung der Projektabwicklung untersucht. Des Weiteren setzt sich Fraunhofer für einheitliche und flexible Zuwendungsbedingungen bei Bauvorhaben ein. Das Risikofeld Ressourcen umfasst Risiken, die eine Bedro- hung der materiellen und immateriellen Ressourcen für eine erfolgreiche Forschungstätigkeit darstellen können. Die Mitarbeitenden sind der wesentliche Erfolgsfaktor für eine erfolgreiche Forschungstätigkeit. Aufgrund der aktu- ellen Pandemie wurden umfangreiche Maßnahmen zur Aufrechterhaltung der Geschäftsprozesse und zum Schutz vor Ansteckung unserer Mitarbeitenden und Kunden ergriffen. Diese werden laufend überprüft und an die aktuelle Rahmen- lage angepasst. Regelkreis des Risikomanagements Analyse und Bewertung Steuerung Reporting Identifikation Monitoring Verbesserungs- / Weiter entwicklungsprozess 30 Moderne leistungsfähige IT-Systeme unterstützen die effi- ziente Gestaltung der Geschäftsprozesse im Forschungs- management. Potenzielle organisatorische Herausforderungen durch die Umstellung auf ein neues ERPSystem begegnet Fraunhofer u.a. durch temporäre personelle Aufstockung der Fachabteilungen sowie einem strukturierten Projekt- management und -controlling inkl. einer regelmäßigen Über- prüfung der Projektplanung. Aus der renditeorientierten Anlage des Vereins- und Rück- lagevermögens können Kapitalmarktrisiken resultieren. Die Anlagen der Fraunhofer-Gesellschaft sind über einen nach deutschem Recht aufgelegten Wertpapierspezialfonds und Kommanditbeteiligungen gebündelt. Im Rahmen einer breit diversifizierten Anlagepolitik steht die Risikolage wegen der unsicheren Entwicklung an den Geld- und Kapitalmärkten unter ständiger Beobachtung. Im Risikofeld Operatives Geschäft sind Risiken zusammen- gefasst, die aus den Prozessen in Forschung und Verwaltung bzw. der Durchführung von konkreten Forschungsvorhaben erwachsen können. In Projekten aus der Auftragsforschung mit in- und auslän- dischen Geschäftspartnern ist Fraunhofer Haftungs- und Leis- tungsrisiken sowie Risiken durch Produkthaftung und Gewähr- leistung ausgesetzt. Bei ausländischen Geschäftspartnern ist Fraunhofer zudem mit der Herausforderung der ausländi schen Rechtsordnung konfrontiert. Diese Themen werden durch geeignete Haftungsbeschränkungen in den allgemeinen Geschäftsbedingungen bzw. Musterverträgen, die Einbindung von spezialisierten Juristen sowie durch ein abgestuftes Geneh- migungsverfahren auf Basis kompetenter juristischer Begutach- tungen gesteuert. Der sichere Umgang mit Informationen stellt für die nach- haltige Geschäftstätigkeit einer wissensbasierten Forschungs- gesellschaft eine elementare Voraussetzung dar. Der Anstieg möglicher Risiken im Bereich Informationssicherheit wird durch gezielte und fortlaufend weiterentwickelte Maßnahmen begrenzt, die in einem verbindlichen Informationssicherheits- handbuch beschrieben werden.

Fraunhofer-Risikokategorisierungsmodell Risikofelder Geschäftsmodell Finanzen Ressourcen Operatives Geschäft Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Risikothemen Beihilferecht Gemeinnützigkeit, Steuern Verwertung, Ausgründungen Unternehmensstrategie, Portfoliosteuerung Internationale Aktivitäten Grundfinanzierung Öffentliche Erträge Wirtschaftserträge Aufwand Betrieb/Investitionen/Bau Liquidität, Vorfinanzierung, sonstige finanzielle Risiken Personal IP, Know-how Infrastruktur Finanzvermögen, Reserve Reputation, Marke Leistungserbringung, vertragliche Risiken Rechtliche Risiken Informationssicherheit Ordnungsmäßigkeit, interne Kontrollsysteme 31

Bericht des Vorstands I Lagebericht 2020 Ausblick Für das Jahr 2021 zeichnet sich zum Ende des ersten Quartals eine positive Entwicklung für Fraunhofer ab. Planmäßig rechnet Fraunhofer damit, dass Kompetenzen und Kapazitäten weiter- hin mit angemessener Unterstützung der Zuwendungsgeber erhalten werden können. Das Erreichen der gesteckten Ertrags- ziele bleibt jedoch weiterhin risikobehaftet, da mit anhalten- den Lockdown-Maßnahmen und den daraus resultierenden negativen Auswirkungen auf die konjunkturelle Entwicklung gerechnet werden muss. Fraunhofer ist dennoch zuversicht- lich, dass das FuE-Portfolio auch aufgrund vieler interessanter Kompetenzen zur Krisenbewältigung sowie durch verstärkte Akquise bei der Wirtschaft sehr nachgefragt sein wird. Das Fraunhofer-Finanzierungmodell steht selbst bei anhaltender Krisenlage auf einem soliden Fundament. Im Rahmen der SAPEinführung hat Fraunhofer wichtige Teilschritte wie geplant abgeschlossen. Die Corona-Pandemie verlangte ad hoc eine schnelle Umorganisation der täglichen Zusammenarbeit und führte zur Verlagerung aller Bespre- chungen und Events auf digitale Kanäle. Es ist gelungen, ein komplexes System aus 40 SAP-Einzelanwendungen und 20 Cloudlösungen mit eigenen Rollen und Berechtigungen aufzu- setzen, in Grundfunktionalitäten zu testen und die Qualifizie- rung der Mitarbeitenden zu konzipieren und zu beginnen. Vor dem Hintergrund, dass das Jahr 2021 ähnliche Herausforde- rungen mit sich bringen wird, ist es notwendig sicherzustellen, dass Fraunhofer in diesen Krisenzeiten handlungsfähig bleibt und seine Kompetenz und Leistungsfähigkeit den Kunden und Partnern ohne Einschränkung vollumfänglich und dauer- haft zur Verfügung stellt. Deshalb hat der Vorstand nach dem sogenannten User Acceptance Test Ende November 2020 entschieden, die Einführung von SAP um ein Jahr auf Anfang 2022 zu verschieben. Mit den leitmarktorientierten Allianzen plant Fraunhofer eine zentrale neue Transferstruktur. Diese definieren sich als kooperative Transferplattformen mehrerer Fraunhofer-Institu- te für sogenannte Leitmärkte, d. h. Branchen mit besonderer Relevanz für die Innovationskraft in Deutschland und Europa. Über »One-Stop-Shops« erhalten Industriekunden einen optimalen Zugang zu institutsübergreifenden Forschungs- angeboten und systemischen Lösungen mehrerer Institute. Im Jahr 2021 starten zunächst die Leitmärkte »Anlagen- und Maschinenbau«, »Bauwirtschaft«, »Energiewirtschaft« und »Mobilitätswirtschaft«. Da die Leitmärkte »Digitalwirtschaft« und »Gesundheitswirtschaft« in der Pandemie ein besonders dynamisches Wachstum aufweisen, wird ihr Aufbau eben- falls 2021 umgesetzt werden. Der Aufbau der Leitmärkte »Chemische Industrie« und »Ernährungswirtschaft« ist nach- folgend vorgesehen. 32 Die neue Verbundstruktur wird den Anforderungen der internen Portfoliostrukturierung und der externen Kompe- tenzdarstellung gerechter und wird zu einer Zunahme von Synergien führen. Ab 2021 gibt es nunmehr folgende neun Institutsverbünde, die unverzüglich ihre interne Abstimmung und externe Kooperation organisieren werden: Energietechnologien und Klimaschutz Gesundheit Innovationsforschung IUK-Technologie Light & Surfaces Mikroelektronik Produktion Ressourcentechnologien und Bioökonomie Werkstoffe, Bauteile – Materials Für 2021 ist die weitere konsequente Umsetzung der durch die Zukunftskommission initiierten Strukturoptimierungen vorgesehen. Dazu gehören: die noch fokussiertere Kompetenz- entwicklung durch die Verbünde, die auf Corporate-Ebene unterstützte Ausbildung von leitmarktorientierten Allianzen und die federführende Initiative auf sieben Fraunhofer Strategi- schen Forschungsfeldern. Damit ist Fraunhofer für dynamische Anpassungen in der Zukunft sehr gut aufgestellt. Prof. Dr. Ralf B. Wehrspohn, Vorstand für Technologie- marketing und Geschäftsmodelle, verlässt die Fraunhofer- Gesellschaft auf eigenen Wunsch und beendet seine Tätigkeit als Vorstand zum 31. März 2021. Der Vorstand und das Präsi- dium danken Herrn Prof. Wehrspohn für die geleistete Arbeit. Der Vorstand dankt den Mitgliedern, Förderern, Freunden und insbesondere den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Fraunhofer-Gesellschaft für ihre Unterstützung und ihren engagierten Einsatz im Jahr 2020. Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Der Vorstand Prof. Dr.-Ing. Reimund Neugebauer Prof. Dr. rer. publ. ass. iur. Alexander Kurz Dipl.-Kfm. Andreas Meuer Prof. Dr. rer. nat. Ralf B. Wehrspohn

Bericht des Vorstands I Bericht des Senats zum Geschäftsjahr 2020 Bericht des Senats zum Geschäftsjahr 2020 Prof. Dr.-Ing. Heinz Jörg Fuhrmann Das Jahr 2020 war für die Fraunhofer Gesellschaft von großen Herausfor derungen insbesondere aufgrund der SARSCoV2Pandemie geprägt. Dazu zählt allen voran der signifikante Rück gang in der Vergabe von Industriefor schungsaufträgen durch die von der Krise betroffenen Branchen und nicht zuletzt auch die Veränderung des Ar beits und Forschungsalltags. Dank des großen Einsatzes aller Mitarbeitenden sowie der Unterstützung der Bundes regierung und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung konnten diese erfolgreich bewältigt werden. Mit einem Finanzvolumen von rund 2,8 Milliarden Euro wurde eine stabile und kompetenzerhaltende Entwicklung erzielt. So war es der Fraunhofer-Gesellschaft möglich, ihrer Aufgabe als treibende Kraft für Innovation und Wertschöpfung in Wirt- schaft und Gesellschaft weiterhin in vollem Umfang nachzukommen. Dies belegen eigene Forschungsinitiativen für technologische Entwicklungen zur Bekämpfung der Pandemie im Zuge des »Anti-Corona-Programms« und das »Fraunhofer-Innovationsprogramm« für den Innovationspush in die Wirtschaft sowie für den eigenen Kapazitätserhalt und die Kompetenzentwicklung. 34

Bericht des Vorstands I Bericht des Senats zum Geschäftsjahr 2020 Ehren mitglied zur Wahl in die Fraunhofer- Gesellschaft zur Förderung der ange- wandten Forschung e. V. vorzuschlagen. Der Vorstand hatte dem Senat Herrn Ministerpräsidenten Dr. Markus Söder in Anerkennung seines herausragenden politischen Engagements zugunsten der angewandten Forschung in Bayern und darüber hinaus, insbesondere im Bereich der zukunftsweisenden Themen KI und Quantencomputing, für die Ehrenmit- gliedschaft in der Fraunhofer-Gesell - schaft vorgeschlagen. Die Wahl durch die Mit gliederversammlung erfolgte am 9. Oktober 2020. Der Senat wählte den vom »Senatsaus- schuss zur Neu- und Wiederberufung von Vorstandsmitgliedern« zur Wiederwahl vorgeschlagenen Prof. Dr. rer. publ. ass. iur. Alexander Kurz zum Vorstandsmitglied für den Bereich »Personal, Recht und Verwer- tung« für die Zeit vom 1. Juni 2021 bis zum 31. Mai 2026. Der Senat dankt dem Vorstand sowie allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der Fraunhofer-Gesellschaft für ihr herausragen- des Engagement und die erfolgreiche Arbeit unter den erschwerten Bedingungen einer Pandemie im Geschäftsjahr 2020. Prof. Dr.-Ing. Heinz Jörg Fuhrmann Vorsitzender des Senats der Fraunhofer-Gesellschaft Unbeschadet der notwendigen Vorsorge- maßnahmen zum Gesundheitsschutz und den damit verbundenen organisatorischen Herausforderungen hat die Fraunhofer- Gesellschaft ihre eigene zukunftsorientierte Aufstellung systematisch weiter vorangebracht. Hierzu zählen z. B. die erfolgreiche Umsetzung der Fraunhofer Strategischen Forschungsfel- der und der Fraunhofer-Leitmärkte sowie die Weiterentwicklung der Verbundstruktur. Die solide Bilanz der Fraunhofer-Gesellschaft hat im vergangenen Jahr erneut den unein- geschränkten Bestätigungsvermerk der beauftragten Wirtschaftsprüfungsgesellschaft erhalten. Der Senat nahm im Jahr 2020 die ihm nach der Satzung der Fraunhofer-Gesellschaft obliegenden Aufgaben wahr. Er tagte im Geschäftsjahr 2020 zwei Mal: am 12. Mai und am 8. Oktober. Beide Sitzungen fanden auf- grund der SARS-CoV-2-Pandemie im digitalen Sitzungsformat statt. Die Beschlüsse wurden im schriftlichen Umlaufverfahren gefasst. Wesentliche satzungsgemäße Beschlüsse betrafen die Struktur und Vorstandsangelegen- heiten der Fraunhofer-Gesellschaft: Der Senat stellte gemäß § 12 Abs. 2 Buchstabe e) der Fraunhofer-Satzung den vom Vorstand aufgestellten Wirt- schaftsplan 2021 (Eckwerte) fest. Die Ausgliederung der beiden Standorte Frankfurt und Hamburg des Fraunhofer- Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME in ein selbst ständiges Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharma - kologie ITMP unter Leitung von Herrn Prof. Dr. Dr. Gerd Geißlinger wurde zum 1. Januar 2021 im Senat beschlossen. Der Senat beschloss einstimmig, der Mitgliederversammlung Herrn Minister- präsidenten Dr. Markus Söder als 35

Bericht des Vorstands I Im FraunhoferSenat Grazia Vittadini In Deutschland befindet sich der Hauptsitz des von Grazia Vittadini weltweit angesiedelten und agierenden Teams. An den insgesamt 27 deutschen Airbus-Standorten arbeitet zudem knapp die Hälfte aller Beschäftigten der gesamten deutschen Luft- und Raumfahrt- industrie. Neben dem Verkehrsflugzeug- und Hubschraubergeschäft entwickelt Airbus in Deutschland modernste Technologien und maßgeschneiderte Produkte zur Stärkung der nationalen Sicherheit – darunter Militär- hubschrauber, Satellitenprogramme für eine sichere militärische Kommunikation und den Eurofighter. Grazia Vittadini leitete stets internationale Teams an verschiedenen Standorten und war u. a. Chief Engineer für die Ausrüstung der Auftriebshilfe für die A380 in Bremen. Die gebürtige Mailänderin startete ihre beruf- liche Laufbahn auf der italienischen Seite des Eurofighter-Konsortiums. 2002 kam sie zu Airbus Operations nach Deutschland und war dort schnell in Führungspositionen tätig, u. a. als Chefingenieurin und Leiterin des Corporate Audit. Grazia Vittadini hat einen Abschluss in Luftfahrttechnik mit Schwerpunkt Aero- dynamik der Polytechnischen Universität Mailand (Politecnico di Milano). Grazia Vittadini wurde 2018 als Chief Technology Officer in den Konzern vorstand von Airbus berufen und zum Mitglied des Executive Committee ernannt. Ab Januar 2017 war sie Execu tive Vice President Head of Engineering und Mitglied des Executive Committee von Airbus Defence and Space. Auf vielen ihrer Karrierepositionen war sie die erste Frau. Seit Jahren engagiert sich Airbus für Vielfalt und Inklusion in Unternehmen der Luft und Raumfahrt sowie des Maschinenbaus. Auch unter den AirbusBeschäftigten erhöht sich sukzessive der Frauenanteil, der gegen wärtig bei rund 18 Prozent liegt. Airbus ist ein weltweit führendes Unterneh- men im Bereich von Luft- und Raumfahrt sowie dazu gehörenden Dienstleistungen. Im Geschäftsjahr 2019 beschäftigte die Unternehmensgruppe rund 135 000 Mit- arbeiterinnen und Mitarbeiter. Airbus ist Europas Marktführer bei militärischen Tank-, Kampf-, Transport- und Missionsflugzeugen und eines der größten Raumfahrtunterneh- men der Welt. Als global führender Her- steller von kommer ziellen Flugzeugen hat der Konzern zudem den Anspruch, Techno- logievorreiter bei der Abkehr von fossilen Brennstoffen und der Dekarbonisierung der Luftfahrt zu sein. Bis 2035 will Airbus ein Passagierflugzeug auf den Markt bringen, das komplett CO2-neutral fliegt. 37

Bericht des Vorstands I Im FraunhoferSenat Dr. Karl Tragl Dr. Karl Tragl war bis 2020 Sprecher des Vorstands der DiehlGruppe und ist nach wie vor beratend für die Unter nehmensgruppe tätig. Tragl verbindet umfangreiche unternehmerische Erfah rungen in verschiedenen Branchen mit breit gefächerter, international unter Beweis gestellter Kenntnis moderner Produktionssysteme und innovativer Methoden aus den Bereichen Indus trie 4.0, Automatisierungstechnik und 3DDruck. Nach dem Studium der Physik an der Fried- rich-Alexander-Universität Erlangen-Nürn- berg promovierte Karl Tragl beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Ober- pfaffenhofen. Seine berufliche Laufbahn begann er 1991 bei der späteren Siemens Management Consulting als Unternehmensbe- rater für Restrukturierungs-, Wachstums- und Innovationsprojekte. Anschließend übernahm er das globale Geschäft für Siemens Frequenz- umrichter mit Sitz in England. Im Jahr 2000 folgte der Wechsel zum Maschi- nenbauer Bosch Rexroth AG, bei dem Karl Tragl 16 Jahre tätig war und nach verschiede- nen Führungspositionen ab 2010 als Vor- standsvorsitzender die Gesamtverantwortung trug. Danach war er in den USA als Group Pre- sident bei der Aluminum Company of America und nach der Aufspaltung des Unternehmens in zwei unabhängige börsennotierte Unter- nehmen bei Arconic verantwortlich für den Bereich Engineered Products & Solutions. Zuletzt war Karl Tragl von 2018 bis 2020 Sprecher des Vorstands der Diehl-Gruppe. Diehl ist ein global operierendes Familien- unternehmen mit Stammsitz in Nürnberg und 60 Tochterunternehmen bzw. Joint Ventures weltweit. Gegliedert in die Unternehmensein- heiten Metall, Controls, Defence, Aviation und Metering erzielte die Diehl-Gruppe 2019 einen Umsatz von 3,6 Milliarden Euro mit rund 17 500 Mitarbeitenden. 38

Bericht des Vorstands I Im FraunhoferSenat Dr.-Ing. Anna-Katharina Wittenstein Dr.Ing. AnnaKatharina Wittenstein ist seit 2016 Vorstandsmitglied der Wittenstein SE. Das Familienunternehmen ist ein Hightech- Betrieb, dessen Kernkompetenz im Bereich der mechatronischen Antriebstechnik liegt. Am Firmensitz in Igersheim und an 25 Standorten in mehr als 45 Ländern dreht sich alles um kundenspezifische Systeme und Lösungen für hochdynamische Bewegung, präziseste Positionierung und intelligente Vernetzung. Produkte des Unternehmens kommen bei- spielsweise in Robotern, Werkzeugmaschinen, in der Medizintechnik, der Luft- und Raum- fahrt und sogar in der Formel 1 zum Einsatz. 2018 war ein Mitarbeiterteam der Wittenstein SE mit einem neuartigen Getriebe unter den Finalisten des Deutschen Zukunftspreises. Die gebürtige Würzburgerin Anna-Katharina Wittenstein studierte an der Julius-Maximili- ans-Universität Würzburg und an der Univer- sität Mannheim Betriebswirtschaftslehre. Von 2002 bis 2006 war sie zunächst als Beraterin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA in Stuttgart tätig. Nach ihrer Promotion an der Universität Stuttgart begleitete sie als operative Geschäftsführerin den Aufbau eines Produktionsstandorts des Familienunternehmens in der Schweiz, später bereitete sie sich als Chairwoman of the Board in den USA auf ihre Vorstandsrolle im Familienunternehmen vor. Mittlerweile ist der Generationenwechsel vollzogen und Vater Dr.-Ing. Manfred Wittenstein Vorsitzender des Aufsichtsrats. Bereits seit 2018 ist Anna-Katharina Witten- stein Mitglied des Kuratoriums des Fraunhofer- Instituts für Produktionstechnik und Auto- matisierung IPA, außerdem ist sie Mitglied des Innovationsdialogs zwischen der Bundesregie- rung, Wirtschaft und Wissenschaft. 41

Bericht des Vorstands I Im FraunhoferSenat Bernard Meyer Bernard Meyer ist Geschäftsführer der Meyer Werft. Das Unternehmen mit Sitz im niedersächsischen Papenburg hat sich seit Mitte der 1980erJahre vor allem durch den Bau von Kreuzfahrt schiffen einen Namen gemacht und ist einer der Weltmarktführer in diesem Segment. Die Meyer Werft wurde im Jahr 1795 von Willm Rolf Meyer gegrün det, Bernard Meyer führt das Familien unternehmen in mittlerweile sechster Generation. Als einer der größten Arbeitgeber der Region Emsland/Ostfriesland baut die Werft Kreuz- fahrtschiffe, Fähren und Gastanker für Kunden aus aller Welt. Bernard Meyer selbst war es, der in den 80er-Jahren den Einstieg in den Bau von Kreuzfahrtschiffen in die Wege leite- te. Seither haben mehr als 50 dieser Ozean- riesen das überdachte Baudock in Papenburg verlassen – eines der größten weltweit. In Anbetracht der zunehmenden Relevanz von Nachhaltigkeit und Klimaschutz im Tourismus- sektor und auf den Weltmeeren hat die Meyer Werft 2018 mit der AIDAnova das sauberste Kreuzfahrtschiff der Welt gebaut. Als weltweit erster Ozeanriese fährt das Schiff mit Flüssig- erdgas (LNG). So lässt sich der Ausstoß von Feinstaub und Schwefeloxiden vollständig ver- meiden; Stickoxide und Kohlendioxid werden deutlich reduziert. Bernard Meyer wurde 1948 in Papenburg geboren. Nach seinem Studium zum Diplom- ingenieur Schiffbau in Hannover und Hamburg stieg er 1973 in das Familienunternehmen ein und übernahm 1982 die Geschäftsführung. Durch die Übernahme der Neptun Werft 1997 und der finnischen Werft Meyer Turku 2014 wurde die Gruppe deutlich größer und international bekannt. Meyer ist Mitglied des Präsidiums des Verbands für Schiffbau und Meerestechnik (VSM), der wirtschaft- lichen Interessen vertretung der deutschen maritimen Industrie. Auch auf internationaler Ebene ist er seit vielen Jahren im Vorstand beim europäischen Schiffbauverband SEA Europe aktiv. Eine besondere Ehrung wurde ihm 2009 durch die Verleihung des Werner- von-Siemens-Rings zuteil. Der Preis gilt als eine der höchsten deutschen Auszeichnungen für Naturwissenschaft und Technik. 42

Bärbel Bas Bericht des Vorstands I Im FraunhoferSenat SPD-Mitglied ist Bärbel Bas seit 1988; neun Jahre lang war sie Juso-Vorsitzende der SPD Duisburg. Von 1994 bis 2002 war sie Mitglied im Rat der Stadt Duisburg, Themenschwer- punkte setzte sie vor allem in der Jugend- und der Gesundheitspolitik. 2009 wurde sie als Direktkandidatin für ihren Wahlkreis in den 17. Deutschen Bundestag gewählt. Von 2013 bis 2019 war sie Parlamentarische Geschäfts- führerin der SPD-Bundestagsfraktion und seit 2019 ist sie stellvertretende Fraktionsvorsitzen- de mit den Aufgabenbereichen Gesundheit, Bildung und Forschung sowie Petitionen. Bärbel Bas ist seit Oktober 2009 Mit glied des Deutschen Bundestags und in ihrer Funktion als stellvertretende Vorsitzende der SPDBundestagsfrak tion zuständig für die Bereiche Gesund heit, Bildung und Forschung, Petitionen sowie für die EnqueteKommission »Berufliche Bildung in der digitalen Arbeitswelt«. Als Bundestagsabge ordnete vertritt sie den Wahlkreis 115 Duisburg I. Bärbel Bas wurde 1968 geboren und wuchs zusammen mit fünf Geschwistern in Duisburg auf. Nach der Fachoberschulreife begann sie eine Ausbildung bei der Duisburger Ver- kehrsgesellschaft (DVG). Bereits in dieser Zeit engagierte sie sich als gewählte Jugend- und Auszubildendenvertreterin für bessere Aus- bildungsbedingungen. Getreu dem Motto »lebenslanges Lernen« qualifizierte sie sich kontinuierlich weiter. So folgten ein Studium zur Krankenkassenbetriebswirtin sowie ein Studium zur Personalmanagement-Ökonomin. Sie übernahm verschiedene Führungspositio- nen bei der BKK futur, die mittlerweile in die BKK VBU übergegangen ist. 45

Bericht des Vorstands Dr. Markus Söder, Ehrenmitglied der Fraunhofer-Gesellschaft Auf der virtuell durchgeführten Fraunhofer-Jahres- tagung im Herbst 2020 hat die Mitgliederversammlung in Anerkennung seines politischen Engagements zugunsten der Forschung in Bayern und darüber hinaus Dr Markus Söder zum Ehrenmitglied der Fraunhofer- Gesellschaft gewählt » Fraunhofer und Bayern – das ist eine tolle Allianz, die wir auch in Zukunft intensiv fortführen werden Es geht darum, die Welt mit moderner Technologie besser zu machen und einen offenen Geist für Veränderungen zu haben Wir müssen die Herausforderungen von heute und morgen angehen und auf den wichtigen Zukunftsfeldern wie Künstlicher Intelli- genz, Digitalisierung, Quantentechno- logien und Mobilität die Innovationsfä- higkeit nicht nur des Freistaats, sondern von Deutschland insgesamt unter Beweis stellen« Der gebürtige Franke ist seit März 2018 Ministerpräsident des Freistaats Bayern und seit Januar 2019 Vorsitzender der Christlich- Sozialen Union. Unter Söders Führung wurde 2018 zunächst die Hightech Agenda gestar- tet, eine Technologieoffensive zur Förderung der Forschung im Freistaat. Dadurch sollen die Entwicklung neuester Technologien und ihre Umsetzung in die konkrete Praxis voran- gebracht werden. Die Hightech Agenda Plus ergänzt diese Maßnahmen noch einmal, so soll beispielsweise mit dem Munich Quantum Valley ein Technologiepark von Weltrang entstehen. Markus Söder trat mit 16 Jahren in die CSU ein. Nach Abitur und Grundwehrdienst folgte ein Studium der Rechtswissenschaften an der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen- Nürnberg. Gefördert wurde er durch ein Stipendium der Konrad-Adenauer-Stiftung. Im Anschluss an sein Studium war Söder zunächst wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl für Staats-, Verwaltungs- und Kirchenrecht und absolvierte dann ein Volontariat beim Bayeri- schen Rundfunk. Söder ist seit 1994 Mitglied des Bayerischen Landtags und war viele Jahre Landesvorsitzender der Jungen Union Bayern sowie Mitglied im CSU-Präsidium. Von 2003 bis 2007 war Söder CSU-Generalsekretär; zwischen 2007 und 2018 bekleidete er ver- schiedene Ministerämter in der Staatsregie- rung. Im März 2018 wurde Markus Söder vom Landtag zum Bayerischen Ministerpräsiden- ten gewählt und nach der Landtagswahl im Oktober 2018 im Amt bestätigt. Markus Söder ist verheiratet, hat vier Kinder und lebt in Nürnberg und München. 47 47

Aus der Fraunhofer-Forschung I Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung Technische Infrastrukturen müssen auch heftigen Schocks widerstehen können. Das Jahr 2020 hat mit der COVID19Pandemie den Fokus der Öffentlichkeit auf das Thema Resilienz gerichtet. Politik, Wirtschaft, Forschung und Gesellschaft diskutieren intensiv darüber, wie man die Widerstandskraft von Organisationen, Infrastrukturen und anderen komplexen technischen und soziotechnischen Systemen bestimmen, vor allem aber mit welchen Maßnahmen man sie stärken kann. Welche Eigen schaften entscheiden, ob etwa ein Unternehmen oder eine ganze Wertschöpfungskette bereits bei kleineren Störungen ihre Leistungsfähigkeit verlieren können oder aber in der Lage sind, auch schwere Schocks zu absorbieren? Mit welchen organisatorischen, technischen oder personellen Maßnahmen können Entscheidungsträger sicherstellen, dass bei zukünftigen Krisen die Systeme sich rasch erholen oder gar gestärkt aus ihnen hervorgehen? Unser Verständnis von Resilienz Resilienz bezeichnet die Fähigkeit technischer oder soziotechnischer Systeme, Schocks und Störereignisse zu absorbieren und Kernfunktionalitäten aufrecht- zuerhalten bzw. schnell wiederherzustellen sowie aus Erfahrungen zu lernen und sich an veränderte Umwelt bedingungen anzupassen. 51

Aus der Fraunhofer-Forschung I Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung Komplexität erfordert Systemkompetenz Zahlreiche FraunhoferInstitute forschen seit vielen Jahren mit unterschiedlichen metho dischen Ansätzen an Konzepten und Lö sungen, die zu einer Steigerung der Resilienz beitragen können. Bereits 2014 entstand in einem gemeinsamen Projekt mit der acatech – Deutsche Akademie der Technikwissen schaften eine Empfehlung an die Politik, wie und durch welche Maßnahmen man dem Ziel einer resilienteren Wirtschaft und Gesellschaft näherkommt. Die FraunhoferGesellschaft vereint dabei ein breites Spektrum an Exper tise, um basierend auf unterschiedlichsten technologischen, gesellschaftswissenschaft lichen und ökonomischen Methoden das Forschungsfeld Resilienz voranzubringen. Mit ihrer einzigartigen Kompetenz und Erfahrung in der angewandten Forschung möchte Fraunhofer einen Beitrag zum besseren Verständnis jener Faktoren leisten, die Systeme widerstandsfähig und an passungsfähig machen. Damit möchten wir Lösungswege aufzei gen, die Entscheidungsträger in Politik und Wirtschaft dabei unterstützen können, auf künftige Schocks und Krisen bestmöglich vorbereitet zu sein. Anhand konkreter Projekt beispiele und Initiativen machen wir deutlich, dass das vielseitige Zusammenwirken der verschiedenen wissenschaftlichtechnischen Kompetenzen bereits heute die Grundlage bietet für mehr Resilienz von Gesellschaft, Staat und Wirtschaft. Der neue Imperativ der Resilienz Auch unabhängig von den Herausforderungen infolge von COVID19 wird es in den kom menden Jahren immer wichtiger werden, ein vertieftes Verständnis für die Resilienz unserer Systeme zu entwickeln und in resilienzstei gernde Maßnahmen zu investieren. Absehbar ist, dass verschiedene globale Veränderungs prozesse wie der Klimawandel, die Energie und Mobilitätswende oder auch geopoliti sche Dynamiken unmittelbare und häufig disruptive Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft haben werden. Zugleich werden mit der Digitalisierung die Wirtschafts und Produktionssysteme immer komplexer, was zu neuen Verwundbarkeiten gegenüber Schocks führen kann. Durch Kaskadeneffekte können bereits lokale Störereignisse zu einer systemi schen Herausforderung werden. Ein fundiertes und ganzheitliches Verständnis der Resilienzeigenschaften unserer Systeme, verbunden mit der strategischen Förderung zur Steigerung der Resilienz, kann dabei helfen, diesen komplexen Herausforderungen zu begegnen und auch in unsicheren Zeiten langfristig erfolgreich zu sein. Dabei bedeu tet eine Erhöhung der Resilienz keineswegs zwingend eine Einbuße an Effizienz. Kluge Investitionen in die Stärkung systemischer Resilienz können langfristig sogar zu einer Effizienzsteigerung, aus wirtschaftlicher Sicht gar zu Standortvorteilen gegenüber Wett bewerbern beitragen. Insbesondere bei der Gestaltung zentraler Transformationsprozesse wie der Dekarbonisierung, der Energiewende oder der Digitalisierung, die ja von unerwar teten Brüchen und unplanbaren Dynamiken gekennzeichnet sind, ist ein hohes Maß an Resilienz ein entscheidender Erfolgsfaktor. Drei Kernfähigkeiten sind entscheidend für Resilienz Entsprechend der Mission von Fraunhofer ist es unser Anspruch, die Randbedingungen klar zu definieren, die wir bei der Anwendung unseres Resilienzansatzes zugrunde legen. Demnach basiert unser Verständnis von Resilienz auf dem nachfolgend beschriebenen Fundament. In einer komplexen, von Unsicherheit geprägten Welt lassen sich nicht alle Risiken früh zeitig identifizieren, infolgedessen sind Schocks unvermeidbar. Resiliente Systeme sind jedoch in der Lage, solche Ereignisse zu absorbieren, dabei ihre Kernfunktionalitäten aufrechtzuerhalten bzw. schnell wiederher zustellen und darüber hinaus aus Erfahrungen zu lernen sowie sich an veränderte Umwelt bedingungen anzupassen. Dies gilt sowohl für technische Systeme, etwa Infrastrukturen, als auch für soziotechnische Systeme, z. B. Organisationen und Lieferketten. Entspre chend stehen drei Kernfähigkeiten im Zentrum unseres Ansatzes: 52

Aus der Fraunhofer-Forschung I Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung 1 Resiliente Systeme besitzen die Fähigkeit, in sehr unterschiedlichen Schocksituationen schnell und flexibel zu reagieren, um die Auswirkungen zu minimieren. Ungeach tet der Ursache einer Störung oder eines Schocks stehen ausreichende Redundanzen zur Verfügung, um Ausfälle zu kompensie ren und Kaskadeneffekte zu vermeiden. 2 Darüber hinaus verfügen resiliente Systeme über Kapazitäten, um schleichende Stress faktoren und Belastungen frühzeitig zu erkennen und proaktiv Maßnahmen einlei ten zu können. Damit dies gelingt, bedarf es nach unserer Auffassung stets einer Kombination aus technischen, organisato rischen und ökonomischen Instrumenten. Dadurch sind resiliente Systeme nicht nur widerstandsfähig gegenüber unerwarteten Schocks, sondern besitzen auch die Fähig keit, sich fortlaufend an eine sich wandeln de Systemumgebung anzupassen. 3 Nach unserer Überzeugung umfasst systemische Resilienz mehr als die Fähig keit, nach einem Schockereignis »zurück zufedern« im Sinne eines »bounce back«. Vielmehr verfügen resiliente Systeme über die dynamische Fähigkeit, vor, während und nach einem Schockereignis proaktiv zu agieren und aus Schocks zu lernen, sich kontinuierlich weiterzuentwickeln sowie, falls nötig, auch transformative Verände rungen erfolgreich zu meistern. Eine wichti ge Voraussetzung hierfür ist ein hohes Maß an Innovationsfähigkeit. Aufgrund der systemischen Komplexität lässt sich die strategische Stärkung dieser Kern fähigkeiten nicht durch isolierte Einzelmaßen erzielen, sondern macht einen ganzheitlichen Ansatz notwendig. Das heißt, sowohl für die Resilienzanalyse als auch für die darauf auf bauende Entwicklung von resilienzfördernden Maßnahmen müssen sehr unterschiedliche Perspektiven und Kompetenzen zusammen geführt werden. Bedingungen für erfolgreiche Resilienzstrategien Mittlerweile erweitern verschiedene Bera tungsunternehmen ihr Angebotsportfolio oben: Mit dem Aktionsprogramm »Anti Corona« fördert Fraunhofer die Überwindung der medizinischen Krise, um Impact und Innova tionskraft zu erhalten. unten: Mitarbeitende des Fraunhofer ITEM realisierten eine neue Produktionsstrategie für Antikörper. 53

Aus der Fraunhofer-Forschung I Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung auch um den Aspekt der Resilienzberatung. Methodisch verbergen sich dahinter in vielen Fällen altbekannte Konzepte aus dem Risiko management. Notorische Schwäche dieser Ansätze ist jedoch in der Regel, dass insbeson dere seltene und schwerwiegende Störungen häufig nicht frühzeitig erkannt werden und die betroffenen Systeme weitgehend unvorbe reitet auf die kritischsten Schocks verbleiben und dass die Krisenbewältigung nur wenig adressiert wird. Zudem konzentrieren sich solche Ansätze auf die Sicherung etablierter Funktionen von Systemen und geben keine Hilfestellung für notwendige Anpassungs prozesse nach Krisen. Resilienzstrategien können hier einen großen Mehrwert bringen, erfordern jedoch eine grundlegend andere Herangehensweise. Was häufig unterschätzt wird: Die Fähigkeit, die Resilienz einer Organisation oder Infra struktur zu erhöhen, setzt ein tief gehendes Verständnis des eigenen Systems, der Kriti kalität einzelner Komponenten innerhalb des Systems sowie der wechselseitigen Abhängig keiten gegenüber externen Stakeholdern und anderen Faktoren voraus. Für die Entwicklung umfassender Resilienzstrategien sind daher fünf zentrale Ansätze notwendig: 1 Zugänge verschiedener Disziplinen aus der angewandten Forschung müssen integriert, zielgerichtet umgesetzt und in passfähige Angebote an die Wirtschaft und die Politik übersetzt werden. Während die ingenieur wissenschaftlichen Resilienzmodelle dabei helfen, die Widerstandsfähigkeit von technischen Systemen (z. B. Infrastrukturen) zu verbessern, beschäftigen sich sozial wissenschaftliche Resilienzansätze u. a. mit der Frage, wie Organisationen und andere soziale Systeme aus Krisen und Schocks lernen können und auf welche Weise deren Anpassungsfähigkeit gesteigert werden kann. In der Realität haben wir es aber zumeist mit soziotechnischen Systemen zu tun. So hängt beispielsweise die Resilienz des ITSystems eines Unternehmens nicht nur von der eingesetzten Hard und Software, son dern mindestens in gleichem Maß von den Kompetenzen der Mitarbeitenden in deren Handhabung ab. Entsprechend erfordert die Entwicklung von ganzheitlichen Resilienzstra tegien eine integrierte Betrachtungsweise. 2 Die Methodenkompetenz einerseits und die Technologie, Branchen bzw. Domänenkompetenz andererseits aus sämtlichen Wirtschaftszweigen müssen miteinander verknüpft und das jeweils vorhandene Wissen für die »Systemkom petenz Resilienz« muss nutzbar gemacht werden. Vor dem Hintergrund zunehmend globalisierter Wertschöpfungsketten und komplexer internationaler regulatorischer Rahmenbedingungen ist hierfür ein enger Wissensaustausch mit internationalen Partnern entscheidend. Zu diesem Zweck hat Fraunhofer im Jahr 2018 gemeinsam mit Partnern aus über 20 Staaten weltweit das Global Resilience Research Network gegründet. 3 Resilienz ist nicht als statischer Zustand zu betrachten, sondern als Eigenschaft eines sich dynamisch verändernden Systems, das die Aspekte Flexibilität, Anpassungsfähig keit und Robustheit miteinander verknüpft. Resilienz wird also nicht als das Zementie ren eines Zustands definiert, sondern als Kernelement dynamischer Transformations prozesse. Dies ermöglicht nicht nur eine erfolgreiche Bewältigung von unerwarteten Krisen und Schocks, sondern schafft auch die Grundvoraussetzung für eine proaktive Gestaltung globaler Dynamiken und Her ausforderungen des 21. Jahrhunderts wie den Klimawandel, die Digitalisierung oder die Energie und Mobilitätswende. 4 Die ökonomische Perspektive ist zu berück sichtigen. Insbesondere müssen der mittel und langfristige Mehrwert von Investitio nen in Resilienzmaßnahmen aufgezeigt werden. Hier gilt es, zwischen ökonomisch sinnvollen Weiterentwicklungen und unren tablen Maßnahmen zu unterscheiden, um bei Unternehmen und Politik die Akzep tanz in diese Investitionen sicherzustellen. So können ingenieurtechnische Modelle und Simulationen Unternehmerinnen und Unternehmern aufzeigen, wie kluge Inves titionen in »preparedness« und »mitiga tion« die Kosten für die Bewältigung einer Krisensituation deutlich senken. 5 Wir müssen politischen und wirtschaft lichen Entscheidungsträgern strategische Planungs und Handlungsoptionen zu mehr Resilienz wird nicht als Zementierung eines Zustands definiert, sondern als Kernelement dynamischer Transforma tionsprozesse. 54

Aus der Fraunhofer-Forschung I Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung Resilienz aufzeigen und ebenso kleinen und mittelständischen Betrieben prak tische Tools an die Hand zu geben, um ihre Resilienz zu erfassen und zu steigern. Technische, organisatorische und finanzielle Maßnahmen, die zur Steigerung der Resili enz eines Unternehmens beitragen, müssen präzise identifiziert, quantifiziert und in ein wechselseitiges Beziehungsmodell gesetzt werden, sodass ein Entscheidungsträger diese auch operativ steuern kann. Die Resilienzkompetenz bei Fraunhofer Fraunhofer betreibt seit über zehn Jahren interdisziplinäre und stark angewandte For schung für Technologien und Innovationen, die unsere lebenswichtigen Systeme resilienter machen können. Das Kompetenzprofil der Institute umfasst dabei etablierte Themenfel der wie den Bereich Schutz Kritischer Infra strukturen (KRITIS), die Resilienz von Pro duktions und Logistikprozessen, dezentrale Energie und Mobilitätskonzepte für die Energiewende sowie in jüngerer Zeit vermehrt digitale Technologien wie die Nutzung von Methoden der Künstlichen Intelligenz zur Erhöhung der Resilienz technischer Systeme. Aufgrund seiner Multidisziplinarität einerseits sowie seiner querschnittlichen Relevanz für sämtliche Wirtschafts und Industriezweige andererseits ist das Thema Resilienz bisher nicht explizit in einem Fachverbund der Fraunhofer Gesellschaft verortet. Eine strategische Zusam menführung und Koordination der vielseitigen Resilienzkompetenzen in den FraunhoferIns tituten ermöglicht ein in Deutschland absolut einmaliges Resilienzangebot, welches gemäß der Mission der FraunhoferGesellschaft dem Wohle von Gesellschaft und Wirtschaft zur Verfügung gestellt werden kann. Die Fraunhofer Strategischen Forschungsfelder tragen in vielen Anwendungen zur Stärkung von Resilienz bei. 55

Automatisierungstech niken beschleunigen die pharmazeutische Forschung und erhöhen damit das Innovationstempo. 56 Einblicke in die angewandte Resilienzforschung bei Fraunhofer Im Folgenden werden beispielhaft Projekte und Tools vorgestellt, die verschiedene Fraunhofer-Teams zur Steigerung der Resilienz bereits auf den Weg gebracht haben. Krisenmanagement und Resilienz – Corona (KResCo) Seit mehr als einem Jahr stellt die COVID19 Pandemie zahlreiche Bereiche des gesellschaft lichen Lebens vor große Heraus forderungen. Hierbei lassen sich in den verschiedenen Ländern und Wirtschaftsräumen unterschied lichste Entwicklungen beobachten, die auf variierende Voraussetzungen, Strukturen, Maßnahmen und Wirkungen zurückzufüh ren sind. Die viel fältigen Lösungsstrategien werden im FraunhoferGemeinschaftsprojekt »Krisen management und Resilienz – Corona« (KResCo) genauer betrachtet und analysiert. Das Projekt ist Teil des Aktionsprogramms »Fraunhofer vs. Corona«, mit dem Fraunhofer an vorderster Front bei der Bekämpfung der COVID19Pandemie mitwirkt – und Wirt schaft und Gesellschaft bei der Bewältigung direkter Auswirkungen und späterer Folgen unterstützt. KResCo zielt darauf ab, politische Entschei dungen im Zusammenhang mit der COVID 19Pandemie und deren Auswirkungen zu analysieren. So betrachtet das Projekt z. B. welche Faktoren die Anpassungs und Innovationsfähigkeit von Organisationen in Krisensituationen beeinflussen, aber auch wie die Pandemie als Katalysator für digitale Transformationsprozesse wirken kann. Darauf basierend werden Handlungsempfehlungen für verschiedene gesellschaftliche Bereiche erarbeitet, die hilfreich für den weiteren Ver lauf dieser, aber auch zukünftiger Pandemien sind. Die Ergebnisse des Projekts können dabei zu einer erhöhten gesellschaftlichen Resilienz beitragen, in dem Entscheidungsträger ein besseres Verständnis der vielfältigen Auswir kungen von Entscheidungen ent wickeln und dadurch das Krisenmanagement gestärkt wird. Ein weiteres, übergeordnetes Ziel von KResCo ist die Entwicklung von offen zugänglichen Datensätzen für weitere wissenschaftliche Arbeiten in Bezug auf Pandemiereaktionen. Das Projekt wird über den FraunhoferVer bund Innovation organisiert und verbindet die unterschiedlichen Expertisen der Fraunhofer Institute für Natur wissenschaftlichTechnische Trendanalysen INT, für System und Innova tionsforschung ISI und für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO sowie des Fraunhofer Zentrums für Internationales Management und Wissensökonomie IMW und des FraunhoferInformationszentrums Raum und Bau IRB. Der Fraunhofer-Resilienzevaluator (FReE) Resilienz ist der Schlüssel für Unternehmen, um Krisen erfolgreich zu bewältigen, und sie ist kein Zufall: Man kann sie strategisch planen und messbar machen. Das war die Prämisse am Beginn der Entwicklung eines Werkzeugs speziell für kleine und mittelstän dische Unternehmen (KMU), die das Thema strategisch angehen möchten. Die Wahrneh mung von Resilienz als Kerneigenschaft des eigenen Unternehmens oder der Organisation ist der wichtigste Schritt bei der strategischen Planung von Resilienz. Mithilfe eines web basierten Tools in Form eines strukturierten Fragebogens können KMU ihren aktuellen Resilienzstatus erfassen sowie auswerten und visualisieren und darauf aufbauend konkrete

Aus der Fraunhofer-Forschung I Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung technische, organisatorische und ökonomische Maßnahmen entwickeln, um die Resilienz zu erhöhen. Dabei werden Themenfelder aus dem Bereich Infrastruktur und Technik, Organisation, Finanzen und Personal beleuchtet, am Ende ergibt das Zusammenwirken all dieser Faktoren den Ausschlag darüber, wie resilient ein Unternehmen ist. Das Tool wurde im Rahmen des FraunhoferProgramms »Fraunhofer vs. Corona« am FraunhoferInstitut für Kurz zeitdynamik, ErnstMachInstitut, EMI so weiterentwickelt, dass es nun unterschiedlichen Branchen und Unternehmens größen zur Verfügung steht. Reorganisations- und Gestaltungs konzepte zur Resilienzsteigerung in Liefer- und Produktions- netzwerken (Fraunhofer RESYST) Das FraunhoferInnovationsprogramm Resiliente Wertschöp fungssysteme (RESYST) fokussiert auf resiliente und dyna mische Wertschöpfungssysteme bei gleichbleibend hoher Produktivität und Individualisierung. Ein interdisziplinäres Konsortium aus 17 FraunhoferInstituten erarbeitet konkrete Gestaltungs und Handlungsempfehlungen für den Planungs prozess als auch die Betriebsphase von resilienten Produk tions und Logistiksystemen. Resiliente Lieferkonzepte sind eine zentrale Voraussetzung für eine sichere Versorgung. Aus diesem Grund wird Wissen zur Identifikation, Entwicklung und Strukturierung von Resilienz indikatoren zu einem ent scheidenden Wettbewerbsfaktor. Die FraunhoferInstitute für Materialfluss und Logistik IML und für Fabrikbetrieb und automatisierung IFF des Verbunds Produktion der Fraunhofer Gesellschaft bündeln ihr Knowhow zu Reorganisations und Gestaltungskonzepten für Verkehrs infrastrukturen sowie Liefer und Produktionsnetzwerke innerhalb von RESYST. Hierbei werden verschiedene Betrachtungsebenen einbezogen, sodass Resilienzindi katoren nicht nur für Liefer und Logistik netzwerke erhoben werden, sondern auch für Verkehrsinfra strukturen der verschiedenen Verkehrsträger. Dabei werden Planung und Überwachung von widerstandsfähigen und belastbaren Lieferkonzepten und prozessen auf Basis dieser Indikatoren durchgeführt, um nach dem Auftreten von Beein trächtigungen die Auswirkungen auf die Logistik erkenn und bewertbar zu machen. Umfangreiche Daten für diese Analyse stehen im Zuge der Digitalisierung von Logistik prozessen durch den Technologie einsatz auf Objektebene mit definierten Scanpunkten in den langen Logistikketten, z. B. bei Warenein und ausgängen, sowie durch Verkehrstelematik zunehmend zur Verfügung. Die echtzeitnahe Verfügbarkeit von Informationen zur Fracht als Logistikobjekt steigert die Reaktionsfähigkeit auf Anoma lien in der Logistik deutlich, weil sie damit die wirtschaftliche Produktionsleistung des einzelnen Unternehmens erfasst – ein wesentlicher Beitrag zur Resilienzphase »Prevent«. Technische Lösungen zum Frachtscan mit der Erfassung unterschied lichster Frachtmerkmale bieten weiterhin Potenziale für die Resilienzphase »Recover« – z. B. im Falle eines Datenverlusts im ITSystem. Auf mikro, meso und makrologistischer Ebene ermöglicht die gemeinsame Diskussion von Bedrohungsszenarien für verschiedene Stakeholder wie Unternehmen, Branchen, Regionen und die Legislative die Ableitung von Maßnahmen. Nach Lokalisierung und Priorisierung von Handlungsfeldern zur Resilienzsteigerung im Unternehmen erfolgt die Erarbei tung von Handlungsoptionen und Maßnahmen zur Bewälti gung des Zielkonflikts Resilienzsteigerung vs. Kostensenkung: Für die Akzeptanz ist eine optimale Balance von Resilienz und Kosten entscheidend. Die generische Anpassungsfähigkeit und hohe Flexibilität logistischer Netze fördert die Entwicklung und Umsetzung neuer Produkte, Services und Geschäftsmodelle für resiliente logistische Dienstleistungen und Infrastrukturen, die damit die Leistungsfähigkeit von komplexen Produktionsnetzen absichern. Die operative Absicherung von Wirtschaftsprozessen wird dabei immer auf der Verfügbarkeit von belastbaren Resilienz indikatoren und EchtzeitInformationen am physischen Warenübergang aufbauen, dem Gefahrenübergang zwischen zwei Stakeholdern innerhalb eines Logistiknetzes. Ausblick Als unabhängiger, gemeinnützig orientierter Akteur kann Fraunhofer Partner aus Politik und Wirtschaft erfolgreich unterstützen, die Kernfähigkeiten aufzubauen, die für die Steigerung der Resilienz entscheidend sind. Wie die gezeigten Fallbeispiele deutlich machen, kann der integrative Ansatz von Fraunhofer die Förderung von Resilienz auf sehr unter schiedlichen Ebenen unterstützen. Diese reichen vom politisch wirtschaftlichen Gesamtsystem über Wertschöpfungs und Lieferketten bis hin zum einzelnen Unternehmen. Prof. Dr. Jakob Edler, Dr. Florian Roth FraunhoferInstitut für System und Innovationsforschung ISI Prof. Dr.-Ing. Stefan Hiermaier, Daniel Hiller FraunhoferInstitut für Kurzzeitdynamik, ErnstMachInstitut, EMI Prof. Dr.-Ing. Uwe Clausen Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Prof. Dr. Julia C. Arlinghaus FraunhoferInstitut für Fabrikbetrieb und automatisierung IFF 57

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Umsetzung der Empfehlungen der Fraunhofer-Zukunftskommission Die Entwicklung und Implementierung einer zukunftsfähigen Struktur für Fraunhofer war das übergeordnete Ziel der vom Vorstand etablierten Zukunftskommission. ImpactZiele und Fraunhofer Strategische Forschungsfelder wurden 2020 initiiert und gestartet. Als Strukturelemente starteten die kompetenz orientierten Verbünde und leitmarktorientierten Allianzen. Leistungszentren, Cluster of Excellence, Forschungs- fabriken und Leitprojekte ergänzen als zum Teil virtuelle Plattformen weiterhin das Instrumentarium. Impact-Ziele Fünf ImpactZiele beschreiben gesellschaftlich und branchen übergreifend relevante Herausforderungen, zu denen Fraunhofer signifikante Lösungen beisteuert. Sie zeichnen ein klares Profil für Politik, Industrie und Gesellschaft – und unterstreichen den Anspruch, den FraunhoferForscherinnen und Forscher an sich selbst und ihre Arbeit haben. Bezahlbare Gesundheit Vollendete Energiewende Digitalisierte Wertschöpfung Ganzheitliche Kreislaufwirtschaft Sicherheit und resiliente Gesellschaft Kompetenzorientierte Verbünde 2020 wurde ein Strategieprozess bei den Verbünden durchgeführt, aus dem drei neue Verbünde, insbesondere aus dem bisherigen Zusammenschluss der Lebenswissenschaften (Life Sciences) hervorgehen. 59

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Kompetenzorientierte Verbünde Fraunhofer-Verbund Energie- technologien und Klimaschutz Unter dem Motto »There is no Planet B« will der FraunhoferVerbund Energietechnologien und Klimaschutz mit seinen Aktivitäten dazu beitragen, die Energiewende zu vollenden und die Veränderung der Klimabedingungen durch die Vermeidung klimaschädlicher Emissionen zu mindern. Klimaneutralität technisch zu ermöglichen ist eines der wesentlichen Ziele des Verbunds. Erprobt wird dies auch im Innenraum der FraunhoferGesellschaft. Für eine verantwortungsvolle Nutzung der Ressourcen entwickeln die Mitgliedsinstitute biotechnologische, verfahrenstechnische, zirkuläre und systemische Lösungen. Politische Weichenstellungen wie der »New Green Deal« der Europäischen Union, die Reform des Emissionshandelssystems (ETS), das Klimapaket der Bundesregierung und die Anpassungen des ErneuerbareEnergien Gesetzes (EEG) erzeugen einen steigenden Innovationsdruck bei Unternehmen. An den bisherigen Erfolgen der Defossilisierung des Energiesystems – etwa die um 90 Prozent gefallenen Stromerzeugungskosten bei Photovoltaik – hat Fraunhofer bereits einen wesentlichen Anteil. Um weitere Kosten senkungen und eine höhere Zuverlässigkeit und Gebrauchsdauer bei allen relevanten Technologien von der Erzeugung über Ver teilung und Speicherung bis hin zur Nutz anwendung zu erreichen, sind noch große Anstrengungen in Forschung und Entwicklung nötig. Für die Energiewende gilt es zudem, die Systemintegration in allen Verbrauchs sektoren einschließlich Gebäuden, Industrie und Verkehr umzusetzen. Daneben müssen Aspekte der Bioökonomie – die Produktion in geschlossenen Kreisläufen – sowie der Digitalisierung des Energiesystems in Koope ration mit anderen FraunhoferVerbünden berücksichtigt werden. Im Großlagerprüfstand BEAT6.1 werden beim Fraunhofer IWES Rotorblatt lager mit bis zu 6 Meter Durchmesser für Offshore Windenergieanlagen getestet. 60 Der Verbund Energietechnologien und Klima schutz stellt die Kompetenzen für den »Leit markt Energiewirtschaft« und die Fraunhofer Strategischen Forschungsfelder »Ressourcen effizienz und Klimatechnologien« sowie »Wasserstofftechnologien«. Er beherbergt das FraunhoferWasserstoffnetzwerk, bei dem 28 Institute zum Aufbau einer Wasserstoff wirtschaft in Deutschland und Europa bei tragen. Die FraunhoferWasserstoffRoadmap ist bereits in die nationale Wasserstoffstrategie Deutschlands eingeflossen. Adressiert werden Hersteller von Energie anlagen und Energieinfrastruktur, die Energiewirtschaft, die Bergbau sowie die Explorations und Produktionsindustrie und andere emissionsintensive Industriezweige mit angewandter Forschung. Mit dem Show room ENIQ in BerlinSchönefeld wird ab 2021 eine Interaktionsplattform entstehen, um die Ergebnisse der Energieforschung zu kommu nizieren und so informierte Entscheidungen bei den Stakeholdern von Energiewende und Klimaschutz zu ermöglichen. Mitglieder sind die FraunhoferInstitute für Solare Energiesysteme ISE, für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE, für Windenergie systeme IWES sowie die FraunhoferEinrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG. Fraunhofer-Verbund Ressourcen- technologien und Bioökonomie Eine nachhaltige Bewirtschaftung der globalen Ressourcen bei gleichzeitigem Erhalt des Wohlstands steht im Fokus der UNAgenda 2030 mit ihren 17 Nachhaltigkeitszielen. Dafür müssen sich Volkswirtschaften nachhaltig mit Ressourcen versorgen können und ihre Produkte künftig umweltschonend produzie ren. Gleichzeitig müssen Sozial wie Umwelt standards weiterentwickelt und Gerechtig keitsfragen beantwortet werden. Um die gesellschaftlichen Ziele der Roh stoff und Energieversorgung, des Klima und Umweltschutzes sowie das Sicherstellen von Ernährung und Gesundheit zu erreichen, bün delt der Verbund biotechnologische, verfah renstechnische und ingenieurwissenschaftliche Kompetenzen. Als Systeminnovator adressiert

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen er die Forschungsthemen Ressourceneffizienz, zirkuläres Wirtschaften, stofflicher Umwelt schutz und Bioökonomie. Entwickelt und eingesetzt werden Produkte, Verfahren und Dienstleistungen nach den Prinzipien der Bioökonomie in verschiedenen Wirtschafts bereichen. So entstehen beispielsweise neue Chemikalien, Werk und Baustoffe oder Medikamente mit positivem Einfluss auf Umwelt und Klima. Ein wirtschaftlich bedeu tender Sektor ist etwa die Produktion von Biopharmazeutika. Die Mitgliedsinstitute adressieren das Manage ment von Ressourcen in Geo, Bio und Tech nosphäre sowie chemische und biotechnolo gische Verfahren zur effizienten Umwandlung zu Produktvorstufen und Produkten inkl. deren Bewertung für die Umwelt und Ver brauchersicherheit. Dies betrifft den Pfad vom Molekül über den Stoff zum Produkt (Produkt entwicklung) genauso wie den Pfad von der Laboranlage zur Produktionsanlage (Scaleup verfahrenstechnischer Prozesse). Der Verbund bedient mit seinem Knowhow die Fraunhofer Strategischen Forschungsfelder »Ressourceneffizienz und Klimatechnologien«, »Wasserstofftechnologien«, »Bioökonomie« sowie »Künstliche Intelligenz«. Die Ent wicklungen fließen in die Leitmärkte »Anla gen und Maschinenbau«, »Bauwirtschaft«, »Energiewirtschaft«, »Chemische Industrie«, »Ernährungswirtschaft«, »Digitalwirtschaft« und »Gesundheitswirtschaft«. Als Landmarke des zirkulären Wirtschaftens konnte bereits der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE® etabliert werden. Der Verbund beteiligt sich im FraunhoferInnovationsprogramm 2020 mit den gemeinschaftlichen Projekten »Souveräne Wertschöpfungszyklen – SVC« und »Evolutio näre Bioökonomische Prozesse − EVO-BIO C« sowie mit Verfahrensentwicklung in der automatisierten Pharmaproduktion. Aufbauen kann der Verbund auf der interna tionalen Spitzenstellung Deutschlands in der Bioökonomie: Bereits 2010 wurde die ressortübergreifende »Nationale Forschungs strategie BioÖkonomie 2030« veröffentlicht, im Januar 2020 folgte die erweiterte »Natio nale Bioökonomiestrategie«. Als Mitglied im Bioökonomierat der Bundesregierung wurde Dr. Markus Wolperdinger berufen. Mitglieder sind die FraunhoferInstitute für Umwelt, Sicherheits und Energietechnik UMSICHT, für Grenzflächen- und Bioverfah renstechnik IGB, für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV sowie für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME. Fraunhofer-Verbund Gesundheit Das schnelle Wachstum der Weltbevölkerung und der demographische Wandel in den Industrieländern bilden wesentliche Deter minanten des Gesundheitssektors. Um dem Kostendruck, der auf der Solidargemeinschaft lastet, zu begegnen, sind kostenintelligentere Strategien sowie eine effizientere Entwicklung innovativer Therapien notwendig. Im Fokus des Verbunds stehen die wirt schaftlich hoch relevanten medizinischen Fachgebiete Immunologie und Onkologie sowie metabolische, neurodegenerative und InfektErkrankungen. Die Behandlung solcher immunmediierter Erkrankungen stellt eine besondere medizinische Herausforderung dar. Als vorrangige FuETrends werden die automatisierte Herstellung von Zell und Gentherapeutika, die Genomeditierung sowie die Entwicklung neuartiger Klassen von Pharmaka wie Biomarkern abgeleitet. Dabei können die Mitgliedsinstitute auf gemeinsame Forschungsarbeiten aufbauen: Beispiele sind der Fraunhofer Cluster of Excellence Immune Mediated Diseases sowie das EUProjekt »imSAVAR« mit dem Ziel einer verbesserten Beurteilung von Wirksamkeit und Sicherheit bei immunmodulatorischen Therapien. Ein weiterer Schwerpunkt des Verbunds liegt auf Lösungen zur integrierten Präzisionsme dizin in der digitalen Medizin. In Kooperation mit dem FraunhoferVerbund Information und Kommunikation spielen insbesondere die Datenanalyse und Künstliche Intelligenz eine Rolle. Im FraunhoferLeitprojekt MED2ICIN werden beispielsweise Gesundheits und Krankheitsdaten zur langfristen kostenintelli genten Patientenversorgung fusioniert. Wei tere Ziele des Verbunds sind die Konzeption von Entwicklungs und Herstellungsstätten oben: Flexible, transparente organische Solarmodule können neuartige Anwen dungsfelder erschließen. Mitte: Der AltmarktGarten, ein Gewächshaus auf dem Dach des Oberhausener Jobcenters, dient dem Fraunhofer UMSICHT als Labor zur Erfor schung der innerstädtischen Lebensmittelproduktion. unten: An einem innovativen Impf stoff gegen die rheumatoide Arthritis arbeitet das Team von Dr. Nadine Schneider (r.) am Fraunhofer ITMP. 61

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen für Zelltherapeutika oder andere innovative Arzneimittel, die Weiterentwicklung eines gemeinsamen Datenraums für die Medizin (Medical Data Space) und die Vertiefung der gemein samen ProofofConceptInitiative mit der HelmholtzGemein schaft und den Deutschen Universitätsklinika. Der Gesundheitsmarkt gehört zu den größten und wich tigsten Märkten einer Volkswirtschaft, den Fraunhofer mit dem Leit markt »Gesundheitswirtschaft« adressiert. Den seit Jahren exponentiell steigenden FuEAusgaben der Pharmabranche steht eine stagnierende Anzahl neuer innovativer Arzneimittel zulassungen – und damit Einnahmen – gegenüber. Oft fehlen prädiktive Modelle zur Wirksamkeit und Verträglichkeit von Entwicklungssubstanzen. Therapieansätze könnten hier von einem umfassenden Verständnis der komplexen klinischen Grundlagen profitieren. Deutschland hat weltweit eine Schlüsselstellung in der Gesundheitsforschung. 2018 beliefen sich die Forschungs ausgaben der Bundesregierung auf 2,5 Mrd € – vor allen weiteren Ressorts. Bei der Anzahl industriefinanzierter klini scher Studien liegt Deutschland weltweit nach Großbritannien und den USA auf Platz drei. Die Bedeutung der Gesundheits forschung in Deutschland zeigte sich eindrücklich auch in der COVID19Pandemie. Mitglieder sind die FraunhoferInstitute für Biomedizinische Technik IBMT, für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP, für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM, für Immunologie und Zelltherapie IZI, Institutsteil Bioanalytik und Bioprozesse (IZIBB), für Digitale Medizin MEVIS sowie die FraunhoferEinrichtung für Individualisierte und Zellbasierte Medizintechnik IMTE. Die FraunhoferVerbünde Innovationsforschung, IUK- Technologie, Light & Surfaces, Mikroelektronik, Produktion sowie Werkstoffe, Bauteile – Materials bleiben bestehen. Der frühere Verbund Life Sciences geht in den neu gegründeten Verbünden auf. Neue Institute und Einrichtungen Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP Der bisherige Institutsteil Translationale Medizin und Pharma kologie in Frankfurt am Main und der Standort Screening Port in Hamburg, bislang beide integriert in das Fraunhofer Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, wurden Anfang 2021 zum eigenständigen FraunhoferInstitut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP zusam mengeführt. Zudem führt eine Kooperation auf dem Gebiet der »translationalen Neuroinflammation« mit der Universität Göttingen zu einer neuen, gleichnamigen Projektgruppe. Forschungsschwerpunkte des neuen Fraunhofer ITMP sind die Suche nach neuen Wirkstoffen, hoch spezialisierte Modell entwicklungen in der präklinischen Forschung und Indika tionen in der klinischen Forschung. Mit seinen Kompetenzen kann das Institut in wichtigen Indikationsgebieten der Immun erkrankungen für ein besseres Verständnis neuer therapeu tischer und diagnostischer Ansätze sorgen. Damit trägt es wesentlich zum FraunhoferImpactZiel »Bezahlbare Gesund heit« sowie zum Fraunhofer Strategischen Forschungsfeld »Intelligente Medizin« bei. Das Fraunhofer ITMP ist über seinen Hauptstandort in Frankfurt bereits in der Pharmaregion FrankfurtRheinMain verankert. Dieser Institutsteil zählt zu den Gründungsmitgliedern des »House of Pharma & Healthcare e. V.«. In enger Koopera tion mit dem Universitätsklinikum Frankfurt am Main soll ein integriertes Versorgungs (Unimedizin) und Forschungs (Fraunhofer)Zentrum für interdisziplinäre Entzündungs medizin (4DKlinik) entstehen. Dadurch soll der Ideen und Am neuen FraunhoferInstitut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP sollen Impfstoffe sowie Zell und Gentherapeutika automa tisiert produziert werden. 62

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Technologietransfer z. B. für neuartige Diagnose und Thera pieoptionen sowie für Möglichkeiten zur Früherkennung und Prävention bei immunvermittelten und neurodegenerativen Entzündungskrankheiten beschleunigt werden. 2012 wurde der Standort Frankfurt am Main mit Mitteln der hessischen Landesinitiative für ökonomische und wissenschaftliche Exzellenz LOEWE gegründet. Der Standort Hamburg geht auf die Integration der Screening Port GmbH in die FraunhoferGesellschaft 2014 zurück. Fraunhofer-Einrichtung für Individualisierte und Zellbasierte Medizintechnik IMTE Die bisherige FraunhoferEinrichtung für Marine Biotechno logie und Zelltechnik EMB wird um den Bereich Medizintech nik erweitert. Fragestellungen der Medizintechnik von der Grundlagenforschung bis zum Gerätebau und der Translation personalisierter Instrumentierung in Klinik und Wirtschaft können damit ganzheitlich bearbeitet werden. Individualisierte Medizintechnik ist die Antwort auf eine wachsende Nachfrage nach präziser Diagnostik, die patienten und erkrankungs spezifische Einflussfaktoren ermittelt und diese als Grundlage für hochwirksame und nebenwirkungsarme Präventions, Diagnostik oder Therapiemaßnahmen nimmt. Dabei sollen sich die neu hinzugekommenen Themengebiete synergistisch mit den bereits vorhandenen medizinischen Forschungsthemen verbinden. Alle weiteren Themengebiete der EMB aus den Bereichen Bioökonomie und Biotechnologie werden in dem ebenfalls neu gegründeten assoziierten Entwicklungszentrum für Marine und Zelluläre Biotechnologie (EMB) weitergeführt. Dadurch kann das in diesem Bereich bisher Erreichte ausgebaut und der bereits etablierte Name EMB fortgeführt werden. In enger Kooperation mit Instituten der Universität zu Lübeck werden Abteilungen zu individualisierter Diagnostik und Therapie aufgebaut und die bereits vorhandene Zelltechnik wird weiterentwickelt. Hinzu kommen Querschnittsthemen wie individualisierte Additive Fertigung, Künstliche Intelligenz, Modellierung und Simulation, Regularien und eine Station für medizinische Studien. Mit der Erweiterung richtet die Ein richtung ihre Dienstleistungen und Entwicklungen in diesem Geschäftsfeld konsequent am Prozess der Zulassung und der Inverkehrbringung von Medizinprodukten aus und trägt so aktiv zur Translation in die Klinik und zur wirtschaftlichen Verwertung der personalisierten Medizintechnik bei. Neben der Gesunderhaltung der Patienten spielt aber auch eine gesunde Lebensweise sowie der Umwelt und Klimaschutz eine nach wie vor wichtige Rolle bei der weiteren Entwicklung der Fraunhofer IMTE/EMB. Dadurch werden beide für ein gesundes Leben wichtigen Faktoren durch die Lübecker FraunhoferEinrichtung unter einem Dach zusammengefasst. Die Lübecker FraunhoferEinrichtung ist Mitglied im Cluster LifeScience Nord (LSN) und unterhält mit der Biobank »CryoBrehm« des EMB eines der weltweit größten Archive für Zellkulturen aus Wild und Nutztieren. Mit dem Schwer punkt Marine Biotechnologie ist sie ein wichtiger Partner der Lebensmittelbranche, auch im Branchennetzwerk foodRegio. Leitmarktorientierte Allianzen Mit den leitmarktorientierten Allianzen hat Fraunhofer 2020 eine zentrale neue TransferStruktur aufgebaut. Sie definieren sich als kooperative Technologietransferplattformen für sogenannte Leitmärkte, d. h. Branchen mit besonderer Relevanz für die Innovationskraft in Deutschland und Europa. Ziel ist, durch Innovationen einen globalen Wettbewerbsvor teil für Deutschland zu erzielen, die Technologiesouveränität Deutschlands und Europas zu sichern sowie nachhaltige Wert schöpfung für die Gesellschaft zu generieren. 2020 wurden leitmarktorientierte Allianzen zur Adressierung der folgenden Leitmärkte aktiviert: Anlagen und Maschinenbau Bauwirtschaft Energiewirtschaft Gesundheitswirtschaft Mobilitätswirtschaft Digitalwirtschaft Chemische Industrie 2021 startet die Allianz zur Adressierung des Leitmarkts Ernährungswirtschaft. Die leitmarktorientierten Allianzen werden als »One Stop Shops« die gesamte Wertschöpfung ihrer Branche bedienen: Mit gebündelten Kompetenzen, über greifenden Forschungs angeboten und passfähigen, agilen Projektkonsortien sollen sie neue Potenziale erschließen und Synergieeffekte nutzen. Dabei leisten sie auch als Platt formen für die gemeinsame Verbands und Gremienarbeit einen Beitrag, ökonomischen und gesellschaftlichen Impact zu erzeugen. 63

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Geplante neue Einrichtungen ab 2022 Stellten Pläne für eine neue Forschungseinrichtung für Immun, Infektions und Pan demieforschung in Penzberg, Hamburg, Potsdam und Berlin vor: (v. l.) Prof. Dr. Thomas Gudermann, LMU München; FraunhoferPräsident Prof. Dr. Reimund Neugebauer; Alexander Dobrindt, CSU; Penzbergs Erster Bürgermeister Stefan Korpan. Virtuell zugeschaltet: Claus Haberda, Roche Diagnostics. 64 Zur Bewältigung der CoronaPandemie legte die Bundes regierung ein mutiges Konjunkturpaket auf, um die medizi nischen Herausforderungen ebenso wie die gesellschaftliche und wirtschaftliche Krise zu meistern. Der Haushaltsausschuss beschloss im November 2020 ein Budget von 1,2 Mrd € für Bildung und Forschung. Das Maßnahmenpaket von Fraunhofer wurde bei drei Initiativen berücksichtigt. Demnach sollen in den nächsten Jahren drei neue Forschungseinrichtungen aufgebaut werden: für Immun-, Infektions- und Pandemieforschung in Penzberg, Hamburg, Potsdam und Berlin Die hohe Innovationsdynamik im medizinischen Bereich spiegelte sich auch in der Krisensituation der COVID19 Pandemie: Beispiele sind App, Wirkstoff oder Impfstoff entwicklung. Für eine effiziente Gesundheitsversorgung in Deutschland und Europa bieten technologiegetriebene Innovationen große Chancen. Zu immunmediierten Erkrankungen sollen künftig alle relevanten Partner der deutschen Forschungslandschaft ihre Kräfte in einem natio nalen Cluster zusammenführen. Die bereits bestehenden Kompe tenzen sollen um vier komplementäre Schwerpunkte ergänzt werden:

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen – Immunologische Infektions und Pandemieforschung: In Penzberg soll im Rahmen einer strategischen Partnerschaft mit der Roche Diagnostics GmbH die Rolle des Immunsystems bei Infektionserkrankungen und Immunreaktionen charakterisiert werden. – Immunologische BiomarkerForschung: In Hamburg sollen möglichst einfach messbare Biomarker identi fiziert werden, um bei immunologischen Erkrankungen Aussagen über die Wirksamkeit therapeutischer Ansätze treffen zu können. – Digitale Diagnostik: In Potsdam sollen praktische Anwendungen für digitale Diagnostik erforscht werden, um eine telemedizinische Breitenversorgung der Bevöl kerung zu ermöglichen. – Allergologie: In Berlin sollen die Mechanismen aller gischer Erkrankungen entschlüsselt werden, um neue diagnostische und therapeutische Ansätze bei allergischen Entzündungserkrankungen zu entwickeln. für Öffentliche Sicherheit in Berlin In einem deutschlandweiten Netzwerk sollen Forschung, Entwicklung und Erprobung von sicherheitsrelevanten Technologien, Innovationen und Systemen gebündelt werden. Der Fokus liegt auf »Human and Data Intelligence«. Föderale Strukturen werden aufgenommen und sollen effizient bedient werden. Zielgruppen des Netzwerks, insbesondere die Landes und Bundesbehörden sowie ver wandte Organisationen mit Sicherheitsaufgaben, profitieren nicht vom einfachen Zugriff auf technologische Beratung und Kompetenzen. Bei kooperativer Forschung und Ent wicklung können auch Technologieprototypen entwickelt, aufgebaut und erprobt werden. für Biogene Wertschöpfung und Smart Farming in Bayern und MecklenburgVorpommern Vom Saatgut bis zum veredelten Produkt, sowohl im Wasser als auch an Land – innovative Technologien für eine nachhaltige Landwirtschaft entlang der gesamten Wertschöpfungskette sind der Fokus des geplanten ver teilten Zentrums. Die jeweiligen Standorte sollen die Keimzelle für regionale Innovationsökosysteme aus etablier ten Betrieben, innovativen Startups sowie spezialisierten Forschungseinrichtungen bilden und hoch qualifizierte Arbeits und Ausbildungsplätze schaffen. Neben der Entwicklung nachhaltiger, ressourceneffizienter Hoch technologien soll das Zentrum die Landwirtschaft bei ihren Transformationsprozessen aufgrund von Klimawandel und bei Nachhaltigkeitsaspekten begleiten sowie regionale Innovative Verarbeitungs konzepte unterstützen den Wandel der Landwirtschaft. Wertschöpfungsnetzwerke aufbauen. Im Fokus stehen Nachhaltigkeit in der Bewirtschaftung unter Berücksichtigung von Umwelt, Verbrauchergesundheit, Sozialstandards und Tierwohl. – In Bayern ist als Schwerpunkt die technologische Begleitung von exemplarisch ausgewählten Pflanzen mit hoher Relevanz für die regionale Landwirtschaft und Lebensmittelversorgung vorgesehen – von der Zucht über die Ernte bis zur Verwertung. Ziel sind innovative, praxisnahe Verarbeitungskonzepte, die die Lebensmittel sicherheit und Qualität entlang der Wertschöpfungskette maximieren. – In MecklenburgVorpommern fokussieren die FuEArbeiten auf Technologien für eine nachhaltige Landwirtschaft, die Potenziale im Wasser und an Land erschließen sollen. Am Standort Rostock sollen vor allem digitale sowie robotische Lösungen zur effizienten, nachhaltigen und individuellen Optimierung der Tier- und Pflanzenproduk tion erforscht werden. Der Agrarsektor beinhaltet nicht nur die klassische Landwirtschaft, sondern auch die Nutzung der Meere und anderer Gewässer für die Produktion von Nahrungsmitteln und weiterer nutzbarer Stoffe. 65

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Initiativen für CO2Reduktion durch Wasserstoffnutzung und Elektrifizierung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB Der im Oktober 2019 begonnene Aufbau der Forschungsfertigung Batteriezelle FFB in Münster schreitet schneller fort als geplant. Neben neun FraunhoferInstituten sind die Forschungspartner der Universität Münster und die RWTH Aachen als Forschungspartner an dem Förderprojekt des Bundes (Bundes ministerium für Bildung und Forschung) und des Landes NordrheinWestfalen beteiligt. 2020 wurden bereits erste Meilensteine wie die Festlegung des Anlagenkonzepts für die erste Fertigungslinie für Rundzellen erreicht. Im Herbst 2020 entschieden der Bund und das Land NordrheinWestfalen, den Endaus bau nach den Nutzeranforderungen der FFB vorzuziehen. Mit diesem Schritt können eine weitere Fertigungslinie sowie eine Muster und Erprobungslinie schon von Beginn an realisiert werden, sodass sofort alle drei gängigen LithiumIonenBatteriezellformate Rund, Pouch und prismatische Hardcase Zellen in der FFB hergestellt werden können. Damit wird eine am Bedarf der Industrie aus gerichtete Flexibilität und zugleich ein optima ler wissenschaftlicher Nutzen gewährleistet. Ziel der FFB ist die Produktion moderner, hochleistungsfähiger Speicher nicht nur für die Elektromobilität, sondern auch für Anwendungen in Haushalt, Industrie, Logistik, Energiewirtschaft, Chemie, Maschinen und Anlagenbau oder Robotik. Die FFB soll die Rahmenbedingungen für den Aufbau einer Batteriezellproduktion in Deutschland ent wickeln, um so mittelfristig die Abhängigkeit von den Märkten in Ostasien zu vermeiden. Das Konsortium unter Leitung des Münste raner Batterieforschers Prof. Dr. Martin Winter realisiert und betreibt die FFB gemeinsam mit FraunhoferExperten; weitere Hoch schulen und wissenschaftliche Einrichtungen, u. a. in DuisburgEssen und Bochum, werden einbezogen. Im Dezember 2020 ging bereits eine erste virtuelle Interimslösung der FFB mit vorge zogenen Arbeiten zum Digitalen Zwilling in Betrieb. Plangemäß soll die FFB ihre Arbeit im HansaBusinessPark in Münster Anfang 2022 beginnen. Insgesamt investiert das Land in den kommenden Jahren rund 200 Mio € in den Aufbau der FFB und die gezielte Nach wuchsförderung vor Ort. Die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB, ein neuer Institutsteil des Fraunhofer Instituts für Produktions technologie IPT am Standort Münster, soll zum Zentrum der Entwicklung einer moder nen Batteriezellproduktion werden. 66

Nationaler Aktionsplan Brennstoffzellen-Produktion Wenn es gelingt, Wasserstoff in allen Ener gieverbrauchssektoren effizient herzustellen und zu nutzen, kann dies beim Umbau unserer Energiesysteme eine zentrale Rolle spielen. Besonders im Verkehrsbereich ist die Brennstoffzelle ein Schlüsselelement zur CO2Reduzierung. Die Technologien für eine industrielle Serienproduktion sollen durch den »Nationalen Aktionsplan Brennstoffzellen Produktion« entwickelt und vorangetrieben werden. Dazu bündeln 20 FraunhoferInstitute bereits vorhandene Forschungskompetenzen und initiativen an Standorten in Baden Württemberg, Bayern, Niedersachen, NordrheinWestfalen und Sachsen. Das dezentrale Konzept wird ergänzt um einen zentralen Nexus in Form einer virtuellen Referenzarchitektur. Das ermöglicht einen schnellen Technologietransfer in die Breite sowie eine deutschlandweite und international sichtbare Teilhabe der Industrie. Die Aktions plattform verfolgt drei wesentliche Ziele: eine kostenoptimierte, bedarfsorientierte skalier bare Serienproduktion, die umfassende technologische und wirtschaftliche Erschlie ßung des Potenzials von Brennstoffzellen und eine erhebliche Beschleunigung und Steige rung des strukturierten Rollouts in Industrie und Gesellschaft. Ein schneller Rollout von in Serie produzierten kosteneffizienten Brennstoffzellen eröffnet Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Chancen nicht nur für die klimapolitische Komponente von Wasserstoff, sondern auch für eine nachhaltige Wertschöpfung. Gerade in den entscheidenden Komponenten der Wasserstoffsystemtechnik, den Brennstoff zellen für mobile Nutzung unterschiedlicher Leistungsklassen, liegt ein enormes Wert schöpfungs und Beschäftigungspotenzial. Dadurch kann die Brennstoffzellenproduktion zu einem zentralen Kompetenzfeld deutscher Unternehmen aufgebaut werden, das nach haltig eine Exportfähigkeit des deutschen Maschinen und Anlagenbaus gewährleistet. Die Gesamtkoordination des Nationalen Aktionsplans liegt beim FraunhoferInstitut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Batterie-Innovations- und Technologie-Center (BITC) Mit Anbindung an das FraunhoferInstitut für Keramische Technologien und Systeme IKTS wurde in Arnstadt, Thüringen, das Batterie Innovations und TechnologieCenter (BITC) eröffnet. Ziel ist es, eine optimale Qualität in der Batterieproduktion bei minimalem Aus schuss sicherzustellen. Dazu werden mithilfe innovativer zerstörungsfreier Prüftechnik Mängel bereits früh im Fertigungsprozess erkannt. Auf mehr als 5000 Quadratmeter Fläche wird an Lösungen für die vernetzte Pro duktion von Energiespeichern gearbeitet. Auf industrienahen Pilotlinien erproben die For schenden innovative datengetriebene Ansätze der Prozessüberwachung, Steuerung und Qualitätssicherung. Neben Fragestellungen der Batterieentwicklung erarbeitet das Fraunhofer IKTS grundlegende Routinen für eine skalier bare Fertigung von komplexen Energiespei chern und wandlern. Die Erfahrungen aus der Batterieforschung werden künftig auch in digital unterstützte Produktionstechnologien für Elektrolyseure in der Wasserstoffwirtschaft überführt. Zudem werden Unternehmen durch anwendungsnahe Aus und Weiterbil dungsangebote entlang der gesamten Wert schöpfungskette eingebunden und qualifiziert. Technologieoptimierte Bipolarplatte aus Edelstahl für PEMBrennstoffzellen, hergestellt am FraunhoferInstitut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU. Ziel ist es, eine optimale Qualität in der Batterie produktion bei minimalem Ausschuss sicherzustellen. 67

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Modellprojekt »Wasserstoff – Grünes Gas für Bremerhaven« Das FraunhoferInstitut für Windenergie systeme IWES startete 2020 im Bremerhavener Gewerbegebiet Lunedelta das Modellprojekt »Wasserstoff – Grünes Gas für Bremerhaven«. Als molekularer Energiespeicher ist Wasser stoff ein zentraler Baustein der Energiewende. Mit dem Projekt wird ein Grundstein für ein »Kompetenzzentrum Wasserstoff« entlang der gesamten Wertschöpfungskette gelegt – von der Produktion über die Speicherung bis zur praktischen Erprobung. Es ist geplant, dass u. a. die Windenergie anlage AD8 im südlichen Fischereihafen den regenerativen Strom liefert, um die Auf spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff durch Elektrolyse durchzuführen und damit den Wasserstoff CO2neutral zu pro duzieren. Auch der Aufbau eines Elektro lysetestfelds auf dem ehemaligen Flugplatz Luneort beginnt. Das Fraunhofer IWES plant zunächst eine Elektrolyseleistung von 2 Mega watt (MW); 8 weitere Testpads für insgesamt bis zu 10 MWElektrolyseurleistung werden vorbereitet. Sie werden an das benachbarte Dynamic Nacelle Testing Laboratory (DyNaLab) des Instituts angeschlossen. Durch die Kopplung mit einem der weltweit leistungsstärksten dynamischen StromnetzEmulatoren kann u. a. die Auswirkung von Netzschwankungen auf die Elektrolyseure untersucht werden. Im Projekt untersucht das Fraunhofer IWES mit den Projektpartnern Hochschule Bremerhaven und dem TechnologieTransferzentrum (ttz) Bremerhaven Anwendungen im Logistik und Verkehrsbereich sowie in der Lebensmittel industrie, um fossile Energieträger zumin dest teilweise durch Wasserstoff ersetzen zu können. Das Fraunhofer IWES wird den Betrieb einer OffshoreMessboje testen. Der Energiebedarf für die kontinuierliche Daten aufzeichnung auf hoher See wird dabei durch eine Brennstoffzelle bereitgestellt. Die neuen Aktivitäten knüpfen an die regionale wissenschaftliche Kompetenz und bestehen de Forschungsinfrastruktur für Windenergie und Verfahrenstechnik an. Die Projektpartner Fraunhofer IWES, Hochschule Bremerhaven und das ttz Bremerhaven untersuchen im Modellprojekt das Potenzial von grünem Wasserstoff und bereiten damit den Weg für wirtschaftliche, CO2reduzierte Industriepro zesse sowie flexible und resiliente Strom- und Energiesysteme. Das Modellprojekt wird vom Land Bremen und von der Europäischen Union (EFRE) gefördert. Elektrische Energie lässt sich mithilfe der Elektrolyse in Form von Wasserstoff speichern. Kompetenzzentrum elektrisches Fliegen Kamenz Das FraunhoferInstitut für Werkstoff und Strahltechnik IWS ist Gründungsmitglied des neuen »Kompetenzzentrums autonomes und elektrisches Fliegen« am Flugplatz Kamenz in Sachsen. Thematische Schwerpunkte sind Batterie und Wasserstofftechnik, Schwarm anwendungen, Datenübertragung und sicherheit sowie autonome Navigation mittels Künstlicher Intelligenz. Das Fraunhofer IWS beteiligt sich an der Initiative mit Batterien der nächsten Generation und stellt die Verbindung zum Batteriezentrum Dresden her. Zum Netz werk gehören neben der Stadt Kamenz Uni versitäten, mehr als 20 Unternehmen sowie Partner in Thüringen, Brandenburg, Frank reich, Polen und der Tschechischen Republik. 68

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Initiativen für Quantentechnologien und erste Kontakte knüpfen möchten, als auch an Experten, die ihre eigenen Algorith men auf dem Quantenrechner entwickeln und testen möchten. Die Leistungsparameter des Quantencomputers sind auf die hohen Anforderungen einer Forschungsinfrastruktur mit Fokus auf wirtschaftsrelevante Anwen dungen ausgerichtet. Es ergibt sich ein breites Spektrum an potenziellen Anwendungs feldern, mit hoher Relevanz für verschie denste Branchen wie Logistik, Chemie und Pharmaindustrie, Finanz und Energiesektor, Ingenieurs und Materialwissenschaften, für Kommunikationstechnologien sowie ITSicher heitstechnologien. Die Infrastruktur bietet der hiesigen Wirtschafts und Innovationsland schaft einen deutlichen Wettbewerbsvorteil, großes Potenzial für Kompetenzaufbau und die Absicherung von IP sowie die Möglichkeit, fundierte Entscheidungen bezügliche künf tiger Investitionen zu treffen. Herz des »Fraunhofer Kompetenz netzwerks Quanten computing« ist der Quanten computer IBM Q System One. Aufbau des Quanten computers IBM Q System One. Um die anwendungsnahe Forschung im Bereich Quantencomputing voranzutreiben, hat die FraunhoferGesellschaft das zentral koordinierte »FraunhoferKompetenznetz werk Quantencomputing« gegründet. Herz des Netzwerks ist der Quantencomputer IBM Q System One, der in Ehningen in Baden Württem berg installiert wird und exklusiv durch die FraunhoferGesellschaft und ihre Partner genutzt werden kann. Der Quanten computer wird Anfang 2021 betriebsbereit sein und unter deutscher Gesetzgebung betrieben – im Hinblick auf Datenschutz und IPSicherung ein wichtiger Vorteil für die Nutzer. Bereits seit April 2020 besteht Cloud Zugriff auf IBMQuantencomputer in den USA. Organisiert ist das Netzwerk in derzeit sieben regionalen Kompetenzzentren mit jeweils eigenen Forschungsschwerpunkten. Die Regionalzentren arbeiten eng mit Partnern und Kunden aus Forschung und Industrie zusammen. Sie entwickeln zudem ein gemein sames, mehrstufiges Schulungs- und Weiter bildungsangebot, das sowohl unterschiedliche Kurse als auch Expertenberatung bei Fragen zur Nutzung der Quantencomputer umfasst. Geleitet wird das Netzwerk von einem Direktorium, bestehend aus Institutsleitungen der beteiligten Kompetenzzentren. Es wird zudem von einem Beirat in strategischen Fragen beraten. Die Geschäftsstelle des Netz werks in der FraunhoferZentrale in München bildet eine Klammer um die verschiedenen regionalen Aktivitäten. Inhaltliche Anknüp fungspunkte bestehen insbesondere zu den Fraunhofer Strategischen Forschungsfeldern »Quantentechnologien« und »Next Generation Computing«. Das Netzwerk versteht sich als erste Anlauf stelle für Unternehmen und Forschungsorga nisationen in Deutschland, die am und mit dem Quantencomputer forschen wollen. Es richtet sich sowohl an Erstanwender, die sich generell über Quantencomputing informieren 69

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Initiativen für Datensouveränität und Digitalisierung GAIA-X Fraunhofer gestaltet maßgeblich die Architek tur des paneuropäischen, vom Bundeswirt schaftsministerium mit initiierten Vorhabens GAIA-X mit. Die in Gründung befindliche GAIAX AISBL (belgische Rechtsform einer Vereinigung ohne Gewinnerzielungsabsicht) wird als Organisation den europäischen Standard für Clouds setzen. Hierfür haben sich 11 deutsche Organisationen (u. a. BOSCH, Deutsche Telekom, ecoVerband, Fraunhofer, German Edge Cloud, IDS Association, SAP, Siemens) und 11 französische Organisationen (u. a. ATOS, Dassault, Orange) zur GAIAX AISBL zusammengeschlossen. Über 200 weitere Organisationen aus 15 Nationen haben bereits konkretes Interesse an einem Beitritt geäußert. GAIAX ermöglicht Datenräume, die den europäischen Werten Offenheit, Transparenz, Interoperabilität und Vertrauen gerecht werden und verstärkt Datensouveränität auf Basis eines offenen Standards für Dateninfra strukturen. Technologisch knüpft GAIAX an die Arbeiten der »International Data Spaces Association« (IDSA) an, die 2015 von Fraunhofer mitgegründet wurde. Mithilfe der dort entwickelten IDSReferenzarchitektur werden bei unternehmensübergreifendem Datenaustausch die Nutzungsbedingungen für die Daten mit ausgetauscht. Für Mitte 2021 werden die ersten zertifizier ten GAIAXAnwendungen wie Mobility, Industrie 4.0, Healthcare, Energy, Finance und Aerospace erwartet. Nationale GAIAX Hubs wurden bereits in Deutschland, Frankreich und Belgien etabliert, weitere 10 Hubs in den EU Ländern befinden sich in der Diskussion. Silicon Economy Mit dem Vorhaben »Silicon Economy« ent steht im Ruhrgebiet eine digitale Plattform für den B2BSektor – ein Ökosystem ähnlich jener, wie sie Amazon, Uber, Airbnb & Co. im Privatkundenbereich geschaffen haben. Ziel der Konsortialpartner ist die durchgängige Digitalisierung kompletter Prozess und Liefer ketten mithilfe von Künstlicher Intelligenz. Einzelne Hard und Softwarekomponenten für die Automatisierung und neue Geschäftsmo delle rund um Blockchains werden für und mit Logistikunternehmen entwickelt und in einer OpenSourceBibliothek kostenlos zur Ver fügung gestellt. Damit soll die Logistikbranche unterstützt werden, um ihre Position am Welt markt ausbauen zu können. Das SiliconEcono myProjekt nutzt als Datenraum die Architektur der International Data Spaces Association, bei der Fraunhofer Gründungsmitglied ist. An ersten konkreten logistischen Anwen dungsfällen arbeiten die Konsortialpartner bereits. Im Projekt »Digitaler Ladungsträger austausch« wird ein standardisierter, branchen übergreifend nutzbarer digitaler Tauschschein für Europaletten, Kleinladungsträger und Gitterboxen entwickelt. Auch an einem KIba sierten Service, mit dem Logistikunternehmen ihre Kunden zuverlässig über die Warenan kunft informieren können, wird geforscht. »Wer die Logistikketten der Welt steuert, der steuert auch die Wirtschaft der Welt«, davon ist Prof. Dr. Michael ten Hompel, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML, überzeugt. Das Bundesverkehrs ministerium fördert das Projekt über einen Zeitraum von drei Jahren mit insgesamt über 25 Mio €. 5G-Bavaria-Testzentrum Die vom Freistaat Bayern geförderte Initiative »5G Bavaria« verbindet ein 5GTestzentrum und zwei Testbeds für Industrie4.0 und AutomotiveAnwendungen am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Nationale GAIAX Hubs sind bereits in Deutschland, Frankreich und Belgien etabliert. 70

Erlangen und Nürnberg. Die Initiative beglei tet den Übergang von der Forschung und Standardisierung in die Anwendung. Unter nehmen erhalten die Möglichkeit, laborba sierte Simulations und Emulationsverfahren wie auch eine reale 5GMobilfunkumgebung zu erproben. Im 5G Testbed Industrie 4.0 am Fraunhofer IIS in Nürnberg können kunden spezifische Anwendungen für Industrie und Logistik unter realistischen Bedingungen in einem eigenständigen 5GCampusnetz getes tet werden. Zum Beispiel lassen sich komplexe und sicherheitskritische Anwendungen wie in der MenschMaschineInteraktion drahtlos realisieren. Im 5G Bavaria TestbedAutomotive wird eine Testinfrastruktur für 5GFunktionali täten in realer Verkehrsumgebung aufgebaut. Der Aufbau und Betrieb der beiden Testbeds erfolgen in Kooperation mit dem Fraunhofer Leistungszentrum Elektroniksysteme LZE e. V. Europäisches Blockchain-Institut am Fraunhofer IML Eng verzahnt und als Teil der »Silicon Econo my« entsteht das »Europäische Blockchain Institut in NRW« in Dortmund. Darin werden die Fraunhofer-Institute für Materialfluss und Logistik IML sowie für Software und System technik ISST gemeinsam mit Unternehmen und weiteren Forschungseinrichtungen die BlockchainTechnologie entscheidend voran treiben. Als Schlüsseltechnologie mit trans parenten und dezentralen Registern besitzt die BlockchainTechnologie das Potenzial, Datenaustausch manipulationssicher zu gestal ten und eine Vielzahl von Prozessen in der Wertschöpfungskette zu automatisieren und zu autonomisieren. Mit dem »Blockchain Device« zur Überwa chung temperaturempfindlicher Waren wie Lebensmittel, Medikamente oder Impfstoffe entlang weltweiter Lieferketten präsentierten die Wissenschaftler bereits einen zukunfts weisenden Prototyp. In den nächsten Jahren, so die Erwartung der Wissenschaftler, wird sich die Wirkung der BlockchainTechnologie erst entfalten – und dies vor allem in der Logistikbranche. Im Zusammenspiel mit digi talen Plattformen, Künstlicher Intelligenz und dem Internet der Dinge entsteht eine neue, sich selbst organisierende »Silicon Economy«. Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Das Projektkonsortium des Europäischen BlockchainInstituts besteht aus den Fraunhofer Instituten für Materialfluss und Logistik IML und für Software und Systemtechnik ISST sowie dem Lehrstuhl für Unternehmenslogistik und dem Lehrstuhl für Förder und Lagerwe sen der Technischen Universität Dortmund. Es wird vom Wirtschafts und Digitalministerium NRW mit rund 7,7 Mio € gefördert. Transferzentrum 5G4KMU Baden-Württemberg 5G ermöglicht die bedarfsgerechte Vernet zung mit hoher Bandbreite, niedriger Latenz und hoher Verbindungsanzahl. Damit schafft 5G eine wichtige Grundlage für Anwendungen der Industrie 4.0, intelligenter Mobilität und Logistik sowie für das Internet der Dinge. Koordiniert vom FraunhoferInstitut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA werden im Rahmen des »5G4KMU – 5G Transferzentrums für kleine und mittelstän dische Unternehmen« an fünf Standorten in BadenWürttemberg Testumgebungen auf gebaut, um Anwendungen der Industrie 4.0, intelligenter Mobilität und Logistik sowie für das Internet der Dinge für KMU zu erschlie ßen. Unternehmen können gemeinsam mit Das »Blockchain Device« erlaubt die Überwachung temperaturempfindlicher Waren entlang weltweiter Lieferketten. 71

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen den Forschungseinrichtungen ihre Projektidee untersuchen und weiterentwickeln, etwa in Machbarkeitsstudien oder Anforderungsanalysen. Eine weiterführende Zusammenarbeit ist in »Exploring Projects« möglich. Dabei werden Umsetzungs konzepte entworfen, prototypisch implementiert und in einem 5GNetz der fünf Testumgebungen erprobt. Stuttgart, Fraunhofer IPA: 5G in Fabriken und Produktionssystemen; Fraunhofer IAO: Smart Services und Smart Products auf Basis von 5G Mannheim, Projektgruppe für Automatisierung in Medizin und Biotechnologie des Fraunhofer IPA: 5G in Kliniken und Laboren Freudenstadt, Centrum für Digitalisierung, Führung und Nachhaltigkeit Schwarzwald (Campus Schwarzwald): 5G in der Produktion, Schwerpunkt Maschinenbau Reutlingen, Reutlinger Zentrum Industrie 4.0: Logistik anwendungen sowie Identifikation und Entwicklung neuer Geschäftsfelder für den Mittelstand Karlsruhe, wbk Institut für Produktionstechnik des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT): Vorausschau ende Instandhaltung von Maschinen und intelligente Datenauswertung Impulspapier des Weisenrats für Cyber-Sicherheit 2019 rief der Cyber Security Cluster Bonn e. V. den unab hängigen Weisenrat für CyberSicherheit ins Leben. 2020 veröffentlichten die sechs renommierten Professorinnen und Professoren aus den wichtigsten Exzellenzclustern in Deutschland ihren ersten Bericht zu drängenden Fragen der digitalen Sicherheit und legten ihn der Bundesregierung vor. Darin gaben sie acht Handlungsempfehlungen mit dem Ziel, einen Beitrag zur Immunisierung der Gesellschaft gegen Cyber Attacken zu leisten. Technologie muss sich dem Menschen anpassen, um ihn zu entlasten und zu schützen. Hersteller müssen sich zu regelmäßigen Schwachstellentests und Sicherheitsupdates verpflichten. Digitale Prozesse und Infrastrukturen müssen angriffs resilienter werden. Technologische Souveränität muss erhöht und bewahrt werden. Digitale Infrastrukturen in smarten Städten müssen jederzeit verfügbar, verständlich und beherrschbar bleiben. KI-Systeme müssen transparent und zertifizierbar sein. Langlebige Produkte müssen kryptoagil gestaltet werden. Der Schutz der Demokratie muss online verstärkt werden. Mitglieder des Weisenrats für CyberSicherheit sind Prof. Dr. Claudia Eckert, Leiterin des FraunhoferInstituts für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC, und Prof. Dr. Matthew Smith vom FraunhoferInstitut für Kommunikation, Informations verarbeitung und Ergonomie FKIE. Nationale Forschungsdateninfrastruktur Noch liegen viele Daten aus Forschungsprojekten oder Studien dezentral an den Universitäten oder Forschungseinrichtungen. Ändern will dies die Nationale Forschungsdateninfrastruktur e. V. (NFDI): Der im Oktober 2020 gegründete Verein verfolgt das Ziel, diese Informationen für die Wissenschaftscommunity systematisch zu erschließen und im Rahmen eines übergrei fenden Forschungsdatenmanagements besser zugänglich und nutzbar zu machen. Die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) von Bund und Ländern wählte mit Prof. Dr. Claudia Eckert (FraunhoferInstitut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC) und Prof. Dr. Anita Schöbel (Fraunhofer Institut für Techno und Wirtschaftsmathematik ITWM) zwei FraunhoferInstitutsleiterinnen in den Senat der NFDI. 72

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Initiativen für Künstliche Intelligenz Kompetenzzentrum Kognitive Energiesysteme Unter dem Dach des FraunhoferInstituts für Energiewirt schaft und Energiesystemtechnik IEE startet mit Förderung des Land Hessens der Aufbau des Kompetenzzentrums Kognitive Energiesysteme. Bisher kommt Künstliche Intelligenz (KI) in der Energiewirt schaft meist bei Monitoring oder Prognoseaufgaben zum Einsatz. Mit steigendem Anteil von Strom aus erneuerbaren Energien wird deutlich, dass KI künftig auch einen zentralen Beitrag bei den komplexen Abstimmungs und Entscheidungs prozessen zur Steuerung der Energiesysteme leisten wird. Denn in einer dezentralen erneuerbaren Energieversorgung müssen unterschiedliche Energiesysteme wie Strom und Wärmeversorgung sowie Mobilität über automatisierte Ent scheidungen im großen Maßstab verbunden werden. Konkreter Bedarf für KI in der Energiewirtschaft besteht etwa beim automatischen Energiehandel. Photovoltaik und Wind kraftanlagen sowie Ladestationen oder auch Elektrolyseure können mit KI ihren Betrieb optimieren, Wartungen proaktiv durchführen und die Lebensdauer erhöhen. Im Netzbereich wird die Technologie zur Auswertung von Informationsdaten genutzt, um kritische Situationen zu erkennen und deren Lösung zu unterstützen. Die Entwicklung eines automatischen Handelssystems für die Strombörse EPEX Spot hat am Kasseler Fraunhofer IEE bereits begonnen. Cognitive Security in der Hightech Agenda Bayern Die anwendungsnahe Forschung an der Schnittstelle zwischen ITSicherheit und Künstlicher Intelligenz (KI) am Fraunhofer Institut für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC wird mit dem Förderprojekt »Cognitive Security« ausgebaut. Damit können grundlegende Forschungsarbeiten an der Schnittstelle zwischen ITSicherheit und Künstlicher Intelligenz realisiert werden. Die Forschenden entwickeln sichere KIbasierte Lösungen, aber auch Prüf- und Zertifizierungsmethoden und konkrete Werkzeuge, um Unternehmen darin zu unterstützen, KIVerfahren in Bezug auf deren Angreifbarkeit zu beurteilen und gezielt zu »härten«. Das Forschungsvorhaben »Cognitive Security« ist Teil des Kompetenznetzwerks »Künstliche maschinelle Intelligenz« im Rahmen der HightechAgenda der bayerischen Staatsregierung. Kompetenzzentrum für KI-Engineering CC-KING Konkrete Unterstützung beim Einsatz von Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) und des Maschinellen Lernens (ML) erhalten Unternehmen im Competence Center KIEngineering CCKING. Mit einer initialen Förderung des Wirtschaftsminis teriums BadenWürttemberg bis 2021 werden in Karlsruhe Grundlagen dazu erforscht und Werkzeuge für eine niedrig schwellige, systematische Implementierung von KI und ML gemäß den technischen und geschäftlichen Anforderungen der betrieblichen Praxis entwickelt. Ziel ist es, KI und ML Algorithmen aus dem Methodenkoffer von Data Scientists im Rahmen der bewährten Vorgehensweisen von Ingenieuren nutzbar zu machen und auf der SystemsEngineeringEbene der Informatiker abzubilden – auch in sicherheitskritischen Anwendungen. Dazu müssen Voraussagen und Garantien über intelligente Systeme möglich sein, die ihre finale Funktionalität unter Umständen erst datengetrieben während ihrer Laufzeit entfalten. Der Fokus liegt zunächst auf den Feldern industrielle Produktion und Mobilität. Bereits existierende Forschungsini tiativen wie die Karlsruher Forschungsfabrik und das Testfeld Autonomes Fahren BadenWürttemberg dienen dabei als Reallabore für die Schwerpunkte. links: Am Fraunhofer IPA werden die Anforderungen und Potenziale von 5G rund um die Themengebiete der Produktion untersucht. rechts: Algorithmen der Künstlichen Intelligenz schaffen neue Voraussetzung für hocheffi ziente und sichere Systeme. 73

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen KI-Zertifizierung »made in Germany« Im Rahmen der Kompetenzplattform KI.NRW unter Leitung des FraunhoferInstituts für Intelligente Analyse und In formationssysteme IAIS startet 2021 das LeuchtturmProjekt »Zertifizierte KI«. Ziel ist es, prüfbare technische Standards und Normen zu etablieren, die eine neutrale Bewertung von Systemen der Künstlichen Intelligenz (KI) ermöglichen und Auskunft über zugesicherte Eigenschaften von KITech nolo gien geben. Beteiligt sind das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI), die Universitäten Bonn und Köln, die RWTH Aachen, das Deutsche Institut für Normung e. V. (DIN) sowie zahlreiche DAX30 und weitere Unternehmen aus Branchen wie Telekommunikation, Banken, Versicherungen, Chemie und Handel. In branchen und technologiebezogenen Anwenderkreisen definieren die Beteiligten konkrete Bedarfe, legen Kriterien und Maßstäbe für eine Prüfung in der Praxis fest und führen Pilotprüfungen durch. Mit diesem breiten Beteiligungsprozess wird sicher gestellt, dass sich die Verfahren zu allgemein akzeptierten Standards für KISysteme und deren Überprüfung entwickeln und gleichzeitig durch rechtliche und ethische Betrachtungen flankiert werden. KI-Studie Kompetenzen und Innovationspotenzial in Sachsen Die Studie »Künstliche Intelligenz – Kompetenzen und Inno vationspotenzial in Sachsen« wurde Anfang 2020 vom Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme EAS des FraunhoferInstituts für Integrierte Schaltungen IIS veröf fentlicht. Sie beleuchtet, wie Unternehmen und Forschung beim Thema KI aufgestellt sind und welchen Hürden sie sich gegenübersehen. Darüber hinaus werden Handlungsoptionen aufgezeigt, die das Ziel des Freistaats Sachsen unterstützen, eine führende KIRegion in Deutschland zu werden. Der Fachkräftemangel wird sowohl von Wirtschafts als auch Wissenschaftsvertretern als größte Herausforderung bei der Entwicklung und dem Einsatz von KI gesehen. Daneben spielen die Themen Zuverlässigkeit von KIEntscheidungen, Mitarbeiterqualifizierung und die Zugriffsmöglichkeiten auf große Datenmengen eine bedeutende Rolle. Auch die ver gleichsweise kleinteilige Struktur der Wirtschaft in Sach sen und die Gründungskultur haben einen Einfluss auf die Geschwindigkeit von KIEntwicklungen im Freistaat. 74 Initiative für Next Generation Computing Neuer Standort Center Nanoeletronic Technologies CNT Mit dem Center Nanoelectronic Technologies CNT betreibt das FraunhoferInstitut für Photonische Mikrosysteme IPMS angewandte Mikroelektronikforschung auf 300mmWafern. 2020 hat der Bereich CNT einen neuen eigenen Standort in Dresden bezogen. Dazu wurden durch den Freistaat Sachsen ein leer stehender Reinraum sowie Büroräume erworben und an das Fraunhofer IPMS zur Nutzung übertragen. In einem zweiten Bauabschnitt ist bis 2024 die Errichtung eines neuen Büro und Laborgebäudes geplant. Am neuen Standort wird künftig insbesondere an der Entwicklung neuromorpher Chip konzepte mit implementierter KI gearbeitet und es werden Prozesse, Module und Bauelemente bis zur Pilotfertigungs reife entwickelt. Mittelfristiges Ziel ist es, den neuen Standort in Kooperation mit weiteren FraunhoferInstituten zu einem weltweit anerkannten Kompetenzzentrum für Mikroelektronik technologieForschung auszubauen.

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Initiative für Sicherheit links: Am Center Nanoelectronic Technologies CNT forscht das Fraunhofer IPMS an 300mmWafern für ICHersteller, Zulieferer und Gerätehersteller. oben: Das PhasedArrayRadar mit hoher Strahlagilität erlaubt eine verbesserte Überwa chung des erdnahen Orbits. GESTRA Viele unserer kritischen Infrastrukturen wie Navigations systeme hängen mittlerweile von Satelliten ab. Diese wiederum sind zunehmend durch Weltraumschrott bedroht. Die NASA erstellt einen globalen Katalog, um Satellitenbetreiber rechtzeitig warnen zu können, wenn ein SchrottTeil einem Satelliten gefährlich nahe zu kommen droht. In diesem Masterkatalog fehlen jedoch aus taktischen Gründen viele USamerikanische Flugobjekte. Mit zwei RadarSystemen möchte sich Deutsch land aus dieser Abhängigkeit lösen. Seit 1970 wird dazu am Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das Weltraumbeobachtungssystem TIRA betrieben, mit dem sich Weltraumobjekte verfolgen und abbilden lassen. Seit Oktober 2020 übernimmt zusätzlich ein neues Phased ArrayRadar mit hoher Reichweite und Strahlagilität zusätz lich die Weltraumüberwachungsfunktion in einem großen Raumausschnitt. Das teilmobile Weltraumüberwachungsradar GESTRA wurde am Fraunhofer FHR im Auftrag des Bundeswirtschaftsmi nisteriums konzipiert und als einsatzfähiges System gebaut. Das Design sieht ein quasimonostatisches System vor, das aus separatem Sende und Empfangssystem besteht. Die PhasedArrayAntennen sind dabei jeweils auf einem 3Achsen Positionierer montiert: So lässt sich zunächst mechanisch der Überwachungsbereich einstellen, und dieser Bereich anschlie ßend elektronisch innerhalb von Millisekunden scannen. Mit den Radarstrahlen wird dabei eine Art Zaun geschaltet, ähnlich wie ein Scheibenwischer: Jedes Objekt, das groß genug ist und den Zaun passiert, wird detektiert. Das neue Weltraumüberwachungsradar wurde im September 2020 an das Deutsche Zentrum für Luft und Raumfahrt e.V. (DLR) bei Koblenz sowie an das Weltraumlagezentrum über geben. Für die Erstellung eines deutschen MasterKatalog wird das Weltraumlagezentrum GESTRA im Fernbetrieb steuern, mithilfe von 2000 verbauten Sensoren. Besteht näheres Interesse an einem bestimmten Objekt, beauftragt es wieder um das Fraunhofer FHR, dieses Objekt über TIRA zu verfolgen und abzubilden. Langfristig ist eine Vernetzung mehrerer GESTRASysteme sinnvoll, um eine deutlich genauere Positionsbestimmung vorzunehmen. Deswegen wurde GESTRA bereits als teilmobiles System designt. 75

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Initiativen für Bioökonomie, Ressourceneffizienz und Klimatechnologien links: Künftig sollen am heutigen Standort des Braunkohle kraftwerks in Boxberg nachhaltige Carbonfasern hergestellt werden. rechts: Neue Perspektiven entstehen durch das Kunststoffzentrum Oberlausitz, das jüngst erweitert wurde. 76 Grüne Carbonfasern aus dem Kohlekraftwerk Eine neue Perspektive soll der Kraftwerks standort Boxberg im Lausitzer Braunkohlerevier erhalten: Mit dem Projekt InnoCarbEnergy soll eine Forschungspilotlinie zur Herstellung von nachhaltigen Carbonfasern konzipiert und aufgebaut werden, um flankierend neuartige Fertigungsverfahren und zugehörige Metho den des Energiemanagements zu entwickeln. Geplant ist zudem, die Pilotlinie um textil bildende und kunststofftechnische Fertigungs module sowie automatisierte Schnittstellen für die energieeffiziente Bauteilherstellung zu ergänzen. Ziel ist es, mit vor Ort angesiedelten Unternehmen nachhaltige carbonfaserver stärkte Leichtbaustrukturen und systeme mit großen Gewichtsvorteilen zu entwickeln, die in mobilen Anwendungen (etwa beim Automobil, Schiff, Schienenfahrzeug und Anlagenbau oder in der Luft und Raumfahrt) genutzt werden. Basis der geplanten Aktivitäten ist der Bundes exzellenzcluster MERGE »Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen« der TU Chemnitz und der FraunhoferInstitute für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU sowie für Angewandte Polymerforschung IAP. Am Projekt InnoCarbEnergy sind zudem die Lausitz Energie Kraftwerke AG und die Lausitz Energie Bergbau AG (LEAG) beteiligt, gefördert wird es vom Sächsischen Staats ministerium für Regionalentwicklung. Kunststoffzentrum Zittau erweitert Das FraunhoferInstitut für Werkzeugmaschi nen und Umformtechnik IWU baut bis 2022 sein Kunststoffzentrum in Zittau aus. Damit werden die Forschungsbereiche Leichtbau, industrieller 3DDruck und Automatisierung deutlich erweitert. Das Technikum wird zu einer großen Forschungshalle mit hochmo dernen Verarbeitungsmaschinen und Analyse geräten ausgebaut. Kooperationen mit regio nalen Unternehmen und KMU bestehen z. B. für Herstellungsverfahren von Windrädern mit naturfaserverstärkten Kunststoffen, der Inte gration von Naturfasern für den Kunststoff und Leichtbausektor sowie bei der effizienten Herstellung komplexer Kunststoffbauteile im großformatigen Industrie3DDruck. Im Forschungsbereich Wasserstofftechnologien entstand ein WasserstoffRoller. Im Verbund vorhaben »WALEMO« ist die Entwicklung von autonomen, wasserstoffbetriebenen Shuttles für einen bedarfsgerechten ÖPNV im länd lichen Raum geplant. Das FraunhoferKunst stoffzentrum Oberlausitz wurde 2011 als Projektgruppe auf dem Campus der Hoch schule Zittau/Görlitz gegründet.

Leitprojekte futureAM – nächste Generation Additive Manufacturing Beschleunigung um mindestens den Faktor 10 bei der Additiven Fertigung von Metallbau teilen: Mit diesem Ziel trat 2017 ein Fraunhofer Konsortium beim Leitprojekt futureAM an. Zum Projektende 2020 gelangen den sechs beteiligten Instituten Technologiesprünge in der Systemtechnik, bei der Bearbeitung von Werkstoffen, in der Prozessführung und in der durchgängigen Digitalisierung. Damit wird Additive Fertigung leistungsfähiger und wirtschaftlicher. Erstmals wurde ein DemonstratorBauteil im XXLMaßstab (100 x 80 x 40 cm) per Laser Powder Bed Fusion hergestellt. Dabei handelt es sich um ein Bauteil für die zukünftige Triebwerksgeneration von RollsRollyce, hergestellt wurde es mit einem neuen Maschinensystem, ausgestattet mit einem mobilen Optiksystem. Die Methode des Extremen HochgeschwindigkeitsLaserauf tragschweißens konnte für den 3DDruck weiterentwickelt werden: Der neu entwickelte Prozess ermöglicht nun extreme Auftrags geschwindigkeiten bei gleichzeitig hoher Detailauflösung. Die additive Herstellung von kombinierten Werkstoffen konnte verbessert werden, indem Prozessanalysen mit Künstlicher Intelligenz hinterlegt wurden. Dies führt zu einem optimierten Fertigungsprozess beim Laserauftragschweißen, gleichzeitig lassen sich nun Hochtemperaturwerkstoffe in Multi MaterialBauweise vereinen. Das Forschungs team realisierte etwa MultiMaterialBauteile aus Nickel und Aluminium, weitere Elemente können hinzugefügt werden. Nicht zuletzt erzielte das Konsortium Fortschritte bei der Nachbearbeitung: Indem bereits bei der Fertigung ein Code zur Identifizierung des Bauteils eingearbeitet wird, können später beim Auslesen Soll und IstGeometrie exakt Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen abgeglichen und automatisch durch einen Roboter korrigiert werden. Der Kopierschutz ist inbegriffen. Die Partner stellten eine ganzheitliche Sicht auf die digitale und physische Wertschöpfung, vom Auftragseingang bis zum fertigen metallischen 3DDruckBauteil, in den Mittelpunkt. Zentraler Punkt war deshalb ein »virtual lab«, welches die unterschied lichen Kompetenzen digital bündelte und den Austausch über alle Aufgabenfelder und Akteure sicherstellte. Im Virtual Lab wurden etwa webbasierte SimulationsTools für die Auslegung von additiv gefertigten metalli schen Bauteilen nutzbar gemacht, mit denen auch Einsteiger arbeiten können. Am Leitprojekt futureAM beteiligten sich die FraunhoferInstitute für Lasertechnik ILT (Konsortialführer), für Additive Produktions technologien IAPT, für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, für Graphische Datenverarbeitung IGD, für Werk stoff und Stahltechnik IWS sowie für Werk zeugmaschinen und Umformtechnik IWU. AdditiveManufacturing Verfahren bieten neue Möglichkeiten: Der weiter entwickelte Prozess erlaubt nun extreme Auftragsge schwindigkeiten bei gleich zeitig hoher Detailauflösung. 77

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Start neuer Leitprojekte 2021 6G, der Mobilfunk der nächsten Generation, ist eine Voraussetzung für autonome Mobilität. 78 Nach einem Moratorium aufgrund der akuten Pan demielage im Frühjahr 2020 wurde die Auswahl der 2021 startenden Leitprojekte in einem beschleunigten »Fast Track«Prozess in der zweiten Jahreshälfte 2020 durchge führt. Am 1. Januar 2021 liefen fünf neue Leitprojekte an. 6G SENTINEL – Mobilfunk der nächsten Generation Basistechnologien für die nächste Mobilfunk generation 6G werden im Leitprojekt 6G SEN TINEL entwickelt. Damit sollen Anwendungen wie Virtual/Augmented Reality (XR), Digitaler Zwilling, Industrie 4.0, autonomes Fahren sowie Telepräsenz und auch Teleoperation breitflächig möglich werden. Prognosen zufolge sollen sich Datenrate und Zuverlässigkeit von 5G nach 6G um den Faktor 100 verbessern, die Latenz und Verbin dungsdichte um den Faktor 10. Das erfordert neben der konsequenten Weiterentwicklung der 5GTechnologien neuartige, disruptive Ansätze. Die Projektpartner adressieren diese Herausforderungen in wichtigen 6GSchlüssel technologien: TerahertzTechnologien für mobile Endgeräte, flexible Netze mit veränder licher Infrastruktur, insbesondere fliegende Plattformen und Satelliten, Lokalisierung in 6GNetzen und ein ganzheitliches Verständnis einer 6GNetzArchitektur. Ein übergreifendes Projektziel ist die Entwick lung einer FraunhoferVision einer 6GSystem architektur als Basis für die zu entwickelnden Technologieelemente. Entscheidend für die 6G-Architektur ist es, die spektrale Effizienz und Übertragungsrate durch wiederbenutz bare Frequenzressourcen zu erhöhen. Dies wird ermöglicht durch kleinste Zellen, Antennen mit integrierten Strahlformungssystemen

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen (Massive MIMO) sowie den Übergang zu höheren Frequenzen (Millimeterwellen und THz). Des Weiteren besteht die Notwendig keit, für »mobiles Internet« kleinzellige und infrastrukturlose Kommunikation in die 6GNetzarchitektur zu integrieren. Satelliten und fliegende Plattformen sollen als nicht erdgebundene Basisstationen helfen, kurze Distanzen zu überbrücken und eine groß flächige Abdeckung außerhalb urbaner Räume sicherzustellen. Das Kernnetz muss hierbei die Integration von heterogenen Funkzugangsnetzen mit unterschiedlichen Reichweiten, Frequenzen, Datenraten und Latenzen ermöglichen. Das FraunhoferKonsortium entwickelt für TerahertzTechnologie Funkkanalmodelle und Link-Level-Simulatoren für den Frequenz bereich zwischen 100 und 300 GHz, ein hochintegriertes TerahertzSendemodul für das DBand mit vollintegrierter Antenne, TerahertzSendemodule auf photonischer Basis und Übertragungsverfahren für mobile TerahertzVerbindungen. Diese Schlüssel komponenten werden in einen Demonstra tor integriert als ProofofConcept für die Machbarkeit und Performanz von Terahertz Kommunikation für den mobilen Einsatz. Weiterhin werden Softwaremodule für ein flexibles 6G-Kernnetz sowie vollintegrierte Lokalisierungslösungen entwickelt und in einen PrototypTestbettDemonstrator für die 6GArchitektur integriert. Ein weiteres Ziel ist die Erarbeitung von Grundlagen, Standards, Definitionen und Richtlinien für die 2030 erwartete 6GEinführung. Beteiligt sind die FraunhoferInstitute für Integrierte Schaltungen IIS, für Nachrichten technik, HeinrichHertzInstitut, HHI, für Offene Kommunikationssysteme FOKUS, für Angewandte Festkörperphysik IAF sowie für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM. Future Proteins – Hochwertiges Eiweiß weltweit Die sichere Versorgung der Weltbevölkerung mit ernährungsphysiologisch wertvollen Proteinen ist Ziel des Leitprojekts »Future Proteins«. Damit adressiert das Konsortium das Problem des »versteckten Hungers«. Denn die unzureichende Versorgung mit hochwer tigem Protein könnte durch Klimawandel und Bevölkerungswachstum verschärft werden. Im Leitprojekt entwickeln die Partnerinstitute geschlossene und nachhaltige Anbausysteme, um Proteine mit optimiertem ernährungs physiologischen Profil und höchster Verbrau cherakzeptanz zu produzieren. Als alternative Proteinquellen mit besonderer Wertigkeit setzt das Konsortium auf ausgewählte Pflanzen (Weizengras, Luzerne, Entwicklung einer solaninreduzierten Kartoffel), Insekten (Mehlwürmer), filamentöse Pilze (Ständerpilze wie Seitling oder Shiitake) und Mikroalgen (Spirulina). Alle vier Agrarsysteme (Pflanzen, Insekten, Pilze, Mikroalgen) werden so aus gelegt, dass sie weltweit an unterschiedlichen Standorten eingesetzt werden können und dadurch zu einer globalen Proteinversorgung beitragen. Indoor bzw. VerticalFarmingVerfahren sollen durch hybride Beleuchtungssysteme sowie durch neue Anlagenkonzepte und Automati sierungslösungen nach dem Prinzip der Kreis laufwirtschaft kosteneffizient und nachhaltig gestaltet werden. Bei der Kultivierung von Pflanzen setzt das Forschungsteam z. B. auf die maximale wellenspezifische Nutzung des Sonnenlichts über ein hybrides Beleuchtungs system, bei den Insekten auf Pathogenüber wachung und neue hygienische Kulturmodule, bei den Insekten und Pilzen auf kosten günstige Kulturmedien und eine optimierte Prozessführung und bei Algen auf neuartige Sensoren zur prädiktiven Kultursteuerung. Die so gewonnenen Proteine sollen vor allem als Veredlungszutaten in der Lebensmittelindus trie Verwendung finden: Die Optimierung der sensorischen und funktionellen Eigenschaften der Proteinzutaten ist einer der Projektschwer punkte, um ein breites Einsatzspektrum und eine hohe Verbraucherakzeptanz zu erreichen. Beteiligt sind die FraunhoferInstitute für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV, für Grenzflächen- und Bioverfahrens technik IGB, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU sowie für Umwelt, Sicherheits und Energietechnik UMSICHT. Neue Proteine für die Entwicklung von Lebensmitteln. 79

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen WASTE4FUTURE – Vom Abfall zum Rohstoff Eine nachhaltige Gesellschaft erfordert eine defossilisierte und klimaneutrale Industrie. Die politischen und regulativen Weichen sind gestellt: z. B. durch den Green Deal der Europäischen Kommission, den Kohle ausstieg in Deutschland, den damit verbundenen Strukturwandel und die CO2Bepreisung, durch das Deutsche Verpackungsgesetz, das 2022 in Kraft tritt, sowie durch die Industrieunternehmen, die unter dem Motto »Chemie 4.0« den bisherigen linearen in einen zirkulären Wertschöpfungsprozess transformieren wollen. Vor diesem Hintergrund entwickelt das Kon sortium WASTE4FUTURE umfassende Recyc lingAnsätze von kunststoffhaltigen Abfällen – ohne Verlust von Kohlenstoff. Vernetzte Prozesse sollen chemische Strukturen maximal erhalten. Zentraler Ansatz ist ein ganzheit liches Bewertungsmodell, um den energeti schen Bedarf zu ermitteln, der für die Herstel lung von Grundstoffen aus Rezyklaten nötig wird. Damit lässt sich künftig für verschiedene Kunststofffraktionen ein technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvoller Recyclingweg bestimmen. Weitere Ziele des Leitprojekts sind ein Hybrid sensor zur Materialidentifikation und -charak terisierung mit echtzeitfähigem Algorithmus, Entwicklungen beim werkstofflichen wie beim chemischen Recycling (Solvolyse, Pyrolyse und Gasifizierungstechnologien), bei der sensorbasierten Sortiertechnik einschließlich Digitalem Zwilling, bei neuartigen Verträglich keitsvermittlern (Kompabilisatoren) für Poly merisate mittels Direktsynthese mit CO2 sowie bei der Hochdurchsatzentwicklung für Formu lierungen von Recyklaten. Ein Fokus liegt auf der Wiederverwertung von langlebigen Kunst stoffabfällen. Das Leitprojekt WASTE4FUTURE wird komplementär und synergistisch mit dem FraunhoferCluster of Excellence Circular Plastics Economy agieren. Beteiligt sind die FraunhoferInstitute für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP, für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstra tegie IWKS, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR, für Betriebsfestig keit und Systemzuverlässigkeit LBF sowie für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV. ShaPID – Green Deal für die chemische Industrie Das Leitprojekt »ShaPID – Shaping the Future of Green Chemistry« will zeigen, dass eine nachhaltige, grüne Chemie durch Innovatio nen in der Prozessintensivierung und Digita lisierung erreichbar ist. Damit unterstützt das Konsortium den von der chemischen Industrie angestrebten Wandel zu einer Defossilisie rung der Produktionsprozesse und zu einer zirkulären, Treibhausgasneutralen Stoff und Energiewandlung. Das Vorhaben adressiert die globalen Herausforderungen bei Klimaschutz sowie bei Energie- und Ressourceneffizienz. Neue Technologien entwickeln die Projekt partner insbesondere für grüne Katalyse technik, für Prozesstechnik, intelligenz und implementierung. Dabei fokussieren sie sich auf Synthese, Reaktions und Katalysetech nik, Prozess und Verfahrenstechnik, Model lierung, Simulation und Prozessoptimierung sowie Digitalisierung. Unter anderem forschen die Partner an elektro/biokatalytischen Pro zesskaskaden für Mono und Polymere unter Einsatz von CO2 als Rohstoff oder an olefini schen Monomerbausteinen aus nachwach senden Rohstoffen. Richtschnur für sämtliche Entwicklungsarbeiten bilden die international anerkannten zwölf Prinzipien Grüner Chemie. Die Marktrelevanz soll an den Demonstrations prozessen »Green Plastics«, »Green Monomers« und »Efficient Building Blocks« (Herstellung von Agro und Pharmavorprodukten) gezeigt und dazu eine »Fraunhofer Green Efficient Chemistry TechnologiePlattform« aufgebaut werden. Ergänzend wird eine Nachhaltig keitsbewertung aufgebaut, die Unternehmen eine schnelle und übersichtliche Einschätzung neuer Technologien und Verfahren erlaubt. Damit erhalten die chemische Industrie und kooperierende Branchen wie Anlagenbau oder Mess/Steuer/Regeltechnik zielgenaue Unter stützung für den Umstieg auf grüne Produkte und Prozesse. Abfallstoffe sind Rohstoffe: Das Kreislaufprinzip ist ökono misch und ökologisch sinnvoll. 80

Aus der Fraunhofer-Forschung I Neue Initiativen und Infrastrukturen Beteiligt sind die FraunhoferInstitute für Chemische Technologie ICT, für Angewandte Polymerforschung IAP, für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, für Molekularbio logie und Angewandte Oekologie IME, für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM, für Silicatforschung ISC, für Techno und Wirt schaftsmathematik ITWM sowie für Umwelt, Sicherheits und Energietechnik UMSICHT. ALBACOPTER – Experiment eines vertikalen Gleiters Mobilität im urbanen Luftraum könnte eine Antwort sein, um dem stetig wachsenden Verkehrsaufkommen zu begegnen und um die damit verbundenen sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Folgen zu überwinden. In einer Umbruchphase des Flugverkehrs will sich das ALBACOPTERKonsortium mit einer Experimentalplattform frühzeitig auf dem Markt der autonomen VTOL(Vertical Take Off and Landing)Systeme positionieren. Die Anforderungen an Flugsicherheit, wirtschaft liche Effizienz sowie Umweltverträglichkeit von drohnenbasierten Einsatzszenarien im urbanen Raum stellen außerordentlich hohe Herausforderungen dar. Die Projektpartner wollen u. a. die Flugsicher heit durch eine KIbasierte Überwachung von Umfeld, Struktur und Funktion an Bord erhöhen, die Nachhaltigkeit des Transporters und der Transportboxen steigern, eine bessere Energieeffizienz erzielen sowie die Netto masse des Fluggeräts, einschließlich Batterie system, verringern. In Form einer modularen OpenSourceSimulationsplattform wird ein Digitaler Zwilling aufgebaut, um die viel fältigen Konzepte für Fluggeräte abbilden zu können. Neben Helicoptern und konventio nellen Starrflüglern etablieren sich hybride Copter-Glider in Form von Schwenkflüglern, Gyrocoptern oder auch Multicoptern mit Schwenkrotoren oder ausfahrbaren Tragflä chen. ALBACOPTER soll als experimenteller VTOLGlider zur Entwicklung und Erprobung all dieser unterschiedlichen Systemkonzepte genutzt werden können. Das Systemkonzept des ALBACOPTER orien tiert sich zunächst an den Anforderungen für ein drohnenbasiertes JustintimeLogistik Netzwerk für den urbanen und ländlichen Raum (Distanzen bis 200 Kilometer mit Nutz lasten bis zu 200 Kilogramm), da Drohnen von Amazon und DPD bereits für den Test betrieb zugelassen wurden. Je nach Einsatz des VTOLGliders werden angepasste Antriebskonzepte designt. Beteiligt sind die FraunhoferInstitute für Verkehrs und Infrastruktursysteme IVI, für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässig keit LBF, für Chemische Technologie ICT, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, für Entwurfstechnik Mechatronik IEM sowie für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS. ALBACOPTER soll als experimenteller Gleitflieger zur Entwicklung und Erprobung unterschiedlicher Systemkonzepte genutzt werden. 81

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Wasserstofftechnologien generierten Wasserstoff und CO2 erzeugt werden. Gerade zur Stärkung der regionalen Wirtschaftskraft bietet Hy2Chem Chancen für den Strukturwandel nach dem Kohleausstieg. Koordiniert wird die Skalierungsplattform vom FraunhoferZentrum für ChemischBiotechno logische Prozesse CBP und vom Fraunhofer Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS. Wasserstofffabrik der Zukunft Mit der Wasserstofffabrik der Zukunft eta bliert das FraunhoferInstitut für Fabrikbetrieb und automatisierung IFF ein Konzept, um grünen Wasserstoff dezentral und modular für Industrie, Gewerbe und Verkehr zu produ zieren und zu verteilen. Mit PowertoXTechnologien wie der Elek trolyse kann regenerativ erzeugter Strom in Wasserstoff umgewandelt, gespeichert und in das Gasnetz eingespeist werden. So wird der Rohstoff als Treibstoff oder als Grundchemi kalie für Industrieanwendungen in verschie denen Sektoren nutzbar, etwa für brenn stoffzellenbetriebene Kleintransporter und Gabelstapler in Industrie und Gewerbeparks. Spatenstich in Leuna: »Grüner« Wasserstoff soll Impulsgeber für eine nach haltige Chemieindustrie sein. Mit der zusätzlichen Produk tion von Wasserstoff soll sich künftig der Wirkungsgrad von Biogasanlagen erhöhen. Grüner Wasserstoff im Großmaßstab 2021 geht die FraunhoferElektrolyseTest und Versuchsplattform Leuna ELP in Betrieb. Im Großmaßstab wird demonstriert, wie mit Strom aus regenerativen Energien hergestellter Wasserstoff für die Produktion von Grund chemikalien und Kraftstoffen genutzt werden kann. Bis zu fünf Megawatt Anschlussleistung stehen für die Erprobung der Elektrolysesys teme unterschiedlicher Bauart zur Verfügung. Der grüne Wasserstoff wird in das Pipeline System des Kooperationspartners Linde einge speist. Damit entsteht der erste vollständig in ein Stoffstromnetz der Chemieindustrie inte grierte Elektrolyseteststand in Deutschland. Bislang werden die rund 100 000 Norm kubikmeter Wasserstoff, die von der Mittel deutschen Chemieregion pro Stunde benötigt werden, konventionell aus fossilem Erdgas gewonnen. Damit ist die Chemieregion nicht nur einer der größten Nutzer von Wasserstoff, sondern auch einer der größten Emittenten von CO2. Mit der ELP wird die Wasserstoff herstellung durch Elektrolyse umweltfreund lich und klimaneutral, sofern der Strom für die Elektrolyseure aus regenerativen Energien stammt. Im Testbetrieb entwickeln die Forschenden verschiedene Elektrolyseure weiter: sowohl für den Niedertemperaturbetrieb bis zu 80 °C als auch für die Dampfelektrolyse. Zur Aus legung und zur Kostenschätzung der Systeme werden reale Betriebsbedingungen aus Photo voltaik oder Windkraftanlagen abgebildet. Anschließend werden die Auswirkungen des fluktuierenden Betriebs auf die Haltbarkeit der Komponenten und auf die nachgelagerten Prozesse untersucht. An die Herstellung von grünem Wasserstoff oder Synthesegas auf der ELP knüpft direkt die Skalierungsplattform Hy2Chem an, mit der Basischemikalien und Kraftstoffe aus dem 83

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Nicht überall ist es möglich, Sonne oder Wind für die Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse zu nutzen. Hier liefert die Wasserstofffabrik mit einer Art Biogasanlage einen wichtigen Baustein. Eine Pilotanlage zur fermentativen Erzeugung von Wasser stoff wird in der Region Magdeburg geplant. Gemeinsam mit den Unternehmen MicroPro GmbH und Streicher Anlagenbau GmbH & Co. KG arbeitet ein Wissenschaftsteam an einem speziellen Gärungsverfahren (Projekt HyPer FerMent I), um mithilfe von Mikroorganismen aus organischen Reststoffen Wasserstoff zu erzeugen. Als weiteres Modul entsteht ein mobiles System für den bedarfsgerechten Trans port und die Verteilung von Wasserstoff für verschiedene Anwendungen. Im Rahmen des Kleinverteilsystems »Mobile Modular H2 Port«, einem Förderprojekt des Bundesministe riums für Bildung und Forschung, wird für den Wasserstofftransport mit der Anleg GmbH ein Kleinanhänger konzipiert. Dieser enthält erweiterbare Druckspeichersysteme mit Kom pressoren, die zugleich als Wasserstofftank wie als Wasserstoffzapfsäule dienen. Auch der bei der Elektrolyse erzeugte Sauer stoff wird in der Wasserstofffabrik genutzt, etwa für Schweißprozesse, zur Ozonierung von Kläranlagen oder für die Entschwefelung von Biogasanlagen in der Landwirtschaft. Für das Konzept der Wasserstofffabrik lieferten die Projekte »Energieregion Staßfurt 2020« und »Energieregion Ostharz« entscheidende Beiträge. Spezialbeschichteter Stahl hält Wasserstoff stand Der Transport und die Verbrennung von Wasserstoff erfordern neuartige Sicherheits lösungen, um Metallversprödungen durch Wasserstoff besonders bei hohen Temperatu ren vorzubeugen. Einer robusten Beschichtung ist man am FraunhoferInstitut für Werkstoff mechanik IWM, MikroTribologie Centrum µTC, auf der Spur. Aus den seit rund fünfzehn Jahren erforschten MAXPhasenMaterialien, die Merkmale von Keramiken und Metallen vereinen, gelang es, wenige Mikrometer dünne Schichten her zustellen und zu charakterisieren. Erzeugt werden diese Materialien durch physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) von Lagen aus Aluminiumnitrid und Titan auf einer Stahlober fläche. Anschließend wird dieser Sandwich- aufbau erhitzt, es entsteht eine MAXPhasen Schicht aus Titan, Aluminium und Stickstoff (Ti2AlN). Erfolgskritisch an diesem Präzisions verfahren: Die entstehenden Kristallplättchen müssen wie Ziegel in einem Mauerwerk dicht an dicht aufeinanderliegen. Das Forschungs team stellte zudem die Betriebsbedingungen einer stark erhitzten Gasturbine nach: Dabei entsteht an der Oberseite der Beschich tung eine dünne Lage aus einem speziellen Aluminiumoxid (αAl2O3). Sie verstärkt die Barrierewirkung der Schutzschicht gegenüber Wasserstoff erheblich. Die Entwicklung eines Versuchsstands erlaubte den Vergleich von unbeschichteten gegenüber MAXPhasenbeschichteten Stählen. Damit gelang es am Fraunhofer IWM, das Eindringen des Wasserstoffs genau zu quantifizieren und den Permeationsreduktionsfaktor (PRF) als Maß für die Barrierewirkung zu bestimmen. Die Ergebnisse: Beschichtete und erhitzte Stähle mit einer αAl2O3Schicht halten den Wasserstoff rund 3500mal stärker zurück als unbehandelter Stahl. Wie aus Kohlendioxid Erdgas wird Die Fachleute für Reformerprozesse und PowertoGas am FraunhoferInstitut für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM ent wickeln einen Prozess, um Kohlendioxid unter Wasserstoffresistente Spezialbeschichtung von Stahl aus Ti2AlN. 84

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Zugabe von grünem Wasserstoff zu Erdgas zu verwandeln. Das mithilfe von grünem Wasser stoff erzeugte nicht fossile Erdgas eignet sich durch die gute Infrastruktur des Gasnetzes als Speichermedium für volatile erneuerbare Energien wie Solar oder Windstrom. Für die sogenannte Methanisierung des Kohlendioxids – insbesondere bei Biogasan lagen – bewältigt die Forschung eine Reihe von Herausforderungen. Vor allem spezielle Katalysatoren mussten für die Robustheit des Prozesses entwickelt werden. Beim Einsatz von Kohlendioxid aus Biogasanlagen galt es, die Katalysatoren gegenüber Schwefel zu stabilisieren. Speziell für diesen Reformer prozess entwickelt das Wissenschaftsteam langlebige, vergiftungs und verkokungs resistente Katalysatoren. Bei der Reaktortechnologie entschieden sich die Forschenden für ihren bewährten mikro strukturierten Reaktoransatz mit integrier ter Kühlung. Sie setzten auf ein neuartiges zweistufiges Konzept, bestehend aus einem monolithischen Reaktor, beschichtet mit einem hochtemperaturbeständigen Kata lysator. Darauf folgt ein ölgekühlter Wärme tauscherreaktor. Dessen Betrieb bei deutlich niedrigerer Temperatur nutzt die zunehmende Umwandlung in Richtung Methan bei diesen Bedingungen. Auf diese Weise konnte eine Umwandlung von mehr als 97 Prozent des zugeführten Kohlendioxids erreicht werden. Mit einer ersten Pilotanlage konnte die Mach barkeit des Konzepts verifiziert werden, ein größeres System, gekoppelt an eine Biogas anlage, soll folgen. Wasserstoff wird in der Breite erhältlich Wasserstoff sicher und unabhängig von einer infrastrukturell aufwendigen Hochdruckver sorgung für verschiedene Anwendungen in der Breite zur Verfügung zu stellen ist Ziel der Projekte H2PROGERESS und POWERPASTE. Im Projekt H2PROGRESS entwickeln und er proben Siemens und das FraunhoferInstitut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, Institutsteil Dresden, ein neuartiges BrennstoffzellenEnergiespei chersystem. Ein erster Versuchsaufbau soll ein Kilowatt elektrische Leistung in Verbindung mit einer sauerstoffbetriebenen Brennstoff zelle liefern. Perspektivisch sollen damit Unterwasserfahrzeuge außenluftunabhängig angetrieben werden. Im Projekt POWERPASTE entwickelt das Fraunhofer IFAM gemeinsam mit Vitesco, der AVA Maschinen Service GmbH, EMEC Prototyping, dem Zentrum für BrennstoffzellenTechnik sowie der Universität Magdeburg einen Stromgeneratorprototyp für Leichtfahrzeuge. Bereitgestellt wird der Wasserstoff jeweils weder gasförmig oder tiefgekühlt flüssig, sondern als Feststoff in Magnesiumhydrid gebunden: Möglich wird dies durch die 2016 in Dresden entwickelte und patentierte POWERPASTE. Die pastöse Substanz enthält ca. 70 Volumenprozent Magnesiumhydrid Pulver. Unter Zugabe von Wasser und bei Raumtemperatur wird der Wasserstoff unmittelbar freigesetzt. Der Energiegehalt beträgt mehr als das Zehnfache heutiger LithiumIonenBatterien. Herkömmlichen Batterien ist sie vor allem hinsichtlich Lebens dauer, Energiedichte, Selbstentladung, Einsatztemperaturbereich sowie Nachlade geschwindigkeit weit überlegen. Der Pro duktionsstart der Paste im Pilotmaßstab am FraunhoferProjektzentrum für Energie speicher und Systeme (ZESS) ist für 2021 geplant, die POWERPASTE soll dann u. a. als Wechselkartuschensystem erhältlich sein. Mit den kombinierten Energiesystemen aus POWERPASTE und Brennstoffzelle adressieren die obengenannten Projekte neben den Aspekten Sicherheit und Netz unabhängigkeit eine signifikante Reduzierung von Stromgestehungskosten bei Verwendung von Wasserstoff. Als künftige Einsatzgebiete eignen sich z. B. auch Notfallenergiesysteme, tragbare oder mobile elektronische Geräte, Sensoren, Sonden, Bojen, Lichtsignale sowie Elektroscooter, Drohnen oder Camping ausrüstung. H2PROGRESS ist Teil des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Innovationsprojekts HYPOS und läuft bis Ende 2021, POWERPASTE läuft bis zum 31. Oktober 2023 und wird vom Bundes ministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. oben: Langlebiger, vergiftungs und verkokungsresistenter Kata lysator für die Methanisierung von Kohlenstoffdioxid. unten: : Ab 2021 soll die patentierte POWERPASTE bereits als Wechselkartuschensystem erhältlich sein. 85

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Ressourceneffizienz und Klimatechnologien JosephvonFraunhoferPreis Revolution für den CO2-freien Verkehr Für die Defossilisierung der Verkehrsbranche sind Gleichspannungswandler unverzichtbar: Für BrennstoffzellenFahrzeuge mit Wasser stoffantrieb, für elektrifizierte Nutzfahrzeuge mit Oberleitungskonzepten, für Bahn, Schiffs und Flugverkehr werden höchst effiziente, kleine und kostengünstige Spannungswand lern benötigt. Gleichspannungswandler sorgen für die Anpassung des volatilen Spannungsniveaus von Brennstoffzellen an den Antrieb. Dr.Ing. Bernd Eckardt und Dr.Ing. Stefan Matlok vom FraunhoferInstitut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB gelang es, den bisher gültigen Widerspruch zwischen hohem Wirkungsgrad und minimalen Bauraumabmes sungen zu überwinden. Die beiden Experten widerlegten die gängige Lehrmeinung, dass hohe Schaltfrequenzen zu Verlusten und zu mehr Abwärme führen, indem sie auftreten de Effekte nicht einzeln, sondern zusammen untersuchten, analysierten und simulierten. Bereits 2014 wurde am Fraunhofer IISB ein neuartiges, direkt in Silizium integriertes KondensatorBauelement (»SnubberModul«) entwickelt. Verbaut wurde dieses in Leistungs modulen mit modernsten HalbleiterFeld effekttransistoren aus Galliumnitrid oder SiliziumkarbidBauteilen. In dieser Kombina tion gelang 2018 der Nachweis des »Zero Overvoltage Switching«: Trotz höherer Schalt frequenz und kleinerem Bauvolumen kann so ein bisher unerreichter Wirkungsgrad von 99 Prozent erzielt werden. Durch mecha tronische 3DIntegration, unterstützt durch thermische Simulation sowie einen digi talen Modellierungsansatz des Wandlers (»Valley Switching«) gelang es, die Werte der Mit ihrer Expertise zu Gleichspannungswandlern ermöglichen Dr.Ing. Bernd Eckardt (r.) und Dr.Ing. Stefan Matlok vom Fraunhofer IISB Innovationen für Brenn stoff zellenFahrzeuge. 86

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Leistungsdichte noch weiter zu optimieren. Demonstriert wurde der Einsatz bereits in Flottenversuchen von VW und Audi, beim BrennstoffzellenRennfahrzeug GreenGT sowie bei Extremtemperaturtests in Süd spanien und am Polarkreis. Für die Verwer tung dieser Forschungsergebnisse ist die Ausgründung HABTIS GmbH in Vorbereitung. verschlankten Produktionsprozess: So fallen bei der Herstellung von Brandschutzglastüren nur noch 20 Kilogramm Prozessabfälle täglich an – statt rund 150 Kilogramm mit bisherigen Produktionsmethoden. Bei Bränden wider steht die Verglasung den Flammen und der Hitze über 1000 °C bis zu den geforderten 120 Minuten. Der weltweit kompakteste und effizienteste Gleichspannungswandler ist eine Schlüssel komponente für den WasserstoffBrennstoff zellenantriebsstrang. Für diese Entwicklung wurden Dr.Ing. Bernd Eckardt und Dr.Ing. Stefan Matlok vom Fraunhofer IISB mit dem JosephvonFraunhoferPreis ausgezeichnet. JosephvonFraunhoferPreis | Innovationspreis der European Association for Research and Technology Organisation EARTO Brandschutzglas neu erfunden Üblicherweise enthalten Brandschutzver glasungen ein Gel, das krebserregendes Acrylamid enthält. Nicht so die Brandschutz verglasungen am entstehenden Global Tower Frankfurt City: Denn hier wird eine neuartige Brandschutzverglasung der VITRAFIRE@ Produktfamilie des Familienunternehmens Hörmann KG Glastechnik verbaut. Diese fußen auf Forschungsarbeiten von Dr. Holger Wack und Damian Hintemann vom Fraunhofer Institut für Umwelt, Sicherheits und Energie technik UMSICHT. Zusammen mit Thomas Baus von Hörmann KG Glastechnik entwickel ten die Chemieingenieure ein Hydrogel auf Basis eines polymerisierten Mono mers sowie einen neuartigen nachhaltigen Produktionsprozess. Ein Meilenstein des Herstellungsprozesses ist ein zum Patent angemeldetes Injektionsventil zur Vermischung von zwei reaktiven niedrig viskosen Flüssigkeitsströmen beim Einfüllen des neuartigen Gels in den Scheibenrohling. Die Kenntnisse zur blasenfreien Befüllung der Scheibenrohlinge und damit einhergehenden schlierenfreien Abreaktion der Monomer lösung zu einem hochtransparenten Hydrogel wurden in eine digitalisierte und teilautomati sierte Fertigungslinie übertragen. Diese erlaubt einen deutlich ressourcenschonenderen und Die Umsetzung von Forschungsergebnissen in die Praxis beeindruckte die Jury bei der Vergabe des JosephvonFraunhoferPreises: In nur vier Jahren wurden die verfahrens technischen Entwicklungen vom Labor in die Praxis überführt. Mehr noch: Für die neue Fertigungslinie der zertifizierten VITRAFIRE@ Brandschutzgläser gründete das familien geführte Unternehmen Hörmann KG mit der Hörmann KG Glastechnik eine Tochter und einen neuen Standort. Wissenschaftspreis des Stifterverbands Große Flächen nachhaltig strukturieren Effizienz auf mehreren Ebenen ermöglichen die Forschungsergebnisse eines Industrie konsortiums zur Laserstrukturierung mit Ultrakurzpulslasern. Damit lassen sich erstmals große Bauteile wie StahlPrägewalzen in kurzer Zeit produzieren. Das neue Verfahren, maßgeblich entwickelt vom Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT, ermöglicht eine wirtschaftlich rentable und gleichzeitig nachhaltigere Produktion: Denn die bisherige umweltbelastende Herstellungsmethode vieler Bauteile durch mehrfache nasschemische Ätzprozesse kann in vielen Fällen abgelöst werden. Dafür waren technologische Durchbrüche nötig: Anstatt die gepulste Laserstrahlung nur als Einzelstrahl über die Oberfläche zu lenken, wird die Pulsenergie in eine Vielzahl von Teilstrahlen mit identischer Leistung aufgeteilt, die dann zur parallelen Bearbeitung über das Bauteil geführt werden. Zudem wurde ein optisches System entwickelt, mit dem sich die Teilstrahlen einzeln flexibel schalten und in ihrer Leistung modulieren lassen. So können in kurzer Zeit beliebige Oberflächenstrukturen erzeugt werden. Es gelang den Partnern, die Detailauflösung in den Nanometerbereich oben: Ein neues Verfahren zur Brandschutzverglasung vereinfacht die Herstellung und verzichtet auf giftige Substanzen. unten: Gemeinsam mit ihren Indus triepartnern entwickelten Dr.Ing. Arnold Gillner (M.), Dipl.Phys. Martin Reininghaus (l.) und Dr.Ing. Johannes Finger vom Fraunhofer ILT ein inno vatives Verfahren für eine wirtschaftlich rentable und gleichzeitig nachhaltigere Strukturierung von Präge walzen. Sie erhielten dafür den Wissenschaftspreis des Stifterverbands. 87

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 2018 wurden laut Bundes umweltamt 26 Prozent des gesamten Energiever brauchs für Raumwärme in Gebäuden benötigt. zu verschieben und gleichzeitig die Bearbei tungsgeschwindigkeit um den Faktor 10 zu erhöhen. Basis ist ein neuer ultrakurzer gepulster Pikosekundenlaser, der eine homo gene diffraktive Strahlteilung ermöglicht. Die Verknüpfung von unterschiedlichen Expertisen der Projektpartner war Kern des Förderpro jekts MultiSurf des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Die Komponenten wurden in ein neues Maschinensystem des Unternehmens Schepers integriert, mit Abtragsraten von bis zu 100 Kubikmillimetern pro Minute. Damit könnten neben Präge und Druckwalzen, Kunststoff Autoteilen oder Lichtleitkomponenten anti mikrobielle Oberflächen für Medizinprodukte, Vereisungsschutzkomponenten an Windkraft anlagen oder Mikrostrukturen für die Luft und Raumfahrtindustrie zur Verbrauchsredu zierung hergestellt werden. Für ihre bahnbrechenden Lösungen erhielten Dr.Ing. Arnold Gillner, Dipl.Phys. Martin Reininghaus und Dr.Ing. Johannes Finger vom Fraunhofer ILT gemeinsam mit Dr. Stephan Brüning von der Schepers GmbH & Co. KG, Dr. Gerald Jenke von der Matthews Internatio nal GmbH, Dr. Keming Du von der EdgeWave GmbH Innovative Laser Solutions und Dr. Manfred Jarczynski von der LIMO GmbH den Wissenschaftspreis des Stifterverbands 2020. Bioinspirierte Chemie Kunststoffe und Spezialchemikalien sind heute in vielen Bereichen unersetzbar. Für deren Grundbausteine werden bisher meist fossile Quellen genutzt. Einen neuen Weg schlagen die Henkel AG & Co. KGaA und das Fraunhofer Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrens technik IGB ein, indem sie auf Keratin als biopolymeren Rohstoff setzen. Federn sind als biobasierter Rohstoff für die industrielle Nutzung noch weitgehend unerschlossen. Der größte Anteil der Federn, die pro Jahr in Europas Geflügelmastbetrieben anfallen, wird zu Tiermehl verarbeitet oder als Abfall entsorgt. Doch das darin enthaltene Keratin könnte als Ausgangsbasis für Oligomerfraktionen dienen. Projektpartner beim Gang durch das Quartier in BochumWeitmar. Am Straubinger Institutsteil des Fraunhofer IGB wird daran geforscht, Federabfälle für 88 Spezialchemikalien nutzbar zu machen: Mit einem HydrolyseVerfahren werden zunächst verkürzte Polymere – Oligomere – gewonnen, um die Proteinketten in Lösung zu bringen und beim späteren Gebrauch zu vernetzen. Nach dem Entwickeln erster Herstellungs protokolle in Straubing wird die Produktion der Oligomerfraktionen im Großmaßstab am FraunhoferZentrum für ChemischBiotechno logische Prozesse CBP in Leuna stattfinden. Künftige Anwendungen plant Henkel im Bereich Klebstoffe. Das Projekt KERAbond – »Spezialchemikalien aus maßgeschneiderten polythiolhaltigen KeratinProteinen« wird durch das Bundes ministerium für Ernährung und Landwirtschaft aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert. Die Projektkoordina tion liegt bei der Henkel AG & Co. KGaA. Innovationsquartier in Bochum-Weitmar Für eine gelungene lokale Umsetzung der Energiewende bieten Quartiere ideale Voraus setzungen. Hier kommen Strom, Wärme und Mobilität zusammen. Dabei ist die »Wärme wende« unerlässlich: 2018 wurden laut Bundesumweltamt 26 Prozent des gesam ten Energieverbrauchs für Raumwärme in Gebäuden benötigt. Deshalb entwickelt ein Konsortium für den Stadtteil BochumWeit mar im Rahmen der Initiative »Open District Hub« Methoden, um ideale Quartierslösungen zu identifizieren und umzusetzen. Ziel ist es, weitgehend erneuerbare Energien zu nutzen und mit geeigneten Sanierungsmaßnahmen zu kombinieren. Beteiligt sind die Vonovia SE, die Ampeers Energy GmbH sowie die FraunhoferInstitute für Angewandte Informa tionstechnik FIT, für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB und für Umwelt, Sicherheits und Energietechnik UMSICHT. In Deutschland werden häufig Bestandsquar tiere mit Mehrfamilienhäusern aus der Mitte des 20. Jahrhunderts saniert, die einen hohen energetischen Sanierungsbedarf haben. Mit integrierten Quartierslösungen und inno vativen Geschäftsmodellen wie Quartiers speichern und Mobilitätsservices lassen sich gebäudeübergreifende Synergien erschließen.

So ist eine zuverlässige sowie ökonomisch und ökologisch effiziente Energieversorgung zu erreichen. Dafür gilt es, die Potenziale der Sektoren kopplung zwischen Strom, Wärme und Mobilität zu nutzen – aus energietechnischer, wirtschaftlicher wie auch aus informations und kommunikationstechnischer Perspektive. Für die Konzeption von Geschäftsmodellen berücksichtigen die Forschenden auch eine Analyse von Nutzerpräferenzen und Nutzer verhalten. Entwickelt werden ein integrales Quartiersplanungssystem, eine digitale Markt plattform und ein selbstlernendes Energie managementsystem. Unterstützt werden diese Instrumente durch eine interoperable, skalierbare MiddlewarePlattform und ein automatisches Lernverfahren. Die so gefun denen Werkzeuge werden bereits im Zuge der Baumaßnahmen im Stadtteil BochumWeitmar eingesetzt, um die integrale Planung sowie eine zuverlässige wie auch ökonomisch ökologisch optimale Energieversorgung zu demonstrieren. Kunststoff-Nockenwellenmodul senkt CO2-Ausstoß Leichtbau hilft, den CO2Ausstoß zu ver ringern. Als wichtiger Bestandteil des Antriebsstrangs werden Nockenwellenmodule bisher aus Aluminium gefertigt. Einen funk tionsfähigen Demonstrator aus faserverstärk ten Duromeren konnte ein Forschungsteam des FraunhoferInstituts für Chemische Tech nologie ICT gemeinsam mit Partnern herstellen. Für den Kunststoff wählte das Konsortium hochfeste, faserverstärkte Duromere. Diese halten hohen Temperaturen, mechanischen und chemischen Belastungen, etwa durch synthetische Motoröle und Kühlmittel, sehr gut stand. Die Wissenschaftler des Fraunhofer ICT steuerten insbesondere das material und prozessgerechte Knowhow zur geo metrischen Gestaltung des Bauteils bei. Bereits vor dem Herstellungsprozess unter stützen Simulationsrechnungen die Auslegung des Prototyps: So gelingt es durch Konstruk tionsmaßnahmen, die maximal zulässigen Verformungen einzuhalten, obwohl die Steifigkeit des Duromers nur ein Viertel des Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Aluminiums beträgt. Für die nötige Sicher heit sorgen Inserts aus Aluminium an den hoch belasteten Stellen der Nockenwellen lager. Am Motorenprüfstand erwies sich die Funktionalität des Leichtbauelements über eine Dauer von 600 Stunden als einwandfrei. Das Nockenwellenmodul mit einem über wiegenden KunststoffAnteil zeigt neben einem niedrigeren CO2Fußabdruck in der Herstellung viele weitere Vorteile gegenüber bisherigen AluminiumGussteilen: Das Bau teil wird endkonturnah mit faserver stärkten Duroplasten im Spritzguss gefertigt und verringert den Montageaufwand im Motoren werk. Damit sinken Produktions kosten in der Nachbearbeitung wie auch bei der Installa tion. Die Lebensdauer von DuroplastSpritz gusswerkzeugen liegt zudem höher als bei AluminiumHochdruckgusswerkzeugen. Auch sorgt der Kunststoff für Dämmung und einen gutes Verhalten beim Wettbewerbs faktor NVH, den akustischen und mechanischen Bauteilschwingungen. Das Leichtbaumodul wurde im Rahmen eines Förderprojekts des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie realisiert. Das Fraunhofer ICT kooperierte hierfür mit dem MAHLE Konzern und den assoziierten Partnern Daimler AG, SBHPP/Vyncolit N.V. und Georges Pernoud. Nockenwellenmodul mit einem überwiegenden KunststoffAnteil. 89

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Seit 2013 befasst sich eine Forschungsgruppe mit dem Röntgen von Pflanzen: Eine automa tisierte ComputertomographieAnlage erlaubt es, Hitzestress und Ertrag der Nutzpflanzen zu erfassen. So können Züchter besonders widerstandsfähige Exemplare selektieren. Was mit dem Röntgen einzelner Kartoffeln in Blumentöpfen begann, wurde inzwischen hochskaliert: In China werden Röntgenmo dule des Fraunhofer EZRT zur Kartoffelzucht genutzt, in den USA geht es um besseren Ertrag bei Mais und in Australien um hitzere sistenten Weizen. Durch mehrmaliges Röntgen der Weizenpflanzen etwa kann der Züchter den Wachstumsverlauf der Körner in den Ähren beobachten und bereits auf dem Feld erkennen, wie einzelne Sorten auf Hitze und Trockenheit reagieren. Mittlerweile wurde mit dem vierrädrigen Vehikel DeBiFix eine fahrbare Röntgenanlage entwickelt, die das Röntgen ganzer Felder ermöglicht. Plastik neu gedacht Im Frühjahr 2020 startete das EUFörder projekt FlexFunction2Sustain mit dem Ziel, den Anteil nachhaltiger und smarter Kunst stoff und Papierprodukte aus europäischer Produktion zu erhöhen. Materialien auf Kunststoff- und Papierbasis finden sich z. B. in Lebensmittel und Pharmaverpackungen, Medizinprodukten, Möbeloberflächen oder membranbasierten Filtersystemen. Oft werden sie aus fossilen Rohstoffen produziert. Viele der Produkte enthalten Verbund oder Mehr schichtmaterialien, die weder vollständig rezyklierbar noch biologisch abbaubar sind. Einen Beitrag zur Reduzierung des weltweiten Plastikmülls können neuartige Polymerzusam mensetzungen leisten – biologisch hergestellt und abbaubar. Daraus resultieren neue und an gepasste Produktdesigns z. B. für Verpackungen. Je nach Anwendung sind verschiedene funk tionale Eigenschaften gefordert: Beständigkeit gegenüber Chemikalien und korrosiven Gasen wie Wasserdampf und Sauerstoff, antimikro bielle und antivirale Oberflächen oder elek- trisch leitfähige Folien für smarte Verpackungen und kunststoffbasierte Sensoren. Möglich machen diese Funktionen Nanotechnologien. Die 19 Projektpartner des »EU Horizon 2020« Projekts FlexFunction2Sustain (GA Nr. 862156) fokussieren sich auf recyclingfähige oder kompostierbare Lebensmittel und Kosmetik verpackungen, Membranen für Wasserfilter und Diagnostik, innovative und intelligente Kunststoffoberflächen in der Automobil- industrie sowie biologisch abbaubare Sicher heits und Fälschungsschutzetiketten. Das Konsortium deckt das gesamte technische Spektrum zur Nanofunktionalisierung von Kunststoff- und Papieroberflächen ab – von Atmosphärendruck und Vakuumbeschich tungsverfahren über Nanostrukturierung bis zur Integration flexibler Elektronik. Pilotanla gen zur Folienherstellung und Bewertung der Recyclingfähigkeit und Bioabbaubarkeit sowie akkreditierte Messlabore für Lebensmittelkon takt und antimikrobielle Eigenschaften kom plettieren das Portfolio des Konsortiums. Mit einem Open Innovation Test Bed unterstützen die Projektpartner insbesondere für Startups und KMU im gesamten Innovationsprozess. Ein Open Innovation Test Bed ist ein Netzwerk aus Forschungs und Entwicklungsdienstleis tern, Unternehmensberatern und Investoren, welches seine Leistungen gebündelt über einen Generalauftragnehmer (»Single Entry Point«) anbietet. Ziel ist es, den Marktanteil der europäischen Industrie an nachhaltigen und smarten Kunststoff und Papierprodukten zu erhöhen. Projektkoordinator des EU Konsortiums ist das FraunhoferInstitut für Orga nische Elektronik, Elektronenstrahl und Plasmatechnik FEP, Dresden. Beteiligt sind zu dem die FraunhoferInstitute für Angewandte Polymerforschung IAP sowie für Verfahrens technik und Verpackung IVV. Grünes Methanol im Miniplant-Maßstab Methanol zählt bereits heute weltweit zu essenziellen Basischemikalien. Für die Energie und Verkehrswende gewinnt es als chemi scher Energieträger und Kraftstoffadditiv an Bedeutung. Konventionelle Herstellungspro zesse basieren auf fossilen Rohstoffen und verursachen hohe CO2Emissionen. Dagegen bietet die Methanolsynthese auf Basis von Power toX – die Herstellung aus Wasserstoff und CO2 – die Möglichkeit, das Treibhausgas zu binden und im Kreislauf zu führen. oben: Phänotypisierungs roboter im Feldeinsatz. unten: Innovationen für nachhalti ge Kunststoff und Papier produkte sollen gefördert und schneller in marktfähige Produkte umgesetzt werden. 91

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Alternative zum Erdöl Einem Forschungsteam der Fraunhofer Gesellschaft und der Technischen Universität München (TUM) unter Leitung von Prof. Dr. Volker Sieber gelang es, aus einem Neben produkt der Zelluloseproduktion eine neue PolyamidFamilie zu entwickeln. Polyamide sind wichtige Kunststoffe, sie finden sich in Skibindungen genauso wie in Autos oder Kleidungsstücken. Kommerziell werden sie bislang meist auf Erdölbasis hergestellt; es gibt nur wenige »grüne« Alternativen, etwa auf Rizinusöl basierende Polyamide. Biobasierte Verbindungen sind in der Herstellung oft deutlich teurer und können sich daher auf dem Markt gegenüber Erdöl produkten bislang nur durchsetzen, wenn sie besondere Eigenschaften haben. Die Forschungsgruppe verwendete als bio genen Ausgangsstoff (+)3Caren. Dieser lässt sich mit verhältnismäßig geringem Aufwand in hoher Reinheit aus Terpentinöl, das als Nebenprodukt in der Zelluloseindustrie anfällt, herausdestillieren. Die Verbindung (+)3Caren ist aus zwei aneinanderhängenden Ringen aufgebaut. Die Chemiker der TUM und des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Straubing modi fizierten einen der Ringe so, dass anstelle einer linearen Polymerkette wie bei gewöhnlichen Polyamiden eine Kette entsteht, die viele kleine Ringe und weitere Seitengruppen trägt. Dies verleiht dem Polymer neue Eigenschaften: Es wird beispielsweise erst bei höheren Tem peraturen weich, anders als konkurrierende Erdölprodukte. Zudem lassen sich die neuen Verbindungen sowohl transparent als auch teilkristallin herstellen, was bei gleichem Aus gangsstoff ihre späteren Einsatzmöglichkeiten vergrößert. Nachhaltig ist, dass das bisher in Zellulose fabriken verheizte Terpentinöl so zu einem wertvollen Ausgangsstoff für Kunststoffe werden kann. Zudem steht es nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Die Chemiker am Fraunhofer IGB in Straubing optimierten die Prozessausbeute. Ihre Erkenntnisse wurden Anfang 2020 in »Nature Communications« (DOI: 10.1038/ s41467020143616) veröffentlicht. In einer MiniplantAnlage (Produktionsmenge 1 kg/h) am FraunhoferInstitut für Solare Ener giesysteme ISE werden kontinuierlich Wasser stoff und CO2 zu Methanol umgesetzt. Dabei wird Wärme frei, als Nebenprodukt entsteht Wasser. Der Betrieb der Technologieplattform soll offene Fragen für eine künftige großtech nische Umsetzung beantworten. Untersucht wird etwa, wie eine beschleunigte Alterung des Katalysators durch den hohen CO2Anteil im Synthesegas aus Bioraffinerien – und damit verringerte chemische Umsätze – gemindert werden kann. Eine zeitlich und räumlich hochauflösende Messtechnik unterstützt die Forschenden. Die gewonnenen Erkenntnisse werden mit der bestehenden dynamischen Simulations plattform am Fraunhofer ISE verknüpft. So können die Einflüsse von Lastwechseln, wie sie zukünftig in realen Industrieanlagen auf treten, präzise analysiert werden. Damit lassen sich wertvolle Anwendungsdaten generieren für die Gewinnung von Grünem Methanol. Weitere Partner des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Projekts »PowertoMethanol – Grünes Methanol« unter Leitung der DECHEMA e. V. sind CropEnergies AG, Clariant, thyssenkrupp Industrial Solutions AG, die TU Bergakademie Freiberg und die FraunhoferInstitute für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB sowie für Umwelt, Sicherheits und Energie technik UMSICHT. ScaleDownMiniplant zur Erforschung der Methanol synthese am Fraunhofer ISE. 92

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Nachhaltige Nährstoffe für die Landwirtschaft Die Landwirtschaft benötigt erhebliche Mengen an Stickstoff und Phosphor, um Ernährung und Erträge langfristig zu sichern. Mineralische Dünger mit diesen Nährstoffen werden bislang meist chemisch produziert oder aus dem Bergbau gewonnen, aufbe reitet und im globalen Maßstab transportiert: ein energie und kostenintensiver Herstellungs weg. Gleichzeitig sammeln sich große Mengen von Nährstoffen bei Abwasserbehandlung, Tierhaltung oder in Biogasanlagen an. Als Klärschlamm, Gülle, Mist oder Gärprodukte verursachen sie durch ihre lokale Konzen tration erhebliche Umweltprobleme. Ihre Lachgas und Methanemissionen belasten das Klima, Verunreinigungen im Klärschlamm wie Schwermetalle oder Medikamenten rückstände Boden und Wasser. Um für die Landwirtschaft Nährstoffe aus den organischen Reststoffen zurückzugewinnen und die negativen Umweltwirkungen zu reduzieren, entwickelt ein Konsortium aus Unternehmen und Forschungsinstituten in Mitteldeutschland entsprechende Technolo gien. Erste Erfolge des laufenden Förderprojekts abonoCARE® erzielte das FraunhoferInstitut für Keramische Technologien und Systeme IKTS: Spezielle keramische Membrankontakt oren entziehen ammoniakalischen Stickstoff direkt aus landwirtschaftlichen Gärproduk ten und Kondensaten. Die so gewonnene Ammonium sulfatLösung (ASL) ist als Dünge mittel zugelassen. Die Kontaktoren werden als Röhrensystem oder als Kapillarbündel eingesetzt und halten sehr harschen Bedin gungen stand. Auch bei der Verbrennung von schwermetall belastetem Klärschlamm hilft Keramik: Hochtemperatur und chemikalien beständige Heißgasfilter aus Siliciumkarbid ermöglichen es unter Zugabe eines Additivs, die Schwer metalle von der Verbrennungsasche zu trennen. So lässt sich die Asche gefahrlos zu Düngerprodukten weiterverarbeiten. Das Projekt abonoCARE® wird durch ein Struk turwandelProgramm (Wachstumskern) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert. Das Konsortium mit neun Unterneh men und sechs Forschungsinstituten wird vom Fraunhofer IKTS wissenschaftlich koordiniert. Fraktioniertes Gärprodukt sowie Endprodukte wie Düngergranulat, Flüssigdünger und Einstreupellets. Spezielle keramische Membran kontaktoren entziehen ammoniakalischen Stickstoff direkt aus landwirtschaftlichen Gärprodukten und Kondensaten. Die so gewonnene Ammonium sulfatLösung (ASL) ist als Düngemittel zugelassen. 93

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Intelligente Medizin Mit Elektronik statt Medikamenten heilen Wenn statt pharmazeutischer Produkte miniaturisierte Elektronik in Form von Mikro implantaten verwendet wird, spricht die Forschung von Elektrozeutika. Weitverbreitete chronische Krankheiten wie Asthma, Diabetes, Parkinson, Migräne, Rheuma, Bluthoch druck oder Inkontinenz wären behandelbar. Voraussetzung ist, dass sich die Funktion der erkrankten Körperareale durch Elektrostimu lation beeinflussen lässt. Mit Elektrozeutika u. a. für Harninkontinenz beschäftigt sich eine Gruppe am Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegra tion IZM, zusammen mit der TU Delft sowie mit Wissenschaftsteams in Europa, USA und Asien. So könnte Betroffenen ein bioelektro nisches Implantat jederzeit das Blasenvolumen messen und eine Meldung senden, wann eine Person auf die Toilette gehen sollte. Zudem ließe sich ungewolltes Entleeren der Blase durch Hochfrequenzstimulation des betreffen den Nervs stoppen. Herausforderungen liegen in der Miniaturi sierung, Flexibilität und Langlebigkeit der Elektrozeutika. Um die Körperdaten zu erfassen und zu bearbeiten, müssen diese drahtlos aus dem Körper gesendet werden – eine Herausforderung, da die Einbettung der Implantate in Organen und Körperflüssig- keiten für das Senden von Funksignalen äußerst ungünstig ist. Auch das Aufladen des Implantats durch Ultraschall muss drahtlos erfolgen: Ultraschallwellen versetzen winzige Schwingkörper im Implantat in Bewegung und verformen es. Diese elastische Verformung wird in Strom umgewandelt. Miniaturisierung ist etwa für die Ansteuerung von Nervenzellen durch Elektroden nötig, damit elektrische Impulse physiologische Abläufe aktivieren können. Dabei werden flexible Elektroden mit bis zu 10 Mikrometer dünnen Mikrochips verbunden, um FeedbackSchleifen zwischen Nervenzellen und Mikroimplantaten zu erzeu gen. Um Abstoßungsreaktionen des Körpers zu vermeiden, verwenden die Bioelektroniker Materialien wie biokompatible Polymere, Edelmetalle und Silizium. Die Kooperation Leistungszentrum Digitale Vernetzung Berlin beschäftigt sich mit der Datensicherheit. Die Forschungsgruppe am Fraunhofer IZM wird durch das FraunhoferProgramm Attract gefördert. Damit gewinnt die Fraunhofer Gesellschaft hervorragende externe Wissen schaftlerinnen und Wissenschaftler, die ihre Ideen für die Marktreife vorantreiben. Mehr Herzpatienten mit Telemedizin betreuen Telemedizinische Unterstützung kann für viele Menschen mit chronischer Herzinsuffizienz eine Erleichterung für ein Leben zu Hause sein. Bisher kann jedoch ein einzelnes Tele medizinzentrum nicht mehr als 500 Patienten betreuen. In einem Förderprojekt des Bun desministeriums für Wirtschaft und Energie entwickelt die Charité – Universitätsmedizin Berlin ein intelligentes System, das künftig die Mitbetreuung von mehreren Tausend kardio logischen Risikopatienten erlaubt. Grundlage ist eine Studie der Charité, die erstmals den Erfolg von telemedizinischer Mitbetreuung bestätigen konnte. Für das Projekt Telemed5000 entwickeln Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des FraunhoferInstituts für Intelligente Analyse und Informationssysteme IAIS z. B. akustische Algorithmen für die Detektion von Stimmveränderungen, die auf Herz insuffizienz-bedingte Lungenstauung hin- deuten können. Mit den Potenzialen von Künstlicher Intelligenz (KI) und dem Internet of Things entsteht eine Systemlösung, die das Management großer Patientenzahlen in 94 oben: Miniaturisierte Elektronik in einem Implantat. unten: Laboranalytik.

der Regelversorgung technisch erleichtert: So werden die täglich im Telemedizinzentrum eingehenden Vitaldaten der Patientinnen und Patienten, etwa von selbst durchgeführten EKGs, »vorverarbeitet«. Damit wird das medi zinische Personal in seinen Entscheidungen unterstützt. Das Institut unterstützt das Projektkonsor tium mit der Konzipierung und technischen Umsetzung einer TabletApp, mit deren Hilfe Patienten u. a. Sprachaufnahmen tätigen können. Die Audiodaten können verschlüsselt in die ITInfrastruktur der Charité geladen und mittels eines KIWebservice analysiert werden. Parallel zur Dialyse/Herzinsuffizienz- Studie soll auch eine CoronaStudie umgesetzt werden. Intensivpatienten könnten nach der Entlassung ebenfalls durch die Analyse von Stimmmerkmalen telemedizinisch nachverfolgt werden. Benutzerfreundlichkeit, Einhaltung des Datenschutzes sowie die datenschutz konforme Verarbeitung der Informationen haben dabei hohe Priorität. Partner bei Telemed5000 sind Charité – Universitätsmedizin Berlin, Fraunhofer IAIS, GETEMED Medizin und Informationstechnik AG, Universität Potsdam – HassoPlattner Institut und SYNIOS Document & Workflow Management GmbH. Assoziierte Partner sind das Austrian Institute of Technology – AIT in Wien, die Technische Universität Berlin sowie das Deutsche Herzzentrum Berlin. Meldewesen zu Infektionsschutz wird digital Zu einer schnelleren Nachverfolgung von SARSCoV2Infektionen trägt bei, dass Labore seit Juni Infektionsfälle elektronisch an die zuständigen Gesundheitsämter melden können. Die elektronische Übermittlung erlaubt, dass Schutzmaßnahmen zeitnah eingeleitet werden, um die Infektionsketten zu unterbrechen. Zudem können vollständigere Informationen als bisher übermittelt werden. Das FraunhoferInstitut für Offene Kommu nikationssysteme FOKUS unterstützt in Abstimmung mit dem Bundesgesundheits ministerium das Robert KochInstitut bei der Umsetzung des Projekts. Die elektronische Meldung von SARSCoV2 Erregernachweisen ist die erste Ausbaustufe des Deutschen Elektronischen Melde und Informationssystems für den Infektionsschutz (DEMIS). Damit soll in den nächsten Monaten und Jahren das Meldesystem im Infektions schutzgesetz grundlegend modernisiert werden, außerdem sollen Bereitstellung und Auswertung der Daten und die Zusammen arbeit zwischen den Gesundheitsämtern verbessert werden. Für die Ausbau und Zukunftsfähigkeit von DEMIS waren flexible Anpassbarkeiten von Meldungen und Inhalten gefordert. Die Wissenschaftler beschritten dafür auf der Basis von leistungsfähigen EHealthStandards Telemed5000 erleichtert mit digitalen Elementen das Manage ment großer Patienten zahlen in der Regel versorgung. 95

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 neue Wege beim Systemdesign. Bei DEMIS wird zum Beispiel der neue Standard FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources) eingesetzt, um den Datenaustausch zwischen Softwaresystemen im Gesundheitswesen zu unterstützen. Ein Novum im Öffentlichen Gesundheitsdienst ist, dass die Meldeinhalte abgebildet werden. Das Projekt DEMISSARSCoV2 wurde vom Robert KochInstitut und vom Bundesgesund heitsministerium in Kooperation mit der gema tik und dem Fraunhofer FOKUS umgesetzt. Gestreute Tumorzellen besser identifizieren Neun von zehn Krebstoten sterben nicht am Primärtumor, sondern an den Tochterge schwülsten. Es sind einzelne, gestreute Tumor zellen, die für Krebspatienten tödlich sein können, wenn sich aus diesen »Killerzellen« nach Jahren Metastasen bilden. Eine Studie erforschte 2020 anhand geneti scher Daten die Mechanismen der Metasta senbildung und identifizierte Ansätze für neue Therapien. Beteiligt waren die Fraunhofer Institute für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM, für Produktionstechnik und Automatisierung IPA sowie für Integrierte Schaltungen IIS. Für eine molekulare und zellbiologische Diagnose der beginnenden Metastasierung setzte das Forschungsteam statt der gängigen SchnellschnittMethode, bei der das Gewebe zwischen den Schnitten unbetrachtet bleibt, eine neue Methode ein, mit deren Hilfe der gesamte Lymphknoten untersucht werden kann. Dazu werden die Zellen des Lymphknotens mithilfe eines Gewebezerkleinerer separiert, angefärbt und automatisch gescannt. Im Anschluss identi fiziert eine KI-basierte Bildauswertung hoch sensitiv eventuell vorhandene Krebszellen. Mit dieser Methode konnten Tumorzellen bei der Hälfte der untersuchten Gewebeproben nachgewiesen werden, beim klassischen Schnellschnittverfahren werden nur bei 15 bis 20 Prozent der Proben Krebszellen gefunden. Das neue Verfahren umfasst zudem eine genetische Analyse. Sie zeigt, ob die gestreu ten Tumorzellen bereits andere Eigenschaften als der Primärtumor aufweisen, aggressiver geworden sind und ob womöglich eine andere Therapie als beim Primärtumor nötig ist. Ziel des 40-köpfigen Fraunhofer-Forschungs teams ist es, für alle Patienten das geeignete Medikament zu finden, mit dem sich eine Metastasenbildung verhindern lässt. Dazu wird zunächst eine Technologie, welche bereits für die Analyse großer Tumorzahlen zugelassen ist, für die Einzelzellanalyse adap tiert, um diese auf das Vorhandensein von 450 krebstypischen Mutationen testen zu können, für die bereits Medikamente verfügbar sind. Der Institutsteil Regensburg des Fraunhofer ITEM arbeitet dazu mit verschiedenen Firmen zusammen, die diese innovative Diagnostik in den klinischen Alltag transferieren wollen. Mit UVC-Licht Rettungswagen desinfizieren Desinfektion mit kurzwelligem Ultraviolettlicht (UVC) zählt seit Jahrzehnten zum Stand der Technik, etwa in der Trinkwasseraufbereitung. Mit der noch jungen UVCLEDTechnologie eröffnen sich jedoch neue Anwendungen. So wurden erstmals in Ilmenau Kabinen von Rettungswagen zuverlässig in weniger als fünfzehn Minuten desinfiziert – und zwar Ober flächen als auch Luft. Möglich wird dies durch ein UVCLEDBestrah lungsmodul, das direkt in den modularen Lichtbaukasten in der Fahrzeugdecke inte griert wird. UVCLEDStrahler sind im Vergleich zu klassischen und preiswerten Quecksilber dampflampen langlebig und vibrationsfest, eignen sich also hervorragend für den mobilen Einsatz auf der Straße. Sie benötigen keine Aufwärmzeiten und bieten effizientere Emissionswellenlängen zur Inaktivierung von Bakterien, Viren und Pilzen. Mittels Vorsatz linsen lässt sich die Abstrahlcharakteristik sehr genau justieren, die zur sicheren Desinfektion nötigen Mindestbestrahlungsdosen können zudem elektronisch gut überwacht werden. Besonders nützlich in der CoronaPandemie ist, dass damit nicht nur die Oberflächen, sondern auch die Luft im Innenraum des Rettungsfahrzeugs desinfiziert wird. Technologie, Systementwicklung und design sowie die Erprobung im Einsatz basieren auf Eine neue Studie erforscht die Mechanismen der Metastasenbildung. 96

Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 einer Kooperation des FraunhoferInstituts für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB mit der BINZ Ambulance und Umwelt technik GmbH in Ilmenau. Zu dem System führten drei Jahre Entwicklungszeit und ein aufwendiges von Simulationen begleitetes optisches Design. Gleichzeitig wurden laufend Fortschritte in der UVCLEDTechnologie integriert. Die Modellversuche verliefen viel versprechend: Die Oberflächen des Kabinen innenraums im Rettungswagen werden mit bis zu 99,999 Prozent von Viren und Bakterien gereinigt – in nur zehn Minuten. Mit UVCLicht lassen sich ganze Räume schnell des infizieren: Die Oberflächen des Kabineninnenraums im Rettungswagen werden mit einer Effektivität von bis zu 99,999 Prozent von Viren und Bakterien gereinigt – in nur zehn Minuten. 97

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Künstliche Intelligenz Hinweise für Falschmeldungen finden Orientierung in Zeiten von Fake News und Verschwörungstheorien zu bieten ist zu einer Herausforderung für die Medienland schaft geworden. Ein intelligentes System zur Identifizierung potenzieller Falschmeldungen und Desinformationskampagnen entwi ckelt der internationale Medienbeobachter pressrelations in Zusammenarbeit mit dem FraunhoferInstitut für Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE sowie NewsGuard, einem Unternehmen, das NachrichtenWebsites nach Glaubwürdigkeit und Transparenz bewertet. Dazu kombinieren die drei Partner den Einsatz Künstlicher Intelli genz mit journalistischer Kompetenz in einem komplementären Prozess. Das vom Fraunhofer FKIE entwickelte Tool ermöglicht die automatisierte Auswertung von Nachrichten mitsamt den dazugehörigen Metadaten und zeigt Indizien für bewusst gestreute Desinformation auf. Auf Basis manuell klassifizierter Beispielbeiträge wurde mithilfe von MachineLearningAnsätzen ein Verfahren trainiert, um große Datenmengen automatisiert analysieren zu können. Dafür stellt der Medienbeobachter pressrelations die zwei Millionen Nachrichten zur Verfügung, die dort täglich verarbeitet werden. Hinweise auf Falschmeldungen können jedoch nicht nur die Beiträge selbst aufweisen, sondern auch deren Verbreitungsmedien. Das Unterneh men NewsGuard bewertet mithilfe geschulter Journalistinnen und Journalisten die Glaub würdigkeit Tausender Medien in Europa und den USA anhand von verschiedenen Kriterien. Bei NewsGuard erhofft man sich Aufschluss über Zusammenhänge und Unterschiede zwischen redaktionellen Praktiken und darauf, wie sich dies in Artikeln widerspiegelt. Das neue DesinformationsErkennungssys tem soll Mediennutzern eine Orien tierung für Falschmeldungen geben, ohne die entsprechenden Inhalte zu zensieren. Ein erster Anwendungsfall für das neu entwickelte Verfahren war die im Juli 2020 gestartete crossmediale Analyse des USWahlkampfs in Zeiten der CoronaPandemie. Für die Aus wertung der Berichterstattung in DACH und USMedien wurden bei pressrelations erst mals die neuen Hinweise auf Desinformation berücksichtigt. Das Tool des Fraunhofer FKIE nimmt u. a. ein thematisches Clustering vor und kann daraus Unterschiede in der Wort wahl zwischen vertrauens und nichtvertrauens würdigen Medien ableiten, die wiederum in die Analyse einfließen. KI-Absicherung: Wie autonomes Fahren sicherer wird Technologisch ist autonomes Fahren zum Greifen nah. Für die Umsetzung fehlt jedoch die nachgewiesene Sicherheit für alle Verkehrs teilnehmenden. Um adäquat reagieren zu können, muss ein autonomes Fahrzeug in der Lage sein, sein Umfeld wahrzunehmen und andere Verkehrsteilnehmer, wie z. B. Fußgänger, sicher zu erkennen. Diese Umfelderkennung übernimmt in hoch automatisierten Fahrzeugen zunehmend Künstliche Intelligenz (KI) auf Basis von Maschinellem Lernen. Eine der größten Herausforderungen dabei ist es, die gewohnte funktionale Sicherheit bisheriger Systeme zu gewährleisten. Denn etablierte Absicherungs prozesse lassen sich nicht ohne Weiteres auf maschinelle Lernverfahren übertragen. Im Forschungsprojekt »KIAbsicherung« arbeitet deshalb ein Konsortium von Unter nehmen und Institutionen an der größtmög lichen Absicherung von KIFunktionen und standardisierten Schnittstellen. Dafür koope rieren Experten aus den Fachrichtungen der KIAlgorithmik, der 3DVisualisierung und Animation sowie der funktionalen Sicherheit. Die 25 Partner verfolgen u. a. das Ziel, eine Ein Tool ermöglicht die automatisierte Auswer tung von Nachrichten: Ein erster Anwendungsfall war die im Juli 2020 gestartete crossmediale Analyse des USWahlkampfs. 98

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Zur automatisierten Steue rung von Handelsschiffen entwickelt das Fraunhofer Center für Maritime Logistik und Dienstleistungen CML eine Künstliche Intelligenz mit »Reinforcement Learning«. stringente und nachweisbare Argumenta tionskette für die Absicherung und Freigabe von KIFunktionsmodulen aufzubauen. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen im Dialog mit Standardisierungsgremien und Zerti fizierungsstellen die Grundlage für einen Industriekonsens zur Absicherung von KI Funktionsmodulen bilden und so die Position der deutschen Automobilbranche nachhaltig stärken. Neben dem Konsortialführer Volkswagen AG übernimmt das FraunhoferInstitut für Intel ligente Analyse und Informationssysteme IAIS die stellvertretende Leitung und wissen schaftliche Koordination dieses Verbund projekts im Rahmen der Leitinitiative »Auto nomes und vernetztes Fahren« des deutschen Verbands der Automobilindustrie (VDA). Das Fraunhofer Institut für Kognitive Systeme IKS ist am Teilprojekt zur Sicherheitsargumenta tion beteiligt. Autonom fahrende Handelsschiffe Ein Sensor und Navigationssystem zur auto nomen Steuerung soll Handelsschiffe zwischen definierten Abfahrts- und Ankunftspunkten autonom führen können und so eine rund um die Uhr besetzte Brücke verzichtbar machen. Im Projekt B ZERO entwickelt das Fraunhofer Center für Maritime Logistik und Dienst leistungen CML eine Künstliche Intelligenz mit »Reinforcement Learning«: Ganz ohne Vorwissen, nur durch Ergebnisse und Reak tionen auf eigene Aktionen des Systems, 99

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 werden sinnvolle Entscheidungsrichtlinien eingeübt. Um vorausschauend Kollisionen und Grund berührungen zu vermeiden, greift das Fraunhofer CML auf Erfahrungen aus der Objekterkennung und Robotik zurück. Trainiert wird die KI mit Simulationen zu nautischen Szenarien. Dafür stehen unter schiedliche Parameter zur Verfügung, etwa die Anzahl sich nähernder Schiffe, Seegebiete, Sicht und Wetterverhältnisse. Die anzulern ende Entscheidungskomponente – etwa die Kollisionsvermeidung – kennt den erforder lichen Zustand entsprechend vorgegebener Rahmenbedingungen. Um eine sichere Passage zu gewährleisten, reagiert das System mit den erlernten Fahrt und Kursänderungen. Position von Ladeeinheiten an Bord oder auf dem Terminal sowie Schadenserkennung an Containern. Ein Prototyp konnte im Herbst 2020 bei Tests im Hafen von Rotterdam an Bord eines Frachtschiffs validiert werden. B ZERO ist ein Förderprojekt des Bundes ministeriums für Wirtschaft und Energie. Partner sind das FraunhoferCenter für Mari time Logistik und Dienstleistungen CML, das FraunhoferInstitut für Kommunikation, Infor mationsverarbeitung und Ergonomie FKIE, das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrogra phie sowie die Unternehmen Wärtsilä SAM, Hoppe Bordmesstechnik, NautilusLog und die Bernhard Schulte Gruppe. Insbesondere durch KIunterstützte Bild erkennung (Computer Vision) können digitale Bilder erfasst und als numerische Informatio nen für die maschinelle Weiterverwertung verarbeitet werden. Die Schlüsseltechnologie erlaubt die automatisierte Beobachtung von Zuständen und das Erkennen von Verände rungen. In der Schifffahrt lassen sich so auch schleichende Veränderungen wie Erosionen von Kaimauern oder Verformungen bei Schiffsrümpfen feststellen – ebenso wie die HugoGeigerPreis Digitale Holographien an bewegten Objekten Einen bedeutenden Fortschritt in der digitalen Holographie erzielte Dr. Annelie Schiller mit ihrer Dissertation am FraunhoferInstitut für Physikalische Messtechnik IPM. Diese optische Messmethode wird bereits in der industriellen Fertigung eingesetzt, um die Qualität von unten: Dr. Annelie Schiller brachte die digitale Holographie bewegter Objekte auf ein neues Leistungsniveau. rechts: Mit neuen mathematischen Methoden erzielt das For schungsteam des Fraunhofer ITWM vielversprechende Fortschritte, um Lieferketten (Supply Chains) widerstands fähiger zu machen. 100

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Bauteilen schnell und präzise zu kontrollieren: Innerhalb von 100 Millisekunden liefert das System zehn Millionen fertig ausgewertete 3D-Punkte. Dabei wird das Bauteil flächig mit Laserlicht beleuchtet. Bisher war dies nur bei stillstehenden Bau teilen möglich. Die Forschung von Annelie Schiller ermöglicht die Vermessung jetzt auch bei sich bewegenden Objekten. Besonders anspruchsvoll ist dies bei rotierenden Objekten. Hier fand die Forscherin heraus, dass die kritische Geschwindigkeit des Objekts nicht vom Radius des Objekts abhängt, sondern von der Winkelgeschwindigkeit und der Sensorposition. Für die Qualitätssicherung in der Industrie ist dies ein enormer Fortschritt, da es eine unkomplizierte und schnelle Qualitätskontrolle auch bei zuvor herausfordernden Bauteilen ermöglicht: Etwa bei der Prüfung von Zahn rädern für Flugzeugtriebwerke oder für Getriebe von Elektrofahrzeugen. Diese müssen in Zukunft zur holographischen Erfassung nicht mehr still gehalten werden, sondern können direkt in Bewegung mikrometergenau vermessen werden. Algorithmen für stabile Versorgungsketten Die CoronaKrise hat gezeigt, wie fragil Versorgungsketten sein können. Von medizi nischen Atemmasken, Infektionsschutzartikeln und Medikamenten im Gesundheitsbereich bis hin zu Lenkrädern und BordnetzKompo nenten für die Autoindustrie kam es aufgrund der Einschränkungen im globalisierten Waren austausch zu Engpässen. Neue mathematische Methoden des Fraunhofer Instituts für Techno und Wirtschaftsmathematik ITWM bieten ein vielversprechendes Puzzlestück für wider standsfähigere Lieferketten (Supply Chains). Mit ihnen lässt sich eine KostenRisikoAb wägung berechnen. Die Algorithmen analy sieren, wie divers die Supply Chains in den verschiedenen Bereichen des Unternehmens aufgestellt sind und wie groß demnach das Risiko ist, sich im Ernstfall ein drastisches Lieferproblem einzuhandeln. Den individuellen Bestwert eines Unternehmens zu finden – Minimierung von Versorgungsrisiken bei nur wenig erhöhten Kosten – macht die mathema tische Methode der multikriteriellen Optimie rung möglich. Auf der geschützten Plattform des Fraunhofer ITWM geben Unternehmer zunächst verschie dene Parameter ein: z. B. in welchem Gebiet sie einen Ausfall für wahrscheinlich halten und wie lange dieser dauern könnte. Die Algo rithmen errechnen für ebendiesen Rohstoff verschiedene KostenRisikoWerte samt den zugehörigen möglichen LieferantenAuftei lungen. Mit multikriteriellen Optimierungen können auch Optionen wie Lagerhaltung von kritischen Produkten zur Überbrückung kurz zeitiger Lieferengpässe oder der Einsatz von Ersatzmaterialien berücksichtigt werden. Bei der Firma Procter & Gamble ist bereits eine signifikant erweiterte und individuell auf die Bedürfnisse zugeschnittene SoftwareVariante im Einsatz. Für Wasserversorgung, Transport logistik oder Distributionsnetze von Ersatz teilen konnten am Fraunhofer ITWM weitere Anwendungsfälle realisiert werden. 101

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Quantentechnologien QFC41QID – ein Low Noise Frequency Converter für den First Quantum Internet Demonstrator. 102 Konverter für das Quanteninternet Das Quanteninternet soll nicht nur sichere Kommunikation ermöglichen, sondern auch die Leistungsfähigkeit von Quanten computern erweitern und für Anwender weltweit über einen vertraulichen Zugang nutzbar machen. Was aktuell noch in Laboren erforscht wird, soll 2022 bereits als ein erster Prototyp zwischen vier Städten der Niederlande Realität werden. Erreichen die Pioniere des niederländischen Forschungszen trums QuTech und des FraunhoferInstituts für Lasertechnik ILT ihr Ziel, wäre eine Schlüsselkomponente ge fun den. Eine große Herausforderung beim Design des QFC ist die hohe Gesamt effizienz bei einem gleichzeitig rauscharmen Ausgangs signal. Erprobt werden soll der Frequenzkonver ter 2022 am Quanteninternet demonstrator in den Niederlanden. Im deutschniederländischen Forschungs projekt »QFC-4-1QID – Low-Noise Frequency Converters for the First Quantum Internet Demonstrator« bauen Wissenschaftler dafür einen hoch effizienten und rauscharmen Frequenzkonverter (QFC) für die Umwandlung von photonischen Quantenzuständen. Für eine Übermittlung der optischen Quanten informationen mit Glasfasern und für geringe Über tragungsverluste müssen die von Qubits emittierten Photonen so konvertiert werden, dass ihre Wellenlängen in den Telekommu nikationsBändern im Bereich zwischen 1500 und 1600 Nanometer liegen. Bisher wurde lediglich das Grundprinzip solcher QFC demonstriert. QuTech ist ein gemeinsames Forschungs zentrum der Niederländische Organisation für Angewandte Naturwissenschaftliche Forschung (TNO) und der Technischen Universität Delft mit der Mission, die Quanten initiative der niederländischen Regierung zu unterstützen. Eines der Ziele ist ein Quanten internetdemonstrator auf der Basis von Qubits, deren Verschränkung über große Distanzen und lange Zeiträume erhalten bleibt. Dabei werden Qubits in Delft, Leiden, Den Haag und Amsterdam mittels Glasfasern zu einem gemein samen Quantensystem verbunden.

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Datensicherheit für das künftige Quanteninternet Technologien für eine quantensichere Verbindung zwischen zwei Bundeseinrichtungen präsentierte die QuNETInitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung Anfang Dezember 2020. Mit neuartigen Quantencomputern können weit verbreitete Verschlüsselungsverfahren zum Schutz des Datenaustauschs umgangen werden. Deshalb forscht das QuNETKonsortium an abhörsicherer Kommunikation und demonstrierte Komponen ten und Systeme für einen gesicherten Informationsaustausch zwischen zwei Bundesbehörden. Die Projektpartner unter suchen dafür die Gesamtarchitektur für Systeme zur quanten- sicheren Kommunikation sowie die Möglichkeiten zum Aus tausch von Quantenschlüsseln über lange, mittlere sowie kurze Distanzen mittels Freistrahl und Fasersystemen. Dafür werden neuartige mit etablierten Verfahren der klassischen Krypto graphie verbunden; auch existierende TelekomTechnologien sollen zu großen Teilen genutzt werden. Für den Transport der Quantenzustände über weite, landesübergreifende Strecken wird mit Flugzeugen und Satellitenkompatiblen Technologien an optischen Freistrahlsystemen geforscht. Auf Freistrahl- und Fasersysteme für die quantenbasierte Kommunikation auf mittleren und kurzen Distanzen fokussiert sich die FraunhoferForschung. Hier geht es um die Einbindung von Quantentechnologie in Glasfaserkabel, um Quantenlicht quellen sowie um Teleskope, mit denen sich kurzfristige und mobile Verbindungen realisieren lassen. Weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung von Schnittstellen zwischen den ver schiedenen Teilkomponenten und deren Implementierung in bestehende KommunikationsnetzInfrastrukturen. Ziel der Initiative ist es, Deutschlands technologische Souverä nität sowie die Sicherheit und Vertraulichkeit von Daten auch im Angesicht neuer Technologien zu wahren. Projektpartner sind das MaxPlanckInstitut für die Physik des Lichts, das Institut für Kommunikation und Navigation des DLR und die FraunhoferInstitute für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie für Nachrichtentechnik, HeinrichHertzInstitut, HHI. Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing In einem bundesweiten Kompetenznetzwerk will Fraunhofer die Schlüsseltechnologie Quantencomputing in Deutschland voranbringen und neue technologische Lösungen sowie quantenbasierte Rechenstrategien für angewandte, wirt- schafts relevante Fragestellungen entwickeln. Herz des Kom petenznetzwerks ist eine offene Forschungsplattform rund um einen Quantencomputer IBM Q System One, der in Ehningen in BadenWürttemberg exklusiv für die Fraunhofer Gesellschaft und ihre Partner installiert ist. Der Quantencomputer wird unter deutscher Gesetzgebung betrieben – im Hinblick auf Datenschutz und IPSicherung ein wichtiger Vorteil für die Nutzer. Wissensplattform und App Store für quantenunterstützte Künstliche Intelligenz Den Zugang zur künftigen QuantencomputerGeneration für Wissenschaften jenseits von Physik und Mathematik sowie für die Industrie einschließlich der KMU zu öffnen, das ist Ziel des Projekts PlanQK. Zusammen mit 18 Partnern entwickelt das FraunhoferInstitut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS eine offene Plattform für quantenunterstützte Künstliche Intelligenz (kurz QKI) – quasi eine Wissensplattform und einen App Store für QKI. KI und QuantencomputingSpezia listen, Entwickler, Nutzer, Kunden, Dienstleister und Berater können sich hier austauschen. Quantenalgorithmen in KIAnwen dungen aus dem Maschinellen Lernen und der Optimierung werden entwickelt und zur Verfügung gestellt. Erarbeitet werden Anwendungsfälle, die zeigen, wie das entsprechende Problem mit einem klassischen KIAlgorithmus gelöst werden könnte und welche quantengestützten Alter nativen bzw. hybride Kombinationen zur Verfügung stehen. Mögliche Anwendungen könnten sein, einen Betrug im Banken sektor nicht nur festzustellen, sondern auch vorhersagen zu können, oder auch neue Wege für Fahrplanoptimierungen zu finden. Das Projekt PlanQK ist ein Förderprojekt des Bundes- ministeriums für Wirtschaft und Energie. HugoGeigerPreis Ultrakurzpulslaser auf Glas und Keramik In seiner Dissertation hat Dr. Christian Kalupka vom Fraunhofer Institut für Lasertechnik ILT das Wissen über das Verhalten von Laserstrahlung in Glas und anderen transparenten Werkstoffen entscheidend erweitert. Durch PumpandProbeMikroskopie mit einer Auflösung im Femtosekundenbereich konnte er die zeitliche und örtliche Materialanregung durch die Laserpulse beobachten und dabei den Einfluss verschiedener Formen der Strahlfokussierung analysieren, die letztlich für die Modifika tion des Werkstoffs verantwortlich sind. Diese Forschungsergebnisse erlauben erstmals, die Energie deposition und die Strahlform des Laserpulses für eine gewünsch te Anwendung festzulegen. Dies ermöglicht praxisnahe, hoch effiziente laserbasierte Schneid- und Abtragsverfahren für Gläser und Keramiken in der Industrie, auch neuartige Anwen dungen in der Quantentechnologie. Transparente Werkstoffe und Halbleiter für systemtechnische Anwendungen können durch die neue Methodik noch präziser hergestellt werden. 103

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Next Generation Computing HugoGeigerPreis Neuer Materialmix für Neuromorphes Rechnen JosephvonFraunhoferPreis Vertrauenswürdige Satellitennavigation In seiner Dissertation am FraunhoferInstitut für Siliziumtechnologie ISIT erforschte Dr. Simon Fichtner das neue piezoelektrische Dünnfilm-Material Aluminium-Scandium- Nitrid (AIScN), und entdeckte, dass dieses bei einem ScandiumAnteil von mehr als 27 Prozent ferroelektrisch wird. Ferroelektrische Materialien sind eine Grund lage für intelligente ElektronikBauteile und damit für Next Generation Computing. Diese Materialklasse ermöglicht neuromorphes Rechnen, speichert Informationen, wird in energieeffizienten Transistoren eingesetzt oder dient als Aktuator. Das neu entwickelte AlScN ist etablierten Materialien deutlich überlegen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die weitere Erfor schung von AIScN ebenso wie die amerikani sche Forschungsbehörde DARPA. Globale Satellitennavigationssysteme (GNSS) mit Orts und Zeitbestimmung erlauben unter schiedlichste Anwendungen: Etwa für Polizei, Feuerwehr, Zoll und humanitäre Hilfsdienste. Oder für (autonomen) Verkehr, Energienetze, Warenverfolgung, Maschinennavigation, Börsenhandel, Kommunikationsinfrastruktur und vieles mehr. Solche zivilen Anwendungen sind bisher jedoch abhängig von militärischen Satellitennavigationslösungen wie GPS. Für Infrastruktur und Wirtschaft wurden bislang meist ungesicherte GNSSDaten ver wendet, die leicht mit Störsendern (Jammer) oder Täuschern (Spoofer) zu manipulieren sind. Auf Basis der bisher einzigen voll krypto graphisch geschützten GNSSSignale unter ziviler Kontrolle – Galileo Public Regulated Service (PRS) – entwickelten Experten am FraunhoferInstitut für Integrierte Schaltungen Drei Wissenschaftler vom Fraunhofer IIS entwickelten eine serverbasierte Satelliten navigationstechnologie: weltweit frei und stets verfügbar, hochgenau, sicher und vertrauenswürdig. 104

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 IIS u. a. eine serverbasierte Satellitennavi gationstechnologie: weltweit frei und stets verfügbar, hochgenau, sicher und vertrauens würdig. Damit gelang ein wichtiger Beitrag zur technologischen Souveränität von Deutsch land und Europa. In über zehn Jahren Forschung entstanden etwa neuartige miniaturisierte ArrayAntennen sowie kostengünstige und aufwandsarme Empfänger. Beim neuen serverbasierten PRS-Verfahren werden verifizierte Orts- und Zeitsignale in einem Empfangsgerät aufge zeichnet und in einer speziellen Infrastruktur ausgewertet. Das weltweit erste serverbasierte PRSEmpfangssystem betreibt das Fraunhofer IIS in Nürnberg. Für die über zehnjährige Entwicklung von Empfängertechnologien rund um Galileo PRS erhielten Alexander Rügamer, Dr. Günter Rohmer und Dr. Wolf gang Felber aus dem Fraunhofer IIS einen JosephvonFraunhoferPreis. Kryogene 3D-Nanoelektronik für Quantencomputer 3DNanoelektronik für Tieftemperaturanwen dungen soll helfen, Schlüsseltechnologien für Quantencomputer zu verbessern. Daran forschen neun Konsortialpartner, darunter das FraunhoferInstitut für Angewandte Fest körperphysik IAF, im EUProjekt SEQUENCE. Um Quantencomputer zu beherrschen, gilt es, Qubits zu kontrollieren. Da die Zustände dieser kleinsten Informationseinheiten sehr instabil sind, müssen die Qubits auf extrem niedrige Temperaturen unter – 270 °C gekühlt werden. Dieser Tieftemperaturbetrieb erschwert den Anschluss der Qubits an Vorspannungs, Auslese und Steuerelektroniksysteme, die für die Rechenprozesse benötigt werden. Aktuell werden bei Quantencomputern lange Ver bindungskabel genutzt, die an die gekühlten Qubits einzeln angeschlossen werden. Damit unterliegt der Aufbau der Systeme entschei denden Einschränkungen. Für künftige Anwendungen von Quantencom putern muss die Anzahl der Qubits deutlich erhöht werden und mit Elektronik verbunden werden, die gekühlt und nah an den Qubits platziert werden kann. Solche elektronischen Komponenten dürfen die empfindlichen Qubits nicht stören. Sie müssen daher mit geringem Rauschen, bei niedrigen Temperatu ren und ohne nennenswerte Eigenerwärmung laufen. Für die Entwicklung solcher für die Tieftemperatur geeigneten elektronischen Komponenten kombinieren die SEQUENCE Projektpartner SiCMOS, IIIV und 3DInte grationstechnologien. Sie entwerfen ver schiedene Hochfrequenz-Schaltungen wie rauscharme Verstärker, Mischer, Oszillatoren, DigitalAnalogWandler, Multiplexer und Hochfrequenz-Schalter, die bei extrem niedri gen Leistungspegeln arbeiten und sogar von der niedrigen Umgebungstemperatur profi tieren, um eine bessere Leistung zu erzielen. Diese kryogenen elektrischen Komponenten sollen die Skalierung sowohl von supralei tenden als auch von SpinQubitbasierten Quantencomputern unterstützen. Das Fraunhofer IAF unterstützt das SEQUENCE Konsortium mit seiner langjährigen Erfahrung zum Schaltungsdesign, zur Tieftemperatur Messtechnik für ultrarauscharme Hochfrequenz- elektronik und insbesondere zur kryogenen Elektronik in der Radioastronomie. Künstliche Intelligenz dezentral auf dem Chip rechnen Drei FraunhoferEinrichtungen und europäische Partner starteten 2020 mit dem EUProjekt ANDANTE Entwicklungsarbeiten zu einem neuromorphen Computerchip. Ziel ist es, bis 2023 den energieeffizientesten KI-Chip welt weit zur Marktreife zu bringen. Dabei streben die Forscher eine Effizienz von mehr als 1000 TOPs (Tera Operationen pro Sekunde) bei nur einem Watt Leistungszufuhr an. Die neuartige Hardware für Elektroniksysteme soll stromsparende Berechnungen direkt auf dem Halbleiterchip erlauben. Damit wird eine dezentrale, sehr schnelle und energieeffiziente Datenverarbeitung für Anwendungen der Künstlichen Intelligenz (KI) möglich. KIBerech nungen erfolgen dann in Zukunft dezentral direkt auf Sensoren und anderen smarten Devices – »Edge AI« wird Realität. Die Konsortialpartner untersuchen Möglich keiten, mit neuartigen Speicherkomponenten oben: Ein rauscharmer Verstärker, hergestellt mit der 35nmHEMTTechnologie des Fraunhofer IAF. unten: Thermisch unterstützte chemische Gasphasen abscheidung auf einem 8ZollWafer. 105

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 in kleinsten Technologieknoten die Anwen dungen von Edge AI zu erweitern. Die Verbesserungen umfassen etwa einen effizienten Schaltkreisentwurf, optimale Architekturen sowie den Einsatz neuer nicht flüchtiger Speichertechnologien. Die dafür nötigen energieeffizienten, hochskalierten Chips werden mit der 22FDXTechnolo gie von Globalfoundries hergestellt. Erste Anwendungsbereiche sind autonomes Fahren, In dustrieautomation und Gesundheit. Damit leistet das Projekt einen wesentlichen Beitrag zur Sicherung der deutschen Wettbewerbs fähigkeit und zum Ausbau der technolo gischen Souveränität Europas. ANDANTE ist eine Förderlinie der öffentlich privaten Partnerschaft ECSEL im Rahmen des EURahmenprogramms Horizont 2020. Beteiligt sind u. a. die FraunhoferInstitute für Integrierte Schaltungen IIS und für Photonische Mikrosysteme IPMS sowie die Fraunhofer Einrichtung für Mikrosysteme und FestkörperTechnologien EMFT. Bausteine für die Digitalisierung des Mittelstands Damit auch kleinere Systemanbieter als Inno vationstreiber den wachsenden Aufwand für Entwicklung und Fertigung von Elektronik der nächsten Generation schultern können, hat ein FraunhoferKonsortium aus Sachsen in Kooperation mit Globalfoundries eine »Uni verselle SensorPlattform« (USeP) entwickelt. Verschiedenste innovative Lösungen für die Hardware und ITSicherheit wurden inte griert. Die Plattform verbindet modernste Aufbau und PackagingTechnologien mit neuesten HalbleiterEntwurfsmethoden und erlaubt die Integration unterschiedlichster Sensoren. Basis der Universellen SensorPlatt form ist die bei Globalfoundries in Dresden entwickelte 22FDXTechnologie, die nach dem Prinzip »Silizium auf einem Isolator« (FDSOI) stromsparende und kostengünstige Chips ermöglicht. Das Konsortium vereinigte Kompetenzen für innovativen Chipaufbau, Konzeptentwicklung, Systemdesign, Security, Sensorik und Datenübertragung sowie zu Simulation und Testung. Damit Unternehmen die universelle Sensorplattform möglichst lange nutzen können, stellten die Forschungs partner sicher, dass sich die Ergebnisse auf die nächsten Generationen der verwendeten Halbleitertechnologie übertragen lassen. Das Startup Sensry wird die Plattform und deren Weiterentwicklung in Kooperation mit den Technologiepartnern in Produkte überfüh ren und den Anwendern damit flexible und kundenspezifische Sensor- und Kommunika tionslösungen anbieten. USeP ist ein Vorhaben der FraunhoferInstitute für Photonische Mikrosysteme IPMS und Elektronische Nanosysteme ENAS, der Insti tutsteile All Silicon System Integration (ASSID) des FraunhoferInstituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM sowie Entwicklung Adaptiver Systeme EAS des Fraunhofer Instituts für Integrierte Schaltungen IIS mit Unterstützung von Kollegen aus Berlin und Erlangen sowie des FraunhoferInstituts für Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC. Es wurde im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) durch die EU und den Freistaat Sachsen gefördert. Stromsparende Chips für neuromorphes Computing Für komplexe Rechenleistungen verbrauchen bisherige Chips sehr viel Energie. Für die Anwendungen der nächsten Computer generation gilt neuromorphes Rechnen als Schlüsseltechnologie, welches das effiziente Nervennetz des menschlichen Gehirns als abstraktes Vorbild nimmt. Der Aufgabe, stromsparende neuromorphe Chips zu entwickeln, widmet sich das öffentlich private Konsortium ECSEL im Rahmen des EURahmenprogramms Horizont 2020. Das deutsche Konsortium forscht an Chips im 28NanometerTechnologieknoten und 22FDX von Globalfoundries. Sowohl für analoge wie für digitale neuromorphe Schaltungen kann in diesen kleinen Technologieknoten der Verbindungsaufbau verkleinert werden, Leckströme und Prozessschwankungen lassen sich reduzieren. Die so entwickelten Chips sollen zunächst Klassifikationsaufgabestellungen für Bilder kennungssysteme lösen, etwa für auto nomes Fahren oder für die Verarbeitung von Sensordaten in Radarsystemen. Die neuartige Hardware für Elektronik systeme soll stromsparende Berechnungen direkt auf dem Halbleiterchip erlauben. Ein FraunhoferKonsortium aus Sachsen hat in Koopera tion mit Globalfoundries eine »Universelle SensorPlatt form« (USeP) für kleinere Systemanbieter entwickelt. 106

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Projekte und Ergebnisse 2020 Mit neuartigen Technologien für Rechen operationen im Speicher (InMemory Com puting) und Demonstratoren werden neuromorphe Schaltungen realisiert. Ziel ist es, durch solche eingebetteten Speicher zellen sowie angepasste Peripherie die Leistungsaufnahme um einige Größen ordnungen zu reduzieren. Das Projekt TEMPO wird im Rahmen der ECSELInitiative durch die EU und durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Beteiligt sind die Fraunhofer Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper Technologien EMFT und die Fraunhofer Institute für Integrierte Schaltungen IIS sowie für Photonische Mikrosysteme IPMS. Mit neuartigen Technologien für Rechenoperationen im Speicher (InMemory Computing) und Demonstratoren werden neuromorphe Schaltungen realisiert. Verifikation des Deep- LearningAlgorithmus für die Implementierung einer neuromorphen Hardware. 107

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Bundespräsident FrankWalter Steinmeier (v. l.) mit den Preisträgern des Deutschen Zukunftspreises: Dr. rer. nat. Michael Kösters, Dr. rer. nat. Peter Kürz, Dr. rer. nat. Sergiy Yulin (Fraunhofer IOF). Deutscher Zukunftspreis Neues Licht für das digitale Zeitalter von mehr als einer Milliarde Euro erwirt schaftet – Tendenz steigend. Der Deutsche Zukunftspreis 2020 ging an ein ForscherTeam von ZEISS, TRUMPF und Fraunhofer für die Entwicklung der EUVLitho graphie. Als weltweit führende Fertigungs technologie, etwa für modernste Smartphones oder automatisiertes Fahren, stärkt das Litho graphieVerfahren mit extremultraviolettem (EUV) Licht die deutscheuropäische Position im globalen Halbleitergeschäft. Dafür erhielten Dr. Michael Kösters (TRUMPF), Dr. Peter Kürz (ZEISS) und Dr. Sergiy Yulin (FraunhoferInstitut für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF) den Deutschen Zukunftspreis – Preis des Bundespräsidenten für Technik und Innovation aus der Hand von FrankWalter Steinmeier. Das Gewinnerteam leistete mit seinem Projekt »EUVLithographie – neues Licht für das digitale Zeitalter« einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung und industriellen Serienreife der EUVTechnologie. Die Zukunftstechno logie, abgesichert mit über 2000 Patenten, bildet die Basis für die Digitalisierung unseres Alltags und ermöglicht Anwendungen wie autonomes Fahren, 5G, Künstliche Intelligenz und weitere zukünftige Innovationen. Dank EUV wurden bei ZEISS und TRUMPF bis heute mehr als 3300 Hochtechnologiearbeitsplätze geschaffen und 2019 wurde ein Jahresumsatz Weltweit einziger Hersteller für EUVLitho graphieMaschinen ist die niederländische Firma ASML, die insbesondere die EUVQuelle und zudem die Architektur des Gesamtsys tems entworfen hat. Schlüsselkomponenten dieser Maschinen sind der Hochleistungslaser von TRUMPF für die EUV-Lichtquelle und das optische System von ZEISS. Fraunhofer fungierte als wichtiger Forschungspartner bei der anspruchsvollen Beschichtungstechnik für die großflächigen Spiegel. Von der Licht quelle über das optische System im Vakuum bis zur Oberflächenbeschichtung der dabei eingesetzten Spiegel musste praktisch die gesamte Belichtungstechnologie von Grund auf neu entwickelt werden, damit heute weitaus leistungsfähigere, energieeffizientere und kostengünstigere Mikrochips hergestellt werden können als jemals zuvor. Der Deutsche Zukunftspreis gehört zu den wichtigsten Wissenschaftsauszeichnungen in Deutschland und ist mit 250 000 Euro dotiert. Für Fraunhofer ist es die neunte Würdigung mit dem Deutschen Zukunftspreis; an das Fraunhofer IOF ging der seit 1997 verliehene Preis zum dritten Mal. 109

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Projektleiter Prof. Dr. Nils Urbach. Innovationspreis Reallabore des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie Digitales Gültigkeitsregister für Erbschein & Co Digitale Lösungen sind auch für besonders rechtssichere Anwendungen wie Vollmachten oder Erbscheine gefragt. Einen Prototyp für ein digitales Gültig keitsregister bauten die Bundesnotarkammer, das Bayerische Staatsministerium der Justiz sowie das BlockchainLabor des FraunhoferInstituts für Angewandte Informationstechnik FIT gemeinsam auf. Das Register auf BlockchainBasis zeigt jederzeit missbrauchssicher, ob eine Vollmacht oder ein Erbschein noch gültig ist. Dies schützt Daten und erleich tert die Verwendung der Urkunden für Bürger, Notare und Gerichte. Papier urkunden und langwierige Gerichtsverfahren zur Kraftloserklärung könnten dadurch ersetzt werden. Neben der Entwicklung des innovativen Prototyps wurden die Ergebnisse in einem Whitepaper festgehalten. Dabei adressierte das Projektteam spezifische Fragen wie die IT-Sicherheit oder das Rechte- und Rollenmanagement. Das Blockchainbasierte Gültigkeitsregister konnte sich beim »Innovationspreis Reallabore«, ausgelobt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie, in der Kategorie »Rückblicke« unter 135 Einreichungen durchsetzen. Auch beim eGovernmentWettbewerb unter der Schirmherrschaft von Kanzleramtschef Helge Braun war das Projekt siegreich und erreichte den 3. Platz in der Katego rie »Bestes Kooperationsprojekt«. Die ersten beiden Plätze in dieser Kategorie gingen ebenfalls an Projekte, an denen das Fraunhofer FIT maßgeblich beteiligt ist. Den geteilten ersten Platz belegten die Projekte »Netzwerk Digitale Nach weise« mit dem Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes NordrheinWestfalen und »Digitalstrategie für Hamburg« in Kooperation mit der Senatskanzlei Hamburg. 110

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Dr. Sabine AmbergSchwab. Sustainability Award Material für nachhaltige Verpackungen Seit 1989 forscht Dr. Sabine AmbergSchwab am FraunhoferInstitut für Silicatforschung ISC an Beschichtungsmaterialien. 2020 wurde die Chemikerin gleich mehrfach gewürdigt: Mit dem Deutschen Verpackungspreis 2020 in Gold und mit dem Sustainability Award 2020, einer europaweiten Auszeich nung, in gleich zwei Kategorien. Für die Entwicklung der bioORMOCER®e und eines nachhaltigen Material konzepts für umweltfreundliche Kunststoffverpackungen, erhielt Sabine AmbergSchwab den Sustainability Award 2020 von Packaging Europe. Die Jury des führenden Informationsmediums für Europas Verpackungsbranche hob hervor, dass mit der Materialklasse der ORMOCER®e nicht nur Biokunst stoffe und Papier in den Eigenschaften verbessert werden, sondern dass damit Kunststoffverpackungen allgemein recyclingfähig werden können. Denn die Barriereschichten aus ORMOCER®en erlauben es, sortenreine Kunststoffe für Verpackungen zu nutzen und daraus Monomaterialverpackungen herzustellen, die recycelt werden können. Einen Schritt weiter geht die Materialklasse der bioORMOCER®e. Für diese bioorganischen Bausteine werden Reststoffe aus der Lebensmittelherstellung bzw. aus biologischen Abfallströmen verwendet. Da die funktionellen Barriereschichten kompostierbar sind, werden damit auch kompostierbare Verpackungen zugänglich. Die Forschungsgruppe um Sabine AmbergSchwab gewann nicht nur in der Kategorie »biobasierte Verpackungen«: Das Verpackungskonzept für recycling fähige oder kompostierbare Kunststoffverpackungen war so überzeugend, dass das Team als Gesamtsieger über alle acht Kategorien aus dem jährlichen europaweiten Wettbewerb hervorging. Zuvor war die Forscherin bereits mit dem Deutschen Verpackungspreis in Gold geehrt worden. 111

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Der fcell Award wurde von BadenWürttembergs Umweltminister Franz Untersteller (l.) an Dr. Roman Keding (M.) und Dr. Matthias Klingele übergeben. fcell Award Brennstoffzellen mit mehr Leistung Wissenschaftlern des FraunhoferInstituts für Solare Energiesysteme ISE gelang eine Leistungssteigerung von Brennstoffzellen um ca. 10 Prozent gegenüber konventionell im Automobilbereich eingesetzten Brennstoffzellen. Zudem konnten die Forscher beim Herstellungsprozess die Kosteneffizienz, Schnellig keit und Zuverlässigkeit optimieren, ohne dass mehr oder bessere Materialien eingesetzt werden müssen. Am Fraunhofer ISE hat man für die industrielle Produktion von Solarzellen jahrzehntelange Erfahrung mit dem Einsatz von FlachbettSiebdruck für die Produktion von homogenen Schichten als Stapel. Die Technologie wurde nun als skalierbares Herstellungsverfahren für die Produktion von Brennstoffzellen Elektroden mit hohem Durchsatz und hoher Qualität weitergetrieben. Dafür arbeiteten die Abteilungen »Produktionstechnologie – Strukturierung und Metallisierung« sowie »Brennstoffzellensysteme« zusammen und vereinigten Kompetenzen aus der Photovoltaik und der Wasserstofftechnologie. Die so ent wickelte durchgehende Ionomergraduierte Katalysatorbeschichtung ermöglicht eine deutlich verbesserte Leistungsdichte beim Betrieb von Brennstoffzellen. Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt DEKADE gewann den fcell Award in der Kategorie »Research & Develop ment«. Der Preis würdigt seit 2001 herausragende Entwicklungen in den zukunftsfähigen Technologiefeldern Wasserstoff und Brennstoffzellen. Unter stützt wird der Preis vom Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft BadenWürttemberg und der Wirtschaftsförderung Region Stuttgart. 112

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Bei der Preisübergabe (v. l.): Prof. Dr. Alexander Martin, Institutsleiter Fraunhofer IIS; Norbert Schäfer, Vorstands vorsitzender CNA e. V.; Dr. Andreas Bärmann, Universität Erlangen Nürnberg und Fraunhofer IIS; Dr. Stefan Wimbauer, Bayerisches Staatsminis terium für Wirtschaft, Landesentwick lung und Energie; Frederik Nöth, VAG VerkehrsAktiengesellschaft Nürnberg. Innovationspreis Intelligenz für Verkehr und Logistik Mathematik erlaubt energieeffizientere Fahrpläne in Nürnberg Die »Energieeffiziente Fahrplanoptimierung im Nürnberger U-Bahn-Verkehr« gewann den Innovationspreis »Intelligenz für Verkehr und Logistik«. Die Auszeichnung wird jährlich durch das Center for Transportation & Logistics Neuer Adler e. V. (CNA) / Cluster Bahntechnik vergeben. Durch den Einsatz innovativer Algorithmen können Abfahrtszeiten und Fahrgeschwindigkeiten so fein abgestimmt werden, dass Energiespitzen gesenkt und Rückspeisungspotenziale durch bremsende Züge optimal genutzt werden können. Die Optimierungen erhöhen nicht nur die Zufriedenheit der Fahrgäste, sie minimieren Kosten und nützen dem Klima. Realisiert wurde das Projekt vom FraunhoferInstitut für Integrierte Schaltungen IIS und von der VAG VerkehrsAktiengesellschaft Nürnberg. Es stützt sich auf vorangegangene Forschungsarbeiten der FriedrichAlexanderUniversität ErlangenNürnberg (FAU) sowie die Weiterentwicklung der mathematischen, graphentheoreti schen Fragestellungen durch das ADA Lovelace Center. Das ADA Lovelace Center for Analytics, Data and Applications verbindet als Kooperationsplatt form für Wissenschaft und Wirtschaft auf innovative Art KIForschung mit KIAnwendungen. Mit dem Innovationspreis »Intelligenz für Verkehr und Logistik« werden Unternehmen für herausragende Projekte, Produkte oder Dienstleistungen ausgezeichnet, die einen besonderen Beitrag zum nachhaltigen Wirtschafts wachstum, zur Sicherung von Arbeitsplätzen sowie zum Erhalt der Wett bewerbsfähigkeit der bayerischen Wirtschaft leisten. 113

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Ideenwettbewerb Interna tionales Forschungs marketing der DFG Innovationspreis NordrheinWestfalen – Ehrenpreis Trendblog Mikroelektronik Vordenker für Industrie 40 in der Logistik Beim Ideenwettbewerb für Internationales Forschungsmarke ting zeichnete die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) das FraunhoferInstitut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM aus. Gewürdigt wurde das Konzept des wissenschaftlichen Blogs »RealIZM« im Bereich Mikroelektronik. Die Plattform will einen globalen Wissensaustausch ermög lichen und die Bedeutung von Forschungsschwerpunkten und Forschungseinrichtungen auf internationaler Ebene erhö hen. Ebenso sollen national und international qualifizierte Forscherinnen und Forscher sowie Interessierte einbezogen und gefördert werden und eine generelle Berichterstattung über die neuesten Trends und Technologien aus Industrie und Wissenschaft stattfinden. Die Besonderheit liegt in der Kombination von Information, Kommunikation und Offen heit. Es geht nicht nur um den Zugang zu wissenschaftlichen, anwendungsorientierten Themen und futuristischen Trends, sondern auch um die digitale Zusammenarbeit renommierter Forscherinnen und Forscher sowie Visionäre weltweit. Konzept und Aufbau des Blogs wurden aus Sondermitteln des Bundes ministeriums für Bildung und Forschung finanziert. Prof. Dr. Michael ten Hompel wurde mit dem Ehrenpreis des Innovationspreises NordrheinWestfalen ausgezeichnet. Der geschäftsführende Leiter des FraunhoferInstituts für Material fluss und Logistik IML und Lehrstuhlinhaber für Förder- und Lagerwesen an der TU Dortmund wurde als Wegbereiter für das Internet der Dinge und Vordenker der Industrie 4.0 in der Logistik gewürdigt, ebenso wie für seine initiative Rolle bei der Gründung des Europäischen BlockchainInstituts. Als ersten zukunftsweisenden Prototyp aus dem Blockchain Institut präsentierte Prof. ten Hompel anlässlich der Verleihung des Ehrenpreises das »Blockchain Device«: Es kann tempe raturempfindliche Waren wie Lebensmittel, Medikamente oder Impfstoffe entlang weltweiter Lieferketten digital sicher überwachen und steuern. Solche Geräte werden künftig aktiv per Smart Contract selbstständig verhandeln, Transak tionen triggern und Zahlungen buchen. Dabei ist jede Aktion über das Blockchain-Netzwerk eindeutig identifizier- und nachverfolgbar. Prof. ten Hompel wies bei der Preisverleihung darauf hin, dass sich das Internet der Dinge derzeit zum Internet der Werte wandle. Nicht nur in der Logistik gelte in naher Zukunft: keine Blockchain – kein Geschäft. 114

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Auszeichnungen 2020 Mitte: Prof. Dr. Michael ten Hompel mit dem Innovationspreis von NordrheinWestfalen. rechts: Prof. Dr. Melanie JaegerErben. 115 Forschungspreis Transformative Wissenschaft Nachhaltigkeitsforschung in der Elektronik Prof. Dr. Melanie JaegerErben erhielt den mit 25 000 Euro dotierten Preis für »Transformative Wissenschaft« des Wuppertal Instituts und der ZempelinStiftung im Stifter verband für die Deutsche Wissenschaft. Die zum dritten Mal verliehene Auszeichnung würdigt wissenschaftliche Leistungen, die mit inter und transdisziplinären Methoden gesellschaftliche Impulse auslösen. Die Arbeitsschwerpunkte von Prof. JaegerErben sind Konsum und sozialwissenschaftliche Technikforschung sowie soziale Innovation und sozialer Wandel. Die Psychologin und Sozio login beschäftigt sich insbesondere mit Strategien zur Förderung nachhaltiger Produktions und Konsumsysteme. JaegerErben leitet die Nachwuchsgruppe »Obsoleszenz als Herausforderung für Nachhaltigkeit«. Das gemeinsame Team der Technischen Universität (TU) Berlin und des Fraunhofer Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM ent wickelt Strategien für eine nachhaltigere Produktions und Konsumpraxis in der Elektronik. Das Phänomen der Obso leszenz mit zu kurzen Nutzungs und Lebensdauern von Elektronikgeräten hat sozial, wirtschafts, ingenieurs und rechtswissenschaftliche Perspektiven.

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Menschen in der Forschung Dr.Ing. Anna Hilsmann Ingenieurin | Leiterin der Gruppe »Computer Vision & Graphics« am Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI in Berlin »Die Arbeit macht mir sehr viel Spaß hier«, betont Anna Hilsmann, Gruppenleiterin »Computer Vision & Graphics« am Fraunhofer HHI. Sie erforscht innovative Ideen im Bereich Bild, Video und Szenenanalyse und kombiniert Methoden von Machine Learning, Computer Vision, Computer Graphics und Visual Computing, um neue Lösungen für Anwendungen in Multimedia, Industrie, Augmented Reality sowie für Sicherheit und Medizintechnik zu entwickeln. 2020 kamen neue Vor haben hinzu: Anna Hilsmann gewann ein Förderprojekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Bereich der Künstlichen Intelligenz (KI) über 1,6 Mio €. Damit wird sie mit ihrer Gruppe neue modellbasierte DeepLearningAnsätze im Bereich Computer Vision erforschen. Hierbei werden klassische modellbasierte Methoden mit neuronalem Lernen verknüpft, damit die Algorithmen physikalische Einschränkungen und kausale Zusammenhänge berücksichtigen. Für dieses KIProjekt überwiegend weibliche wissenschaft liche Nachwuchskräfte zu gewinnen stelle eine Herausforde rung dar, berichtet die Forscherin. Gleichzeitig sei es ihr eine Herzensangelegenheit. Hilsmann selbst wurde 2016 mit dem ARD/ZDFFörderpreis Frauen + Medientechnologie geehrt, 2020 war sie unter den Kandidatinnen für den »Digital Female Leader Award«. Grundlage solcher Ehrungen als Forsche rin sind ihre ausgezeichneten Arbeiten: mehrere Best Paper Awards; 2015 erhielt sie für ihre Dissertation den Wissen schaftspreis des Vereins Berliner Kaufleute und Industrieller (VBKI). »Wenn es um Anwendungen in der Medizin geht, fühlt sich Forschung noch sinnvoller an«, findet Anna Hilsmann. Als Kind erhielt eine Freundin nach ihrer TumorOP eine Oberschenkel Prothese. Damals wollte sie innovative Prothesen entwickeln, die über Nervenenden gesteuert werden. Später hat sich Anna Hilsmann für ein Studium der Elektro und Informationstechnik an der RWTH Aachen entschieden, weil dort dieser Studien gang mit Schwerpunkt Medizintechnik angeboten wurde. Danach folgte ihre Diplomarbeit bei Philips Research, es ging um ComputertomographieAufnahmen der Lunge und das Verfolgen von Tumoren bei Atembewegungen. Dies lenkte ihr Interesse auf Forschung im Bereich Computer Vision und Machine Vision. So kam sie ans Fraunhofer HHI. Dort kann sie Forschung betreiben und gleichzeitig innovative Anwendungen entwickeln – auch in der Medizintechnik. Die Projekte der Gruppe sind vielfältig. So befasst sich ihr Team auch mit der Modellierung und realitätsnahen Animation von Menschen. »Die Computergraphik ist bereits sehr gut darin, photorealistische Menschen zu generieren, aber bisher ist die Wahrnehmung durch den Nutzer in die Interaktion noch nicht einbezogen.« Um das zu ändern, will Anna Hilsmann zusam men mit einem Neurowissenschaftsteam vom MaxPlanckIns titut für Kognitions und Neurowissenschaften ein Forschungs projekt zu Avatarbasierter Übersetzung von Gebärdensprache starten. Von den Möglichkeiten ihrer Arbeit ist sie begeistert: »Der Bereich Computer Vision and Graphics fasziniert mich, weil ich darin die ideale Kombination von Informatik, Mathematik, aber auch Kunst und Psychologie sehe. Die Kreativität auf diesem Gebiet hat immer noch etwas Magisches an sich.« 118

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Menschen in der Forschung Dr. rer. nat. Sergiy Yulin Ingenieur | Senior Principle Scientist am Fraunhofer-Institut für Optik und Feinmechanik IOF in Jena Schichtdicken zu fertigen, war das ein außergewöhnlicher Meilenstein. Doch wenige Jahre später schon schien das EUV Experiment kurz vor dem Scheitern zu stehen – vor allem weil die verfügbaren EUV-Lichtquellen nicht leistungsfähig genug waren, um Licht mit Wellenlängen von 13,5 Nanometern zu erzeugen. Unternehmen verloren das Interesse, auch Yulins Forschung lief auf Sparflamme. Heute sagt der ausgewiesene Experte, der in Fachkreisen höchstes Ansehen genießt, 30 Jahre Forschung mit Rück schlägen und Erfolgen wären für eine Technologie dieser Komplexität und für einen Forscher in seinem Bereich letzt lich gar nicht so ungewöhnlich. Schließlich gab es viele kleine Innovationsschritte, die wichtig waren auf dem Weg zur Serienreife. Was ihn an der Arbeit mit EUVLicht immer fasziniert hat, ist das riesige Anwendungspotenzial. Es lässt sich nicht nur für die lithographische Chipherstellung nutzen. Auch in der Mikroskopie im sogenannten Wasserfenster, in der Weltraumbeobachtung oder der Spektroskopie im EUV Spektralbereich kann es neue Einblicke in noch unbekannte Sphären eröffnen. Dieses Potenzial will Yulin weiter nutzen. Und so entwickelt der leidenschaftliche Beachvolleyballer Jahr für Jahr immer leistungsstärkere Optiken, die in renommierten Forschungseinrichtungen auf der ganzen Welt zu finden sind. Für ein Highlight im Jahr 2020 sorgte Dr. Sergiy Yulin vom Fraunhofer IOF. Gemeinsam mit seinen Kollegen von ZEISS und TRUMPF erhielt er den renommierten Deutschen Zukunfts preis für ein revolutionäres Verfahren der Chipfertigung (siehe S. 109). Dass die EUVLithographie heute serienreif ist, hat sie fast 30 Jahren Forschung zu verdanken. Und Dr. Sergiy Yulin ist ein Pionier der ersten Stunde. Zeit seines Forscherlebens widmete er sich der Beschichtung von Hochleistungsoptiken für den extremen Spektralbereich des Lichts. Die hochreflek tierende Spiegelbeschichtung ist neben einer leistungsstarken Laserquelle (TRUMPF) und präzisen Projektionsoptiken (ZEISS) ein neuralgischer Punkt für den Erfolg der Technologie. Dafür bringt Yulin mit seinem Team in einer von ihm entwickelten Beschichtungsanlage mehr als 100 Nanoschichten von Molybdän und Silizium, die exakt die gleiche Dicke haben müssen, auf die Spiegel von ZEISS auf – eine immense tech nologische Herausforderung. Für den Ingenieur begann der Weg zum Erfolg schon 1983. Während des Studiums in seiner Heimat, der Ukraine, sowie der anschließenden Promotion an der KarasinUniversität Charkiw beschäftigt sich der Wissenschaftler mit der perfek ten Schichtzusammensetzung der Spiegeloptiken. Theore tisch – denn zu dieser Zeit gab es noch keine Anlagen, mit denen die nötige Präzision der Spiegelschichten möglich war. Also fing er in den 90er-Jahren an, eine zu bauen. Sein Erfolg sprach sich in der WissenschaftsCommunity herum und ein Ruf nach Jena ans Fraunhofer IOF folgte. Mittlerweile gibt es seine »Nessy«Anlage in der dritten Generation. Sie wird noch heute vom Institut und von Projektpartnern genutzt. Als es 2009 gelang, mit Nessy 2 den ersten EUVKollektorspiegel mit einem Durchmesser von 66 Zentimetern und äußerst präzisen 121

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Menschen in der Forschung Prof. Dr. Julia C. Arlinghaus Wirtschaftsingenieurin | Leiterin des Fraunhofer-Instituts für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF in Magdeburg | Lehrstuhlinhaberin für Produktionssysteme und -automatisierung an der Otto-von-Guericke- Universität Magdeburg Als Kind träumte Julia Arlinghaus vom Fliegen und wollte Pilotin werden. Als nach dem 11. September 2001 viele Flug gesellschaften ihre Ausbildungsprogramme herunterfuhren, musste ein neuer Plan her. Sie fand ihn in der Verbindung von Maschinenbau und Betriebswirtschaft und studierte Wirt schaftsingenieurwesen. Heute ist die Forscherin froh über die Bandbreite von wirtschaftlichem und technischem Verständnis, die ihr das Studium vermittelte: Das war eine wichtige Voraus setzung für ihre heutige Arbeit. Seit 2019 ist Julia Arlinghaus als Institutsleiterin für 200 Mitarbeitende sowie die strategische Ausrichtung und den wirtschaftlichen Erfolg des FraunhoferInstituts für Fabrik betrieb und automatisierung IFF verantwortlich. Ihre Mission: die Wertschöpfung in Deutschland und SachsenAnhalt zu stärken. Als Professorin für Produktionssysteme und auto matisierung lehrt sie – nach einer W3Professur für das Management von Industrie 4.0 an der RTWH Aachen – heute zudem an der Universität Magdeburg. Die Kombination ist für sie perfekt: »So kann ich Erkenntnisse aus der Universität direkt in Projekten am Institut umsetzen.« Ihre Diplomarbeit schrieb die gebürtige Bremerin 2007 über die Organisation von Fabriken nach dem Vorbild von Bienenschwärmen an der Tokyo University, Japan. In St. Gallen promovierte sie über Lieferkettenmanagement. Nach einer Beratertätigkeit bei Porsche entschied sie sich für die wissen schaftliche Laufbahn. An der Jacobs University Bremen, wo sie als Professorin für die Optimierung von Produktions und Logistiknetzwerken lehrte, traf sie auf viele Studierende aus Entwicklungsländern. Sie waren brennend interessiert an neuen Produktionstechniken und Logistikprozessen – vor 122 allem um die schlecht entwickelten Infrastrukturen in ihren Heimatländern, wie Wasserversorgung und Stromnetze, zu modernisieren. Seitdem lässt Julia Arlinghaus das Thema »Frugal Engineering«, die Übertragung technologischen Wissens auf Strukturen in Entwicklungsländern, nicht mehr los. Heute ist die Forscherin Mitglied im Nachhaltigkeitsbeirat der FraunhoferGesellschaft, wo sie für dieses Anwendungsfeld sensibilisieren will. An ihrer Arbeit bei Fraunhofer schätzt die Institutsleiterin neben der unmittelbaren Nähe zur Industrie vor allem die Themenvielfalt. Von Robotern für die Flugzeugproduktion bis zu Systemen für eine mobile intensivmedizinische Versorgung – manchmal ist sie selbst überrascht von dem vielseitigen Poten zial ihres Instituts, sagt sie. Am Wachstumskurs des Fraunhofer IFF arbeitet die 37Jährige unablässig: Kürzlich führte sie den neuen Bereich Geschäftsmodellinnovation ein, der ortsan sässigen Unternehmen bei der Entwicklung und Einführung neuer Geschäftsmodelle helfen soll. Zudem möchte sie das Thema energieeffiziente Produktion stärken und mit dem Bau eines neuen Technikums, der »Elbfabrik«, für die Öffentlichkeit einen Demonstrationsraum zum Ausprobieren und Erleben von Forschung einrichten. Trotz großer Pläne für ihr Institut schafft Julia Arlinghaus als Mutter eines kleinen Sohnes den Spagat zwischen Familie und Beruf. In der wenigen Freizeit ist Sport ihr größtes Hobby. Vor allem das Reiten bringt sie ihrem Kindheitstraum etwas näher: »Wenn ich mit meinem Pferd übers Feld galoppiere, ist das fast wie fliegen.«

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Menschen in der Forschung Prof. Dr. Christian Brecher Maschinenbauingenieur | Leiter des Fraunhofer-Instituts für Produktions- technologie IPT in Aachen | Inhaber des Lehrstuhls für Werkzeugmaschinen am Werkzeugmaschinenlabor der RWTH Aachen »Ein Maschinenbauer muss alles anfassen.« Diese Besonderheit seiner künftigen Profession zeigte sich bei Christian Brecher schon früh. Als Jugendlicher beschäftigte er sich bis in die Nacht hinein mit technischen Fragestellungen. Und auch heute noch begeistert sich der Ingenieur für praktische Arbeiten im privaten Umfeld. »Ich würde sehr gerne noch mehr machen, wenn ich die Zeit dazu hätte«, sagt der Leiter des Fraunhofer IPT. Etwas zu schaffen, Maschinen tatsächlich zu bauen – darauf legt er auch an seinem Institut besonderen Wert. »Das ist die Königsdisziplin«, betont er. Damit das möglich ist, arbeiten Experten aller nötigen Fachrichtungen am Fraunhofer IPT zusammen. Erst unlängst erhielt das Institut den Auftrag, eine Maschine zur Herstellung besonders präziser Strukturen zu entwickeln und zu bauen. Für Christian Brecher ein Anlass, sich selbst in den Konstruktionsprozess einzuschalten und gemeinsam mit dem Kollegium die Pläne zu studieren. »Wenn so ein Prototyp dann funktioniert, dann ist das schon ein besonders schöner Moment«, betont er mit Freude. Christian Brecher studierte Maschinenbau an der RWTH Aachen, war von 1995 bis 2001 als wissenschaftlicher Mit arbeiter und Oberingenieur in der Abteilung Maschinentechnik am Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen tätig und promovierte an der Fakultät für Maschinenwesen. Zu Fraunhofer kam er im Jahr 2004. Damals leitete er bei einem WerkzeugmaschinenUnternehmen den Gesamtbereich Kons truktion und Entwicklung. »Ich war glücklich in der Industrie«, erzählt der Wissenschaftler. Als er aber das Angebot erhielt, die Nachfolge von Prof. Dr. Manfred Weck anzutreten und Mitglied des Direktoriums am WZL und am Fraunhofer IPT zu werden, zögerte er nicht. »Ich wusste, diese Chance bekommst du nur einmal im Leben«, erinnert er sich. Am Institut übernahm er die Leitung der Abteilung Produktionsmaschinen. Von 2015 bis 2017 war er stellvertretender Institutsleiter, seit Januar 2018 leitet er das Fraunhofer IPT. Ein Thema, mit dem sich Christian Brecher als Wissenschaftler besonders beschäftigt, ist das Internet in der Produktion – die Digitalisierung und Vernetzung aller Produktionsvorgänge. Hierbei gilt es, die vielen Daten aus dem Herstellungsprozess zu nutzen, um daraus Wissen, neue Geschäftsmodelle und so letztlich Mehrwerte zu generieren, umreißt der Forscher die Aufgabenstellung. Auch in zentralen Zukunftsfragen könne seine Branche wichtige Impulse setzen: Wie erreichen wir verantwortungsvoll und wirtschaftlich die erforderliche Nach haltigkeit? »In der Produktion zeigen wir, was machbar ist und wie es geht«, sagt Christian Brecher. Für ihn stehen dabei Mobilitäts und Energiespeicherthemen im Fokus. So lautet eine der Aufgaben, Produktionstechniken zur kostengünstigen Herstellung von LithiumIonenBatterien sowie von Brenn stoffzellensystemen bei hoher Qualität und hoher Stückzahl zu entwickeln. Seine knappe Freizeit verbringt der FraunhoferForscher am liebsten mit seiner vierköpfigen Familie, z. B. beim Tennis, beim Hochseilklettern mit seinem Sohn sowie bei Wanderausflügen und Fahrradtouren mit der gesamten Familie im Dreiländereck. 125

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Menschen in der Forschung Maria Kuzikov Molecular Life Sciences M Sc | Mitarbeiterin am Fraunhofer-Institut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP, Institutsteil ScreeningPort, in Hamburg Ende November 2020 hatte die zweite CoronaWelle Europa im Griff. In dieser Zeit wurde auch eine Publikation zur Ver öffentlichung im Fachjournal ACS Pharmacology & Transla tional Science eingereicht – mit Maria Kuzikov als Erstautorin. Die Studie »Identification of inhibitors of SARS-CoV-2 3CL-Pro enzymatic activity using a small molecule repurposing screen« hat besondere Bedeutung für die Molekularbiologin – persön lich und weil die Veröffentlichung im Rahmen eines EUweiten Förderprojekts zur Bekämpfung der CoronaPandemie erfolgt. 18 Forschungs und Industriepartner aus Europa arbeiten bei »Exscalate4CoV (E4C)« daran, in bereits verfügbaren Medika menten Wirkstoffe zu finden, mit denen COVID-19-Patienten besser behandelt werden können. Mit im Konsortium ist das Anfang 2021 eigenständig gewordene FraunhoferInstitut für Translationale Medizin und Pharmakologie ITMP, an dessen Hamburger Standort ScreeningPort Maria Kuzikov arbeitet. Dort verfügt man genau über jene Infrastruktur, die in einer Pandemie gefragt ist: eine Bibliothek aus 250 000 Molekülen, darunter die Fraunhofer ITMP Repurposing Collection mit 5600 Substanzen, automatisierte RoboterScreeningPlattformen und ein hochauflösendes automatisches Zell-Imaging-System für HighContentScreening. Eine zentrale Aufgabe des Projektteams mit Maria Kuzikov besteht darin, Substanzen zu finden, welche die Funktion von Proteinen des SARSCoV2Virus hemmen. Denn ist das Virus einmal in die Zelle eingedrungen, bringt es sie dazu, seine virale RNA abzulesen und die Vervielfältigung der SARSCoV2 Proteine und damit die Produktion neuer Viruspartikel zu starten. Die in der Studie gefundenen Inhibitoren geben nun Grund zur Hoffnung. 126 Für sie persönlich zeigen solche Studien, dass anwendungs orientierte Forschung funktioniert, sagt Maria Kuzikov. »Es freut mich, dass man als Molekularbiologin in der klinischen Forschung in Produktnähe kommen kann.« Damit kommt sie ihrem beruflichen Wunsch immer näher: Anwendungsbezogen und klinisch orientiert sollte ihre Tätigkeit in der Forschung sein, das hat sie sich seit Studienbeginn gewünscht. Im Alter von zwölf Jahren kam Maria Kuzikov mit ihren Eltern aus St. Petersburg nach Greifswald. Das Schulleben in Deutsch land empfand sie als recht einfach: wenig Hausaufgaben, leichter Stoff, nur fünf Tage Schule und sehr viele Freiheiten, etwa im Benehmen der Schüler. Mit der Wahl des interdiszi plinären Studiengangs »Molecular Life Science« konnte die Forscherin einiges von den Berufen ihrer Eltern – Facharzt und Ingenieurin – zusammenbringen. »Physiologie hatten wir in Lübeck gemeinsam mit Medizinstudierenden, Fächer wie Physik mit Studierenden der Medizinischen Ingenieurswissen schaften und Informatik mit angehenden Computational Life Scientists«, erinnert sie sich. Ihre Praktika hat sie so gewählt, dass sie Eindrücke sowohl bei Industrieunternehmen wie auch im akademischen Bereich gewinnen konnte. Am Hamburger ScreeningPort ist sie nach ihrem Praktikum und der anschlie ßenden Masterarbeit geblieben. An der Entwicklung eines Medikaments beteiligt zu sein, das Patienten zugutekommt, wäre ihr größtes Ziel. »Auch, wenn die Statistik sagt, dass nur eines von hundert erforschten Medi kamenten wirklich auf den Markt kommen kann!«

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Menschen in der Forschung Prof. Dr. rer. pol. Jakob Edler Diplom-Kaufmann | Promovierter Politikwissenschaftler | Geschäfts- führender Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für System- und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe | Professor für Innovationspolitik und Strategie am Manchester Institute of Innovation Research »Man muss mit 18 Jahren noch nicht genau wissen, was man will, solange man neugierig und offen ist«, findet Professor Jakob Edler, der selbst seine Karriere überhaupt nicht geplant hat. »Ich habe meinen Interessen folgend Chancenmanage ment betrieben und bin heute dort, wo ich mich am wohlsten fühle: an der Schnittstelle zwischen Innovationsforschung und Politikberatung«, sagt der gebürtige Kurpfälzer, der seit Oktober 2018 Geschäftsführender Institutsleiter des FraunhoferInstituts für System und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe ist. Fast 20 Jahre zuvor, im Mai 1999, fing er dort zunächst als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Forschungs und Innovationspolitik an – direkt im Anschluss an seine Promotion in Politikwissenschaften, die er summa cum laude abschloss. »Ich habe damals ganz bewusst die Entscheidung getroffen, anstatt eine de facto sechs Jahre DFG-finanzierte Postdoc- Stelle an der Universität anzunehmen, ans Fraunhofer ISI zu kommen. Die Spannung zwischen akademischen Ambitionen und Auftragsforschung habe ich schon immer als produktiv empfunden«, erklärt Professor Edler, dem man im Jahr 2004 zunächst die stellvertretende, zwei Jahre später dann die Leitung der Abteilung »Innovationssysteme und Politik« am Fraunhofer ISI übertrug. 2007 folgte Professor Edler dem Ruf ans Manchester Institute of Innovation Research (MIoIR), das er von 2011 bis 2018 leitete. Zwölf Jahre lebte er in England, das ihm in der Zeit so ans Herz gewachsen ist, dass er heute neben der deutschen auch die englische Staatsbürgerschaft besitzt. Nicht nur wegen seiner beiden Kinder besucht der DeutschBrite das Land regelmäßig. »Die Verbindungen zwischen Deutschland und England in der Innovationspolitik sind sehr spannend. Beide Länder können viel voneinander lernen«, meint Professor Edler, der als Politikberater in London interessante Einblicke in die Parlamente erhalten hat. In seiner heutigen Funktion berät Professor Edler zahlreiche Regierungen und Gremien sowie Entscheidungsträger aus Wirtschaft und Gesellschaft. Die FraunhoferGesellschaft mit ihren interdisziplinären Kompetenzen sieht er als »einen ganz wichtigen Akteur bei den notwendigen Transformationen in dieser immer komplexer werdenden Zeit. Ein Teil davon zu sein finde ich sehr spannend. Mit meinen Interessen und Qualifika tionen und den exzellenten und hoch motivierten Mitarbeiten den am Fraunhofer ISI habe ich den schönsten Job, den ich mir vorstellen kann.« Was ihn und sein Institut besonders umtreibt, ist die Frage, wie nachhaltige Transformationen in allen Lebens und Funktionsbereichen gelingen können. »Im Unterschied zu traditionellen Innovationsforschungsinstituten haben wir am Fraunhofer ISI durch die Beschäftigung mit Transformationen in den Bereichen Energie, Mobilität oder sonstigen Infrastruk turen schon immer die Wechselwirkung von Innovation und Systemtransformation im Blick. Es ist mein ureigenes Interesse, einen Beitrag zu notwendigen Systemtransformationen und deren soziale Auswirkungen zu leisten – in meiner Funktion als Forscher und als Führungskraft so vieler engagierter Mitarbei tenden«, so Professor Edler. 129

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Die Institute der FraunhoferGesellschaft werden von Wirtschaft und Politik als Keim zellen für Unterneh mensansiedlungen und gründungen geschätzt. Viele Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus FraunhoferInstituten machen sich mit hier erarbeitetem Know how selbstständig. Aus der Fraunhofer-Forschung I Unternehmen im Fraunhofer-Umfeld Arioso Systems GmbH Innovative Mikrolautsprecher Fremdsprachen brauchen wir in Zukunft nicht mehr lernen. Ein kleiner Knopf im Ohr, ein sogenanntes Hearable, wird uns bald jedes Gespräch simultan übersetzen. Einen entscheiden den Baustein dafür hat das FraunhoferInstitut für Photonische Mikrosysteme IPMS in Dresden entwickelt: ein innovatives Schallwandlerprinzip für miniaturisierte Kopfhörer. Mit der Ausgründung Arioso Systems wird die Entwicklung, Herstel lung und Vermarktung dieser Innovation vorangetrieben. Die kleinen und unauffälligen Hearables trägt man im Ohr und steuert sie mit Sprachbefehlen. Sie können in Zukunft viele Ein satzbereiche der Internetkommunikation übernehmen wie z. B. Übersetzungen, Bezahlfunktionen und andere sprachbasierte Dienste. Zentral ist jedoch, dass die enthaltenen elektronischen Komponenten sehr klein und sehr leistungsfähig sein müssen. Dies ermöglicht die Technologie Nanoscopic Electrostatic Drive (NED), eine Erfindung des Fraunhofer IPMS. Das neue Schallwandlerprinzip besitzt keine herkömmliche Membran mehr. Diese wurde in Streifen zerlegt und in Form einer Vielzahl von Biegebalken, ähnlich den Saiten einer Harfe, in einen MEMSSiliziumchip integriert. Vorteil der Silizium technologie ist die hohe Miniaturisierung. Dadurch nehmen die Komponenten im NEDLautsprecher nur wenig Volumen ein. Aufgrund des gewählten elektrostatischen Antriebs werden sie auch energieeffizienter als herkömmliche Systeme sein. Der Mikrolautsprecher bietet zudem eine sehr hohe Audioqualität. Die FraunhoferGesellschaft ist am Startup Arioso Systems beteiligt und hat die NEDTechnologie für das Anwendungs feld »Audio« exklusiv an Arioso Systems lizenziert. Zudem stellt das Fraunhofer IPMS seine Infrastruktur zur Entwicklung und zur Fertigung der NEDMikrolautsprecher in Kleinserien von mehreren Zehntausend Stück pro Jahr zur Verfügung. 131

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Unternehmen im Fraunhofer-Umfeld Clous GmbH CodeShield GmbH Virtuelles Netzwerk beschleunigt Konstruktionsprozess Smarte Sicherheitschecks für Cloud-Anwendungen Konstruktionsprozesse sind zeit und kostenaufwendig. Vor allem wenn, wie es üblich ist, die Schritte linear nacheinander abgearbeitet werden. Das FraunhoferSpinoff Clous organi siert die Zusammenarbeit bei Konstruktionsprozessen auf ganz neue Weise und ermöglicht Unternehmen damit schnelleres, flexibleres und effizienteres Engineering. Firewalls und Virenscanner schützen Software vor Angreifern. Doch immer häufiger reicht dies nicht aus. Gerade moderne CloudAnwendungen sind zunehmend Cyberangriffen aus gesetzt. Das Startup CodeShield hat einen Service entwickelt, der es möglich macht, die Sicherheit der CloudSoftware zu bewerten und Sicherheitslücken frühzeitig zu schließen. Im FraunhoferInstitut für Produktionsanlagen und Konstruk tionstechnik IPK in Berlin formten Claas Blume und Thomas Vorsatz bei einem StartupBootcamp aus ihrer Idee ein erstes belastbares Konzept. Im Rahmen des Programms AHEAD Company Building von Fraunhofer Venture arbeiteten sie an der finalen Entwicklung von Team-, Markt- und Produktreife grad und gingen 2020 als Clous auf den Markt. Das Ziel der ClousGründer ist es, die Vorteile der Plattform ökonomie im Engineering global nutzbar zu machen. Dazu löst Clous den Konstruktionsprozess in viele einzelne Projekt bausteine auf, die über intelligente Methoden miteinander ver bunden sind. An die Stelle der groben industriellen Fließ bandabfolge tritt bei Clous ein virtuelles Netzwerk aus Klein prozessen und interagierenden Akteuren nach dem Cloud Prinzip. Alle Teilprojekte sind permanent verknüpft, werden aneinander ausgerichtet und überwacht. Auf diese Weise laufen viele Arbeitsschritte nahezu parallel ab. Der größte Kostenfaktor für ein konstruierendes Unternehmen, die Zeit von der Idee bis zum erfolgreichen Prototypentest, reduziert sich somit auf einen Bruchteil. Ein weiterer Vorteil: Da Clous die Gesamtvorhaben in viele kleine Mikroprojekte zerlegt, können Unternehmen auch externe Ressourcen in den Konstruktionsprozess einbinden, ohne die komplette Entwicklung offenlegen zu müssen. So bleibt geistiges Eigentum geschützt, während nun auch externe Experten an innerbetrieblichen Innovationsprozessen teilnehmen können. Mittelfristig soll Clous so eine ganze Plattformökonomie werden, über die die gesamte Wert schöpfungskette von der Beschaffung bis zur Produktion abgewickelt werden kann. Clous konnte 2020 mit APX (Axel Springer Porsche GmbH & Co. KG) einen namhaften Investor gewinnen. Das Gründerteam, bestehend aus Manuel Benz, Andreas Dann, Dr. Johannes Späth und Prof. Dr. Eric Bodden, hat sich während seiner gemeinsamen Forschungsarbeit an der Fachgruppe von Prof. Bodden an der Universität Paderborn und dem Fraunhofer Institut für Entwurfstechnik und Mechatronik IEM kennenge lernt. Als Spinoff des Heinz Nixdorf Instituts, der Universität Paderborn und des Fraunhofer IEM startete CodeShield im April 2020. CodeShield hilft Entwicklern, Sicherheitslücken in ihrer Cloud-Software zu finden und zu schließen. Dazu bietet CodeShield eine interaktive Visualisierung von der entwickelten Software, deren Architektur und des Datenflusses innerhalb der Cloud. Mithilfe einer integrierten Sicherheitsüberprüfung können Entwickler so schnell kritische Sicherheitslücken identi fizieren und beheben. CodeShields Technologie basiert auf der gemeinsamen Forschung der Gründer im Bereich ITSecurity und CodeAnalyse, die es erstmals möglich macht, bekannte und bisher unentdeckte Schwachstellen im Programmcode präzise und effizient aufzudecken. Kurz bevor SAP und Telekom im Sommer die CoronaWarn App herausbrachten, unterzog das Gründerteam diese einem Test. Der Quellcode war bereits veröffentlicht und CodeShield startete seine Analyse. Und tatsächlich, zwei Sicherheits lücken lösten Alarm aus. Eine davon wurde von der CodeShieldAnalyse als besonders relevant eingestuft. Das Team informierte SAP umgehend über die Ergebnisse und Risiken und ermöglichte den Entwicklern damit, die Sicherheitslücken noch vor dem Launch der App zu schließen. Die betroffene Bibliothek wurde umgehend ersetzt. Die Technologie hinter CodeShield wurde 2019 mit dem Ernst Denert Software Engineering Award ausgezeichnet. Code Shield wird gefördert durch das europäische Förderprogramm STARTUP transfer.NRW und das Programm StartUpSecure des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. 132

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Aus der Fraunhofer-Forschung I Unternehmen im Fraunhofer-Umfeld Threedy GmbH Wiferion GmbH 3D-Konstruktionsdaten optimal einsetzen Mobile Transportsysteme berührungslos mit Energie versorgen 3DModelle – nichts geht mehr ohne sie. Doch der Einsatz von Konstruktionsdaten ist schwierig und aufwendig. Einfache Visualisierung und komplexe MixedRealityAnwendungen erfordern viel Speicher und Rechenpower, schnelle Internet verbindungen, kompatible Software und vieles mehr. Das FraunhoferInstitut für Graphische Datenverarbeitung IGD hat eine Lösung entwickelt, die all diese Hürden überwindet. Die Vermarktung dieser Plattform mit Namen »instant3Dhub« ist Ziel der FraunhoferAusgründung Threedy GmbH. Instant3Dhub stellt CADDaten wie Konstruktions und Mon tagepläne dar und ermöglicht weiterführende Berechnungen für deren Anwendungen. Damit unterstützt die Plattform Ingenieure, Techniker oder Monteure beispielsweise bei der Entwicklung neuer Prototypen oder bei der Wartung von Geräten. Derartige Softwarelösungen sind im Automobil, Luft / Raumfahrt und Energiesektor oder auch im Building Information Modeling im Einsatz. Die vier Gründer Christian Stein (CEO), Johannes Behr, Maik Thöner und Sascha Räsch haben bereits eine Vielzahl von Anwendungsszenarien in der Fertigung erfolgreich demonstriert oder gemeinsam mit Kunden umgesetzt. Die Technologie ermöglicht die Nutzung beliebig großer Datensätze über alle Anwendungs und Geräteklassen hinweg, direkt vernetzt mit Businessdaten und Sensoren. Durch in telligente Verteilung der Berechnungen können komplexe Modelldaten selbst auf Geräten mit geringer Leistung ver wendet werden. So werden beispielsweise nur die tatsächlich sicht baren Geometrieteile geladen und gerendert, was die Darstellung beschleunigt und selbst bei niedrigen Bandbreiten interaktive Anwendungen ermöglicht. Das Unternehmen konnte zur Markteinführung 2020 Start kapital in Höhe von 1,8 Mio € sammeln. Die Investorengruppe wird vom Industrial Technologies Fund von btov Partners in Verbindung mit dem HighTech Gründerfonds (HTGF) und Fraunhofer geführt. Wie bringt man die Energiewende in Wirtschaft und Industrie voran? Indem man Batteriesysteme so praktisch und effizient macht, dass fossile Energien nicht mehr infrage kommen. Das ist der Ansatz von Wiferion in Freiburg. Die vier Gründer haben sich am FraunhoferInstitut für Solare Energiesysteme ISE bei einem Forschungsprojekt zum induk tiven Laden von EAutos kennengelernt. Das Team von Florian Reiners, Benriah Goeldi, Johannes Tritschler und Johannes Mayer beschloss, mit dieser Technologie den großen Markt der mobilen Industrieroboter zu erschließen und entwickelt kabel lose Ladesysteme für Akkus in mobilen Transportsystemen. Sie erhielten 2017 den »Freiburger Innovationspreis« und beleg ten im Businessplanwettbewerb »CyberOne Hightech Award BadenWürttemberg« im Branchenschwerpunkt Industrielle Technologien den 1. Platz. 2020 erhielt Wiferion die Auszeich nung IFOY Award 2020 Startup of the Year und das Lade system etaLINK wurde mit dem LogiMAT und dem Handling Award als »Bestes Produkt« des Jahres ausgezeichnet. Wiferion entwickelt und vertreibt induktive Schnellladesys teme für industriell genutzte Elektrofahrzeuge und mobile Roboter. Das Laden funktioniert über ein magnetisches Wechselfeld. Der Wirkungsgrad der berührungslosen Über tragung entspricht dem hochwertiger Kabelverbindungen. Der Ladevorgang beginnt automatisch, sobald das Fahrzeug den Ladepunkt erreicht. Es gibt keine Unterbrechungen des Arbeitsablaufs, da das Laden in den Prozess integriert ist. So können industrielle E-Fahrzeuge effizient und ohne Unter brechung betrieben werden. Kunden von Wiferion sind Hersteller von mobilen Robotern, Flurförderfahrzeugen und fahrerlosen Transportsystemen wie KUKA und Magazino. Zudem sind viele weitere Anwendungs felder außerhalb der Logistik denkbar in Landwirtschaft, Schifffahrt und natürlich Elektromobilität. Die Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISE wurde kürzlich vertieft: Gemeinsam arbeitet man an neuen Speichersystemen, Batteriedesigns, Batteriemanagementsystemen und Prototypen für die saubere Energieversorgung von Staplern und fahrer losen Transportstemen (AGVs) in der Industrie. 133

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Finanzen Bilanz zum 31. Dezember 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020 . . . . . . . . . . . . . . . 138 Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung . . . . . . . . . . . . 140 Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 Auszüge aus dem Anhang 2020 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers . . . . . . . . . . . 149 135135

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Finanzen I Bilanz zum 31. Dezember 2020 Bilanz zum 31. Dezember 2020 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München AKTIVA A. Anlagevermögen I. Immaterielle Vermögensgegenstände 1. Konzessionen, gewerbliche Schutzrechte und ähnliche Rechte und Werte 2. Geleistete Anzahlungen II. Sachanlagen 1. Grundstücke, grundstücksgleiche Rechte und Bauten einschließlich der Bauten auf fremden Grundstücken 2. Technische Anlagen und Maschinen 3. Andere Anlagen, Betriebs- und Geschäftsausstattung 4. Geleistete Anzahlungen und Anlagen im Bau III. Finanzanlagen 1. Anteile an verbundenen Unternehmen 2. Beteiligungen 3. Wertpapiere des Anlagevermögens 4. Sonstige Ausleihungen B. Umlaufvermögen I. Vorräte 1. Unfertige Leistungen – erhaltene Anzahlungen 2. Geleistete Anzahlungen 494.664.837,08 – 408.822.141,87 II. Forderungen und sonstige Vermögensgegenstände 1. Forderungen aus Lieferungen und Leistungen 2. Ausgleichsansprüche und Forderungen an Bund und Länder a) aus der institutionellen Förderung b) aus Projektabrechnungen 104.249.165,80 einschließlich Aufträgen 226.995.753,47 c) wegen Pensions- und Urlaubsrückstellungen 85.405.400,00 3. Forderungen gegen verbundene Unternehmen 4. Sonstige Vermögensgegenstände III. Sonstige Wertpapiere IV. Kassenbestand, Bundesbankguthaben und Guthaben bei Kreditinstituten C. Rechnungsabgrenzungsposten Treuhandvermögen 136 2020 in € 2020 in € 2020 in € Vorjahr in T€ 46.368.802,64 2.408.413.584,98 11.369.614,64 34.999.188,00 1.296.790.603,25 570.624.251,09 47.846.407,24 493.152.323,40 92.782,82 9.010.126,41 8.522.163,36 127.500,00 17.752.572,59 2.472.534.960,21 85.842.695,21 – 201.246.213,68 85.842.695,21 416.650.319,27 10.586.537,85 128.418.930,34 756.902.001,14 440.610.674,21 100.210.716,58 1.383.566.087,14 87.124.251,84 3.943.225.299,19 23.017.887,63 16.705 33.440 50.145 1.237.237 494.798 45.299 472.927 2.250.261 93 8.487 9.153 515 18.248 2.318.654 455.865 – 380.345 75.520 25 75.545 216.125 103.003 204.330 80.601 387.934 116 122.418 726.593 415.312 91.340 1.308.790 80.942 3.708.386 21.820

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Finanzen I Bilanz zum 31. Dezember 2020 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München satzungsgemäße Zwecke Zuwendungen Jahresergebnis Entnahme Einstellung PASSIVA A. Eigenkapital I. Vereinskapital Vortrag II. Rücklagen für satzungsgemäße Zwecke Vortrag B. Sonderposten 1. Rücklage aus Lizenzerträgen für 2. Zuwendungen zum Anlagevermögen 3. Zur Finanzierung des Umlaufvermögens verwendete 4. Barwert Teilzahlungen aus Patentverkauf 5. Zur Finanzierung von Restrukturierungen C. Rückstellungen 1. Rückstellungen für Pensionen und ähnliche Verpflichtungen 2. Sonstige Rückstellungen D. Verbindlichkeiten 1. Verbindlichkeiten aus Lieferungen und Leistungen 2. Noch zu verwendende Zuschüsse von Bund und 3. Verbindlichkeiten gegenüber verbundenen Unternehmen 4. Sonstige Verbindlichkeiten E. Rechnungsabgrenzungsposten Ländern a) aus der institutionellen Förderung b) aus Projektabrechnungen (davon aus Steuern: Mio € 9; Vorjahr: Mio € 22) 2020 in € 15.339.755,19 47.512,24 15.875,00 – 2.950,00 204.528.469,18 108.061.881,17 2020 in € 15.387.267,43 18.825,00 415.508.285,76 2.460.606.390,82 324.710.639,34 53.577.122,02 25.000.000,00 8.805.400,00 190.201.664,01 100.403.673,14 312.590.350,35 186.431,44 31.626.826,31 2020 in € 15.406.092,43 3.279.402.437,94 199.007.064,01 444.807.281,24 4.602.423,57 3.943.225.299,19 Vorjahr in T€ 15.288 52 15.340 1.224 1.211 3 16 15.356 415.508 2.305.946 265.214 64.410 – 3.051.078 9.101 187.408 196.509 110.589 194.121 99.789 293.910 651 35.579 440.729 4.714 3.708.386 Treuhandverbindlichkeiten 23.017.887,63 21.820 137

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Finanzen I Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020 Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München 2020 in € 2020 in € 2020 in € Vorjahr in T€ 1. 1.1 1.2 Erträge aus institutioneller Förderung Bund Länder 1.013.631.336,16 162.298.301,93 1.175.929.638,09 Eigene Erträge Erlöse aus Forschung und Entwicklung 2. 2.1 2.1.1 Bund: Projektförderung Aufträge 2.1.2 Länder: Projektförderung Aufträge 2.1.3 Industrie, Wirtschaft und Wirtschaftsverbände 2.1.4 Einrichtungen der Forschungsförderung und Sonstige 2.2 Sonstige Erlöse Summe Umsatzerlöse Erhöhung des Bestandes an unfertigen Leistungen 2.3 2.4 Andere aktivierte Eigenleistungen 2.5 2.6 2.7 Sonstige betriebliche Erträge Erträge aus Beteiligungen Sonstige Zinsen und ähnlich Erträge Summe Zuwendungen und eigene Erträge Zuwendungen zum Anlagevermögen Veränderung der Sonderposten Rücklage aus Lizenzerträgen für satzungsgemäße Zwecke 3. 3.1 3.1.1 Einstellung 3.1.2 Verbrauch 3.2 3.2.1 Einstellung (betrifft Investitionen) 3.2.2 Auflösung (betrifft Abschreibungen) 3.3 3.4 Zur Finanzierung des Umlaufvermögens verwendete Zuwendungen Zur Finanzierung von Restrukturierungen Einstellung 593.074.459,03 17.979.343,00 215.690.829,76 2.266.857,81 662.416.338,02 132.128.176,79 1.623.556.004,41 8.208.451,83 38.799.499,23 7.060.969,92 34.744.813,43 2.107.175,47 1.525.738,35 – 13.090.684,99 13.090.684,99 – 475.309.639,44 310.052.039,22 – 59.497.075,90 – 25.000.000,00 846.647 157.684 1.004.331 594.857 22.603 183.247 1.874 724.417 166.616 1.693.614 6.528 1.631.764.456,24 1.700.142 8.884 8.964 33.992 1.803 2.001 55.644 2.760.117 – 39.358 8.758 – 481.059 291.470 – 62 – – 220.251 84.238.196,40 2.891.932.290,73 – 249.754.676,12 4. Für die Aufwandsdeckung zur Verfügung stehende Zuwendungen und eigene Erträge 2.642.177.614,61 2.539.866 138

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Finanzen I Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München Soziale Abgaben und Aufwendungen für Sonstige betriebliche Aufwendungen Wertpapiere des Umlaufvermögens Zinsen und ähnliche Aufwendungen und Entwicklungsleistungen Personalaufwand davon für Altersversorgung: € 63.801.910,34 (Vorjahr: T€ 60.605) Vermögensgegenstände des Anlagevermögens und Sachanlagen Altersversorgung und für Unterstützung Übertrag 5. Materialaufwand 5.1 Aufwendungen für Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffe 5.2 Aufwendungen für bezogene Forschungs- 6. 6.1 Gehälter 6.2 7. Abschreibungen auf immaterielle 8. 9. Abschreibungen auf Finanzanlagen und auf 10. Summe der Aufwendungen 11. 12. 13. 14. 15. Entnahme aus den Rücklagen Einstellung in die Rücklagen Jahresergebnis Zuführung zum Vereinskapital Jahresüberschuss (Vj.: Jahresfehlbetrag) 2020 in € 202.906.017,43 223.937.646,05 1.268.900.660,50 282.525.190,07 2020 in € 426.843.663,48 1.551.425.850,57 309.117.320,28 347.470.036,29 6.831.202,38 439.079,37 2020 in € 2.642.177.614,61 2.642.127.152,37 50.462,24 – – 2.950,00 47.512,24 – 47.512,24 – Vorjahr in T€ 2.539.866 201.661 204.510 406.171 1.199.381 265.919 1.465.300 288.293 372.523 8.067 668 2.541.022 –1.156 1.211 –3 52 – 52 – 139

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Finanzen I Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung Erträge / Einnahmen Erträge/Einnahmen aus institutioneller Förderung aus Forschung und Entwicklung aus sonstigen Erlösen Erhöhung des Bestandes an unfertigen Leistungen Andere aktivierte Eigenleistungen Sonstige betriebliche Erträge Einnahmen- und Ausgabenrechnung Veränderung der Sonderposten Zuwendungen zum Anlagevermögen Einstellung in den Sonderposten (betrifft Investitionen) Auflösung des Sonderpostens (betrifft Abschreibungen) Zur Finanzierung des Umlaufvermögens verwendete Zuwendungen Zur Finanzierung von Restrukturierungen Veränderung der Ausgleichsansprüche wegen Pensions- und Urlaubsrückstellungen Finanzvolumen Leistungs- rechnung in € 1.171.125.238,09 1.664.499.273,88 4.388,24 7.060.969,92 44.092.468,35 2.886.782.338,48 – 59.497.075,90 4.804.400,00 2.832.089.662,58 Vereins- vermögen in € 345.552,25 19.847,81 365.400,06 Überleitungs- posten in € 4.804.400,00 – 40.943.269,47 8.204.063,59 38.799.499,23 –6.060.293,35 – 475.309.639,44 310.032.191,41 – 25.000.000,00 – 4.804.400,00 – 190.277.448,03 Gewinn- und Verlustrechnung in € 1.175.929.638,09 1.623.556.004,41 8.208.451,83 38.799.499,23 7.060.969,92 38.377.727,25 – 475.309.639,44 310.052.039,22 – 59.497.075,90 – 25.000.000,00 2.642.177.614,61 140

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Finanzen I Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung Aufwendungen/Ausgaben Aufwendungen/Ausgaben Materialaufwand Personalaufwand Abschreibungen auf Anlagevermögen Sonstige betriebliche Aufwendungen Aufwand lt. Gewinn- und Verlustrechnung Veränderung der Sonderposten Zur Finanzierung von Restrukturierungen Investitionen (laufende Investitionen und Ausbauinvestitionen) Jahresüberschuss Finanzvolumen Leistungs- rechnung in € 388.032.423,44 1.565.211.388,43 378.536.211,27 25.000.000,00 475.309.639,44 2.759.712.788,89 Vereins - vermögen in € 51.094,66 640,00 167.966,08 95.237,08 50.462,24 365.400,06 Überleitungs- posten in € 38.760.145,38 – 13.786.177,86 308.949.354,20 – 23.891.130,31 – 25.000.000,00 – 475.309.639,44 – 190.277.448,03 Gewinn- und Verlustrechnung in € 426.843.663,48 1.551.425.850,57 309.117.320,28 354.740.318,04 2.642.127.152,37 50.462,24 2.642.177.614,61 141

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Finanzen I Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen Fraunhofer-Institut/-Einrichtung für Verbund IUK-Technologie Algorithmen und Wissenschaftliches Rechnen SCAI Angewandte Informationstechnik FIT Angewandte und Integrierte Sicherheit AISEC Bildgestützte Medizin MEVIS Digitale Medientechnologie IDMT Experimentelles Software Engineering IESE Graphische Datenverarbeitung IGD Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS Kognitive Systeme IKS Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE Offene Kommunikationssysteme FOKUS Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB Sichere Informationstechnologie SIT Software- und Systemtechnik ISST Techno- und Wirtschaftsmathematik ITWM Verkehrs- und Infrastruktursysteme IVI Geschäftsstelle IUK-Technologie IUK-GS Summe Verbund IUK-Technologie Ort Sankt Augustin Aufwendungen Betriebshaushalt 2020 in T€ 14.964,7 Investitionen 2020 in T€ 600,3 Erträge Projekt erträge 2020 in T€ 10.877,3 Zuwendungs- bedarf 1 2020 in T€ 4.687,7 Sankt Augustin 20.679,6 427,9 13.397,8 7.709,7 Garching 11.340,2 657,9 8.234,3 3.763,8 Bremen 11.306,0 122,4 7.318,7 4.109,7 Ilmenau, Oldenburg Kaiserslautern Darmstadt, Rostock Sankt Augustin 11.391,0 645,0 7.002,4 5.033,6 15.708,7 612,2 12.037,5 4.283,3 15.484,5 1.050,1 7.295,9 9.238,7 26.370,6 711,7 20.772,3 6.310,0 München 7.061,2 274,2 4.689,7 2.645,8 Wachtberg 9.609,5 104,6 7.313,8 2.400,2 Berlin 31.176,9 1.816,3 26.643,4 6.349,8 Karlsruhe, Ettlingen, Ilmenau, Lemgo Darmstadt 36.934,3 3.001,7 28.077,5 11.858,5 7.233,0 230,8 6.406,1 1.057,7 Dortmund 6.579,2 196,0 5.638,1 1.137,1 Kaiserslautern 31.102,7 1.914,4 21.369,1 11.648,1 Dresden 13.144,4 2.495,9 12.431,6 3.208,7 Berlin 272,6 13,2 152,6 133,2 270.359,1 14.874,6 199.658,2 85.575,4 1 Rundungen erfolgen anhand der Echtwerte. 142

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Finanzen I Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen Fraunhofer-Institut/-Einrichtung für Verbund Innovationsforschung – INNOVATION Arbeitswirtschaft und Organisation IAO Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT System- und Innovationsforschung ISI Informationszentrum Raum und Bau IRB Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie IMW Summe Verbund Innovationsforschung – INNOVATION Verbund Life Sciences Biomedizinische Technik IBMT Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB Individualisierte und zellbasierte Medizintechnik IMTE Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM Verfahrenstechnik und Verpackung IVV Zelltherapie und Immunologie IZI Summe Verbund Life Sciences Verbund Light & Surfaces Angewandte Optik und Feinmechanik IOF Lasertechnik ILT Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP Physikalische Messtechnik IPM Schicht- und Oberflächentechnik IST Werkstoff- und Strahltechnik IWS Summe Verbund Light & Surfaces 1 Rundungen erfolgen anhand der Echtwerte. Ort Stuttgart Euskirchen Karlsruhe Stuttgart Leipzig Aufwendungen Betriebshaushalt 2020 in T€ 38.414,6 2.688,4 27.350,2 8.180,8 9.095,4 Investitionen 2020 in T€ 1.281,6 469,3 743,5 72,0 310,3 Erträge Projekt erträge 2020 in T€ 31.964,1 2.297,5 20.170,2 2.297,9 5.689,6 Zuwendungs- bedarf 1 2020 in T€ 7.732,1 860,2 7.923,5 5.954,9 3.716,1 Sulzbach Stuttgart, Leuna Lübeck Aachen, Schmallenberg, Frankfurt am Main Hannover, Braunschweig, Regensburg Freising, Dresden Leipzig, Potsdam-Golm Jena Aachen Dresden Freiburg Braunschweig Dresden 85.729,4 16.273,0 26.468,8 2.876,8 880,8 2.959,9 62.419,4 12.085,7 19.736,0 26.186,8 5.068,1 9.692,8 3.319,3 1.175,7 3.557,5 937,5 41.370,2 35.728,7 3.323,1 3.873,9 31.763,2 27.429,4 12.930,2 12.173,3 26.917,9 3.029,4 20.449,5 9.497,8 40.277,9 3.867,1 30.079,1 14.066,0 190.355,8 39.682,7 41.326,3 24.142,9 21.234,3 13.290,1 28.437,3 168.113,7 19.110,0 11.741,6 6.238,4 1.443,8 1.248,4 417,1 3.535,3 24.624,6 145.100,3 38.960,6 29.464,0 19.781,3 11.113,5 7.231,4 19.308,9 125.859,6 64.365,6 12.463,7 18.100,7 5.805,4 11.369,2 6.475,8 12.663,8 66.878,6 143

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Finanzen I Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen Fraunhofer-Institut/-Einrichtung für Ort Verbund Mikroelektronik Angewandte Festkörperphysik IAF Elektronische Nanosysteme ENAS Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR Integrierte Schaltungen IIS Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI Photonische Mikrosysteme IPMS Siliziumtechnologie ISIT Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM Geschäftsstelle Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) Summe Verbund Mikroelektronik Verbund Produktion Additive Produktionstechologien IAPT Entwurfstechnik Mechatronik IEM Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik IGCV Großstrukturen in der Produktionstechnik IGP Materialfluss und Logistik IML Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK Produktionstechnik und Automatisierung IPA Produktionstechnologie IPT Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU Summe Verbund Produktion Freiburg Chemnitz Wachtberg Erlangen, Nürnberg, Dresden Erlangen Duisburg München Berlin, Goslar Dresden Itzehoe Berlin, Dresden Berlin Hamburg Paderborn Magdeburg Augsburg, Garching Rostock Dortmund, Hamburg Berlin Stuttgart Aachen Oberhausen, Sulzbach- Rosenberg Chemnitz Aufwendungen Betriebshaushalt 2020 in T€ 25.124,7 13.881,4 19.714,8 185.008,0 Investitionen 2020 in T€ 3.992,1 2.282,6 568,3 5.377,5 Erträge Projekt erträge 2020 in T€ 18.026,5 11.284,5 12.957,7 132.264,0 Zuwendungs- bedarf 1 2020 in T€ 11.090,4 4.879,4 7.325,5 58.121,5 28.320,3 1.113,1 20.375,3 9.058,1 45.792,5 16.348,3 59.958,8 48.842,2 22.058,3 37.587,9 2.135,7 2.815,5 973,7 3.961,1 2.379,1 2.899,3 1.221,6 6,5 21.535,9 9.451,3 50.838,5 36.425,8 17.474,5 28.507,3 1.641,9 27.072,1 7.870,7 13.081,4 14.795,6 7.483,2 10.302,2 500,3 504.773,1 27.590,4 360.783,2 171.580,3 9.161,8 12.446,1 18.585,4 16.984,6 10.091,9 35.154,5 17.311,2 62.351,3 30.051,4 50.287,5 3.166,2 599,4 547,9 3.429,8 1.035,8 1.752,2 1.485,1 4.311,0 1.205,7 3.584,5 5.508,0 9.982,3 13.763,1 15.212,4 7.517,3 28.366,9 12.703,2 48.477,0 21.506,6 40.866,4 6.820,1 3.063,3 5.370,2 5.201,9 3.610,3 8.539,7 6.093,1 18.185,2 9.750,4 13.005,6 45.972,3 308.397,9 5.039,7 26.157,2 30.467,8 234.371,0 20.544,2 100.184,0 1 Rundungen erfolgen anhand der Echtwerte. 144

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Finanzen I Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen Fraunhofer-Institut/-Einrichtung für Verbund Werkstoffe, Bauteile – MATERIALS Angewandte Polymerforschung IAP Bauphysik IBP Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF Chemische Technologie ICT, Teilinstitut für Polymertechnik Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik IEE Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI Keramische Technologien und Systeme IKTS Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM Silicatforschung ISC Solare Energiesysteme ISE Werkstoffmechanik IWM Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS Windenergiesysteme IWES Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP Geschäftsstelle Verbund MATERIALS V-MAT Summe Verbund Werkstoffe, Bauteile – MATERIALS Ort Potsdam-Golm Stuttgart, Holzkirchen Darmstadt Pfinztal, Karlsruhe Bochum Kassel Bremen, Dresden, Stade Braunschweig Dresden, Hermsdorf Freiburg Halle Mainz Würzburg, Bronnbach, Garching, Bayreuth Freiburg, Halle Freiburg Alzenau, Hanau Bremerhaven, Kassel Saarbrücken Darmstadt Aufwendungen Betriebshaushalt 2020 in T€ 25.040,3 29.350,1 Investitionen 2020 in T€ 3.437,5 1.553,2 Erträge Projekt erträge 2020 in T€ 15.778,9 19.210,0 Zuwendungs- bedarf 1 2020 in T€ 12.698,9 11.693,2 28.059,9 26.378,0 6.755,7 27.150,8 53.530,5 15.303,0 62.472,2 9.531,3 23.306,4 12.865,8 25.216,0 1.779,8 3.272,3 586,2 2.681,1 7.174,4 1.260,0 14.573,8 204,6 2.688,4 855,2 815,1 15.483,0 17.384,6 3.856,3 21.721,0 41.619,0 12.635,4 53.486,2 6.974,5 18.088,0 6.080,7 15.192,1 14.356,7 12.335,7 3.485,6 8.111,0 19.086,0 3.927,5 23.559,7 2.761,3 7.906,9 7.640,2 10.839,0 91.119,7 13.660,6 87.965,2 16.815,1 23.180,7 7.313,5 1.977,8 34,6 15.377,4 3.098,2 9.781,0 4.249,8 31.599,4 8.948,8 38.315,3 2.233,0 14.203,8 461,7 512.838,7 621,1 24,8 66.149,4 8.005,0 43,9 400.244,8 6.819,9 442,6 178.743,3 1 Rundungen erfolgen anhand der Echtwerte. 145

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Finanzen I Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen Ort München Sankt Augustin Stuttgart Ehningen Aufwendungen Betriebshaushalt 2020 in T€ 44.755,6 1.039,1 330,7 120.057,7 2.793,8 Investitionen 2020 in T€ 5.665,9 139,2 42,8 755,4 0,0 Erträge Projekt erträge 2020 in T€ 4.968,9 27,9 13,6 19.102,5 0,0 Zuwendungs- bedarf 1 2020 in T€ 45.452,5 1.150,4 359,8 101.710,6 2.793,8 Freiburg Pfinztal Wachtberg Wachtberg Freiburg Euskirchen 168.976,8 13.495,3 15.101,0 17.062,8 28.733,0 17.915,9 7.732,5 6.603,4 5.006,3 1.213,3 2.245,6 1.422,1 3.547,6 464,3 24.113,1 7.774,7 4.665,9 7.229,2 15.861,9 10.346,0 2.824,5 151.467,1 10.726,9 11.648,4 12.079,3 14.293,2 11.117,4 5.372,3 Ettlingen 22.898,3 2.565,1 16.649,2 8.814,2 Fraunhofer-Institut/-Einrichtung für Institute außerhalb von Verbünden Fraunhofer-Zentrale Institutszentrum Birlinghoven Institutszentrum Stuttgart Zentrale Kosten Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing Summe Institute außerhalb von Verbünden Zusätzliche Forschungsförderung 2 Verteidigungsforschung Angewandte Festkörperphysik IAF Chemische Technologie ICT, Teilinstitut für Chemische Energieträger Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR Kommunikation, Informationsverarbeitung und Ergonomie FKIE Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI Naturwissenschaftlich-Technische Trendanalysen INT Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB, Teilinstitut Ettlingen ATHENE Graphische Datenbearbeitung IGD Sichere Informationstechnologie SIT Forschungsfertigung Batteriezelle FFB Produktionstechnologie IPT, Institutsteil Münster Summe Zusätzliche Forschungsförderung Ausbauinvestitionen Leistungsrechnung Finanzvolumen Darmstadt Darmstadt 1.834,8 11.889,5 10.572,3 147.235,4 76,0 507,4 0,0 0,0 5,8 17.053,5 10.578,2 75.929,5 1.910,8 12.396,9 0,0 88.359,5 270.269,9 87.178,0 183.091,9 2.356.780,0 475.309,6 1.715.657,1 1.116.432,6 2.832.089,7 1 Rundungen erfolgen anhand der Echtwerte. 2 Dauerhaft angelegte Forschungsleistungen außerhalb der regulären Grundfinanzierung. 146

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Finanzen I Auszüge aus dem Anhang 2020 Auszüge aus dem Anhang 2020 1. Allgemeine Erläuterungen Die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. mit Sitz in München wird im Vereinsregister des Amtsgerichts München unter der Registernummer VR 4461 geführt. Die Aufstellung des Jahresabschlusses zum 31. Dezember 2020 erfolgt freiwillig unter Beachtung der Vorschriften des Handels- gesetzbuches für große Kapitalgesellschaften. Die Aufstellung der Gewinn- und Verlustrechnung erfolgt nach dem Gesamt- kostenverfahren. Kernstück der Rechnungslegung der Fraunhofer-Gesellschaft ist die Leistungsrechnung, aus der sich nach Überleitung der kaufmännische Jahresabschluss ergibt. Die Leistungsrechnung ist den Anforderungen der öffentlichen Zuwendungsgeber in Gliederung und Überleitung angepasst. Sie beinhaltet Betriebs- und Investitionshaushalte auf den Ebenen der Institute, der Zentrale und der Gesamtgesellschaft. Die Zahlen des Betriebshaushalts sind im kaufmännischen Sinn als Aufwand und Ertrag dargestellt. Die Investitionen in die Sach- und Finanzanlagen hingegen werden in Höhe der Ausgaben zum Zeitpunkt der Anschaffung dargestellt. Abschreibungen sind daher im Betriebshaushalt nicht enthalten. Für die Abrechnung gegenüber den Zuwendungsgebern wird die Leistungsrechnung der Gesamtgesellschaft durch Neutrali- sierung von nicht kassenwirksamen Erträgen und Aufwendun- gen zur kameralistischen Einnahmen- und Ausgabenrechnung übergeleitet. Die Gewinn- und Verlustrechnung enthält diese erfolgswirksamen Veränderungen der Forderungen und Ver- bindlichkeiten gegenüber dem Vorjahr sowie die Abschreibun- gen. In der Bilanz werden diese Überleitungen unter der Posi- tion Sonderposten »Zur Finanzierung des Umlaufvermögens verwendete Zuwendungen« ausgewiesen bzw. im Sonderpos- ten »Zuwendungen zum Anlagevermögen« mitberücksichtigt. Im Lagebericht werden die Zahlen der Leistungsrechnung getrennt nach den drei Bereichen Vertragsforschung, Zusätz- liche Forschungsförderung und Ausbauinvestitionen erläutert. 2. Bilanzierungs- und Bewertungsmethoden Immaterielle Vermögensgegenstände und Sachanlagen sind zu Anschaffungs- bzw. Herstellungskosten vermindert um planmäßige, lineare Abschreibungen bewertet. Darstellung der Jahresrechnung der Fraunhofer-Gesellschaft Jahresabschluss der Fraunhofer-Gesellschaft Überleitung auf kameralistische Einnahmen- und Ausgabenrechnung Gewinn- und Verlustrechnung Überleitung auf kaufmännische Rechnungslegung Leistungsrechnung Betriebs- und Investitionshaushalt auf Ebene Fraunhofer-Gesellschaft »Finanzvolumen« Einzelabschlüsse der Institute/Zentrale Betriebshaushalt Aufwand (ohne Abschreibung) Ertrag Investitionshaushalt Ausgaben Ertrag Bilanz Lagebericht Anhang 147

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Finanzen I Auszüge aus dem Anhang 2020 Immaterielle Vermögensgegenstände werden über eine Nutzungs dauer von 3 Jahren abgeschrieben. Institutsbauten auf eigenen und fremden Grundstücken werden wie folgt abgeschrieben: Zugang vor April 1985 mit 2 Prozent Zugang zwischen 1. April 1985 und 31. Dezember 2000 mit 4 Prozent Zugang ab dem 1. Januar 2001 mit 3 Prozent Für bewegliche Sachanlagen wird eine Nutzungsdauer von 5 Jahren zugrunde gelegt. Abweichend davon wird für Kom- munikations-, Video- und Audioanlagen eine Nutzungsdauer von 4 Jahren und bei EDV-Hardware eine Nutzungsdauer von 3 Jahren unterstellt. Kraftfahrzeuge werden über eine Nutzungsdauer von 4 Jahren abgeschrieben. Die Finanzan- lagen sind zu Anschaffungskosten bzw. mit dem niedrigeren beizulegenden Wert angesetzt. Da das Anlagevermögen der Ordentlichen Rechnung zuwen- dungsfinanziert ist, erfolgt eine Auflösung des Sonderpostens »Zuwendungen zum Anlagevermögen« in Höhe der Abschrei- bungen, sodass die Anpassungen erfolgsneutral sind. Die Bewertung der unfertigen Leistungen erfolgt zu Herstel- lungskosten bzw. zum niedrigeren beizulegenden Wert. Die Herstellungskosten umfassen Personal- und Sacheinzelkosten, Gemeinkosten sowie Abschreibungen. Die erhaltenen Anzah- lungen (einschließlich Umsatzsteuer) sind unter den Vorräten offen abgesetzt. Forderungen aus Lieferungen und Leistungen und sonsti- ge Vermögensgegenstände werden mit dem Nominalwert an gesetzt. Uneinbringliche Forderungen werden zum Stichtag wertberichtigt. Das allgemeine Forderungsrisiko wird durch eine pauschale Wertberichtigung in Höhe von 2 Prozent des Forderungsbestands berücksichtigt. Die zur Finanzierung des Anlagevermögens verwendeten Zuwendungen werden dem Sonderposten »Zuwendungen zum Anlagevermögen« zugeführt. Die zur Finanzierung des Umlaufvermögens verwendeten Zuwendungen sind in einem eigenen Sonderposten eingestellt. Die Bewertung der Pensionsrückstellungen bei bestehender Rückdeckungsversicherung erfolgt zum Bilanzstichtag mit den von der Versicherungsgesellschaft ermittelten Aktivierungswer- ten. Die Berechnung der Aktivierungswerte erfolgt gemäß Mit- teilung der Versicherungsgesellschaft unter Zugrundelegung der »Richttafeln DAV 2004 R«. Eine Anpassung der laufenden Renten sowie der anrechenbaren Bezüge wird nicht zugrun- de gelegt. Besteht keine Rückdeckungsversicherung bzw. ist der Erfüllungsbetrag der Pensionsverpflichtung höher als der Aktivierungswert der Rückdeckungsversicherung, wird eine Bewertung in Höhe des Betrags der Pensionsverpflichtung laut versicherungsmathematischem Gutachten vorgenommen. Die Bestimmung des Erfüllungsbetrags der Pensionsverpflichtung erfolgt nach dem Barwertverfahren (Methode der laufenden Einmalprämien). Für die Bewertung wurde ein Rechnungszins aus 10-jähriger Durchschnittsbildung von 2,3 Prozent gemäß § 253 Abs. 2 HGB verwendet sowie die »Heubeck-Richttafeln 2018 G« herangezogen. Die sonstigen Rückstellungen berücksichtigen alle erkennbaren Risiken und ungewisse Verbindlichkeiten. Die Bewertung der sonstigen Rückstellungen erfolgt gemäß § 253 Abs. 1 HGB mit dem nach vernünftiger kaufmännischer Beurteilung notwendi- gen Erfüllungsbetrag. Sonstige Rückstellungen mit einer Lauf- zeit von mehr als einem Jahr wurden gemäß § 253 Abs. 2 HGB mit den von der Deutschen Bundesbank im Dezember 2020 ermittelten laufzeitabhängigen durchschnittlichen Marktzins- sätzen abgezinst. Die Altersteilzeitrückstellung wurde auf Basis der abgeschlossenen Verträge sowie einer Prognose zukünftig zu erwartender Verträge berechnet. Die Verbindlichkeiten sind mit dem Erfüllungsbetrag angesetzt. Wertpapiere des Umlaufvermögens sind zu Anschaffungs- kosten angesetzt. Die liquiden Mittel sind zu Nominalwerten angesetzt. Nicht ertragswirksame Einnahmen vor dem Bilanzstich- tag werden als passiver Rechnungsabgrenzungsposten ausgewiesen. Geleistete Ausgaben vor dem Bilanzstichtag, die erst nach dem Bilanzstichtag aufwandswirksam werden, werden als Rech- nungsabgrenzungsposten aktiviert. Geschäftsvorfälle in fremder Währung werden mit den jewei- ligen Sicherungskursen in Ansatz gebracht. Fremdwährungs- konten werden im Jahresabschluss mit dem am Bilanzstichtag geltenden Devisenkassamittelkurs umgerechnet. Die Fraunhofer-Gesellschaft nutzt das im Rahmen ihrer Bewirt- schaftungsgrundsätze verfügbare Instrument der Rücklagen- bildung, um im Wesentlichen die Einnahmen aus der Lizenzie- rung von Audiocodierungs-Technologien mittelfristig gezielt zur Förderung ihrer eigenen Vorlaufforschung einsetzen zu können. Durchlaufende Posten sind als Treuhandvermögen bzw. Treuhand verbindlichkeiten unter der Bilanz der Fraunhofer- Gesellschaft vermerkt. 148

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Finanzen I Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers Grundlage für die Wiedergabe des nachfolgenden Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers ist neben der Bilanz zum 31. Dezember 2020 und der Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020 auch der vollständige Anhang 2020 sowie der Lagebericht 2020. »An die Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München Prüfungsurteile Wir haben den Jahresabschluss der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München, – bestehend aus der Bilanz zum 31. Dezember 2020 und der Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr vom 1. Januar 2020 bis zum 31. Dezember 2020 sowie dem Anhang, einschließlich der Darstellung der Bilanzierungs- und Bewertungsmethoden – geprüft. Darüber hinaus haben wir den Lage bericht der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München, für das Geschäftsjahr vom 1. Januar 2020 bis zum 31. Dezember 2020 geprüft. Nach unserer Beurteilung aufgrund der bei der Prüfung gewonne nen Erkenntnisse entspricht der beigefügte Jahresabschluss in allen wesent- lichen Belangen den deutschen, für Kapitalgesellschaften geltenden handelsrechtlichen Vorschriften einschließlich den ergänzenden Bestimmungen der Satzung und vermittelt unter Beachtung der deutschen Grundsätze ordnungs- mäßiger Buchführung ein den tatsächlichen Verhältnissen entsprechendes Bild der Vermögens- und Finanzlage des Vereins zum 31. Dezember 2020 sowie seiner Ertragslage für das Geschäftsjahr vom 1. Januar 2020 bis zum 31. De - zember 2020 und vermittelt der beigefügte Lagebericht insgesamt ein zutref- fendes Bild von der Lage des Vereins. In allen wesentlichen Belangen steht dieser Lagebericht in Einklang mit dem Jahresabschluss, entspricht den deutschen gesetzlichen Vorschriften und stellt die Chancen und Risiken der zukünf- tigen Entwicklung zutreffend dar. Gemäß § 322 Abs. 3 Satz 1 HGB erklären wir, dass unsere Prüfung zu keinen Einwendungen gegen die Ordnungsmäßig- keit des Jahresabschlusses und des Lageberichts geführt hat. Grundlage für die Prüfungsurteile Wir haben unsere Prüfung des Jahresabschlusses und des Lage berichts in Übereinstimmung mit § 317 HGB unter Beach- tung der vom Institut der Wirtschaftsprüfer (IDW) festgestell- ten deutschen Grundsätze ordnungsmäßiger Abschluss prüfung durchgeführt. Unsere Verantwortung nach diesen Vorschrif- ten und Grundsätzen ist im Abschnitt »Verantwortung des Abschlussprüfers für die Prüfung des Jahresabschlusses und des Lageberichts« unseres Bestätigungsvermerks weiterge- hend beschrieben. Wir sind von dem Verein unabhängig in Übereinstimmung mit den deutschen handelsrechtlichen und berufsrechtlichen Vorschriften und haben unsere sonstigen deutschen Berufspflichten in Übereinstimmung mit diesen Anforderungen erfüllt. Wir sind der Auffassung, dass die von uns erlangten Prüfungsnachweise ausreichend und geeignet sind, um als Grundlage für unsere Prüfungsurteile zum Jahres- abschluss und zum Lagebericht zu dienen. Verantwortung der gesetzlichen Vertreter und des Senats für den Jahresabschluss und den Lagebericht Die gesetzlichen Vertreter sind verantwortlich für die Auf- stellung des Jahresabschlusses, der den deutschen, für Kapital- gesellschaften geltenden handelsrechtlichen Vorschriften in allen wesentlichen Belangen entspricht, und dafür, dass der Jahresabschluss unter Beachtung der deutschen Grundsätze ordnungsmäßiger Buchführung ein den tatsächlichen Ver- hältnissen entsprechendes Bild der Vermögens-, Finanz- und Ertragslage des Vereins vermittelt. Ferner sind die gesetzlichen Vertreter verantwortlich für die internen Kontrollen, die sie in Übereinstimmung mit den deutschen Grundsätzen ordnungsmäßiger Buchführung als notwendig bestimmt haben, um die Aufstellung eines Jahres- abschlusses zu ermöglichen, der frei von wesentlichen – beab- sichtigten oder unbeabsichtigten – falschen Darstellungen ist. Bei der Aufstellung des Jahresabschlusses sind die gesetz- lichen Vertreter dafür verantwortlich, die Fähigkeit des Vereins zur Fortführung der Unternehmenstätigkeit zu beurteilen. Des Weiteren haben sie die Verantwortung, Sachverhalte in Zusammenhang mit der Fortführung der Unternehmenstätig- keit, sofern einschlägig, anzugeben. Darüber hinaus sind sie 149

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Finanzen I Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers dafür verantwortlich, auf der Grundlage des Rechnungsle- gungsgrundsatzes der Fortführung der Unternehmenstätigkeit zu bilan zieren, sofern dem nicht tatsächliche oder rechtliche Gegeben heiten entgegenstehen. Außerdem sind die gesetzlichen Vertreter verantwortlich für die Aufstellung des Lageberichts, der insgesamt ein zutref- fendes Bild von der Lage des Vereins vermittelt sowie in allen wesent lichen Belangen mit dem Jahresabschluss in Einklang steht, den deutschen gesetzlichen Vorschriften entspricht und die Chancen und Risiken der zukünftigen Entwicklung zutreffend darstellt. Ferner sind die gesetzlichen Vertreter ver- antwortlich für die Vorkehrungen und Maßnahmen (Systeme), die sie als notwendig erachtet haben, um die Aufstellung eines Lageberichts in Übereinstimmung mit den anzuwendenden deutschen gesetzlichen Vorschriften zu ermöglichen, und um ausreichende geeignete Nachweise für die Aussagen im Lage- bericht erbringen zu können. Der Senat beschließt die der Mitgliederversammlung vorzu- legende Jahresrechnung. Verantwortung des Abschlussprüfers für die Prüfung des Jahresabschlusses und des Lageberichts Unsere Zielsetzung ist, hinreichende Sicherheit darüber zu erlangen, ob der Jahresabschluss als Ganzes frei von we sen- tlichen – beabsichtigten oder unbeabsichtigten – falschen Darstellungen ist, und ob der Lagebericht insgesamt ein zutreffendes Bild von der Lage des Vereins vermittelt sowie in allen wesentlichen Belangen mit dem Jahresabschluss sowie mit den bei der Prüfung gewonnenen Erkenntnissen in Einklang steht, den deutschen gesetzlichen Vorschriften entspricht und die Chancen und Risiken der zukünftigen Entwicklung zutreffend darstellt, sowie einen Bestätigungs- vermerk zu erteilen, der unsere Prüfungsurteile zum Jahres- abschluss und zum Lagebericht beinhaltet. Hinreichende Sicherheit ist ein hohes Maß an Sicherheit, aber keine Garantie dafür, dass eine in Übereinstimmung mit § 317 HGB unter Beachtung der vom Institut der Wirt- schaftsprüfer (IDW) festgestellten deutschen Grundsätze ordnungsmäßiger Abschlussprüfung durchgeführte Prüfung eine wesentliche falsche Darstellung stets aufdeckt. Falsche Darstellungen können aus Verstößen oder Unrichtigkeiten resultieren und werden als wesentlich angesehen, wenn vernünftigerweise erwartet werden könnte, dass sie einzeln oder insgesamt die auf der Grundlage dieses Jahresab- schlusses und Lageberichts getroffenen wirtschaftlichen Entscheidungen von Adressaten beeinflussen. Während der Prüfung üben wir pflichtgemäßes Ermessen aus und bewahren eine kritische Grundhaltung. Darüber hinaus identifizieren und beurteilen wir die Risiken wesentlicher – beabsichtigter oder unbeabsichtigter – falscher Darstel- lungen im Jahresabschluss und im Lagebericht, planen und führen Prüfungshandlungen als Reaktion auf diese Risiken durch sowie erlangen Prüfungsnachweise, die ausreichend und geeignet sind, um als Grundlage für unsere Prüfungs- urteile zu dienen. Das Risiko, dass wesentliche falsche Darstellungen nicht aufgedeckt werden, ist bei Verstößen höher als bei Unrichtigkeiten, da Verstöße betrügerisches Zusammenwirken, Fälschungen, beabsichtigte Unvollstän- digkeiten, irreführende Darstellungen bzw. das Außerkraft- setzen interner Kontrollen beinhalten können. gewinnen wir ein Verständnis von dem für die Prüfung des Jahresabschlusses relevanten internen Kontrollsystem und den für die Prüfung des Lageberichts relevanten Vorkehrun- gen und Maßnahmen, um Prüfungshandlungen zu planen, die unter den gegebenen Umständen angemessen sind, jedoch nicht mit dem Ziel, ein Prüfungsurteil zur Wirksam- keit dieser Systeme des Vereins abzugeben. beurteilen wir die Angemessenheit der von den gesetzli- chen Vertretern angewandten Rechnungslegungsmethoden sowie die Vertretbarkeit der von den gesetzlichen Vertretern dargestellten geschätzten Werte und damit zusammenhän- genden Angaben. ziehen wir Schlussfolgerungen über die Angemessenheit des von den gesetzlichen Vertretern angewandten Rech- nungslegungsgrundsatzes der Fortführung der Unter- nehmenstätigkeit sowie, auf der Grundlage der erlangten Prüfungs nachweise, ob eine wesentliche Unsicherheit im Zusammenhang mit Ereignissen oder Gegebenheiten besteht, die bedeutsame Zweifel an der Fähigkeit des Ver- eins zur Fortführung der Unternehmenstätigkeit aufwer- fen können. Falls wir zu dem Schluss kommen, dass eine wesentliche Unsicherheit besteht, sind wir verpflichtet, im Bestätigungsvermerk auf die dazugehörigen Angaben im Jahresabschluss und im Lagebericht aufmerksam zu machen oder, falls diese Angaben unangemessen sind, unser jeweiliges Prüfungsurteil zu modifizieren. Wir ziehen unsere Schlussfolgerungen auf der Grundlage der bis zum Datum unseres Bestätigungsvermerks erlangten Prüfungsnach- weise. Zukünftige Ereignisse oder Gegebenheiten können jedoch dazu führen, dass der Verein seine Unternehmens- tätigkeit nicht mehr fortführen kann. beurteilen wir die Gesamtdarstellung, den Aufbau und den Inhalt des Jahresabschlusses einschließlich der Anga- ben sowie ob der Jahresabschluss die zugrunde liegenden Geschäftsvorfälle und Ereignisse so darstellt, dass der Jahresabschluss unter Beachtung der deutschen Grundsätze 150

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Finanzen I Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers ordnungsmäßiger Buchführung ein den tatsächlichen Ver- hältnissen entsprechendes Bild der Vermögens-, Finanz- und Ertragslage des Vereins vermittelt. beurteilen wir den Einklang des Lageberichts mit dem Jahres abschluss, seine Gesetzesentsprechung und das von ihm vermittelte Bild von der Lage des Vereins. führen wir Prüfungshandlungen zu den von den gesetzli- chen Vertretern dargestellten zukunftsorientierten Angaben im Lagebericht durch. Auf Basis ausreichender geeigneter Prüfungsnachweise vollziehen wir dabei insbesondere die den zukunftsorientierten Angaben von den gesetzlichen Vertretern zugrunde gelegten bedeutsamen Annahmen nach und beurteilen die sachgerechte Ableitung der zukunftsorientierten Angaben aus diesen Annahmen. Ein eigenständiges Prüfungsurteil zu den zukunftsorientierten Angaben sowie zu den zugrunde liegenden Annahmen geben wir nicht ab. Es besteht ein erhebliches unvermeid- bares Risiko, dass künftige Ereignisse wesentlich von den zukunftsorientierten Anga ben abweichen. Wir erörtern mit den für die Überwachung Verantwortlichen unter anderem den geplanten Umfang und die Zeitplanung der Prüfung sowie bedeutsame Prüfungsfeststellungen, einschließ- lich etwaiger Mängel im internen Kontrollsystem, die wir während unserer Prüfung feststellen. Nürnberg, den 19. März 2021 Rödl & Partner GmbH Wirtschaftsprüfungsgesellschaft, Steuerberatungsgesellschaft gez. Vogel Wirtschaftsprüfer gez. Hahn Wirtschaftsprüfer (An dieser Stelle endet die Wiedergabe des Bestätigungsver- merks des Abschlussprüfers.)« 151

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Service Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 154 Mitglieder, Organe, Gremien � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 156 Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 158 Fraunhofer Deutschland � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 162 Fraunhofer International � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 164 Impressum� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � 166 153

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Service I Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft Einrichtungen und Aufgaben Der Vorstand besteht aus dem Präsiden- ten und weiteren hauptamtlichen Mit- gliedern. Zu seinen Aufgaben zählen die Geschäfts führung, die Vertretung der Fraunhofer- Gesellschaft nach innen und außen, die Er arbeitung der Grundzüge der Wissenschafts- und Forschungspolitik, die Ausbau- und Finanz planung, die Akquisition der Grund finanzierung und ihre Verteilung auf die Institute sowie die Berufung der Institutsleitungen. Unter dem Dach von Fraunhofer arbeiten 75 Institute und Forschungseinrichtungen an Standorten in ganz Deutschland. Sie agieren selbstständig auf dem Markt und wirtschaften eigenverantwortlich. Sie sind in neun the- matisch orientierten Fraunhofer-Verbünden organisiert. Deren Ziele sind die fachliche Abstimmung innerhalb der Fraunhofer-Gesell- schaft und ein gemeinsames Auftreten am Markt. Die Sprecher der Verbünde bilden zusammen mit dem Vorstand das Präsi dium der Fraunhofer-Gesellschaft. Das Präsidium beteiligt sich an der Entscheidungsfindung des Vorstands und hat ein Vorschlags-, Empfeh- lungs- und Anhörungsrecht. Der Senat umfasst etwa 30 Mitglieder; es sind Persönlich keiten aus Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlichem Leben, Vertretungen des Bundes und der Länder sowie Mitglieder des Wissenschaftlich-Technischen Rats (WTR). Der Senat beruft den Vorstand und legt die Grundzüge der Wissenschafts- und For- schungspolitik fest. Er beschließt Errichtungen, Wand lungen oder Auflösungen von Einrich- tungen der Fraunhofer-Gesellschaft. Die Mitgliederversammlung besteht aus den Mitgliedern der Fraunhofer-Gesellschaft. Mitglieder von Amts wegen sind die Sena- torinnen und Senatoren, der Vorstand, die Institutsleitungen und die Kuratorinnen und Kuratoren. Ordentliche Mitglieder können natürliche und juristische Personen werden, die die Arbeit der Fraunhofer-Gesellschaft fördern wollen. Forscher und Förderer der Gesellschaft können für besondere Verdienste zu Ehrenmitgliedern ernannt werden. Die Mitgliederversammlung wählt die Senatorinnen und Senatoren, entlastet den Vorstand und beschließt Satzungsänderungen. Der Wissenschaftlich-Technische Rat (WTR) ist ein internes Beratungsorgan. Zu ihm gehören die Institutsleitungen und pro Institut eine vom wissenschaftlichen und technischen Personal gewählte Vertretung. Der WTR berät den Vorstand und die übrigen Organe bei Fragen von grundsätzlicher Be deu tung. Er spricht Empfehlungen bezüglich der Forschungs- und Perso nal politik aus, nimmt zu Institutsgründungen und -schließungen Stellung und wirkt bei der Berufung von Insti- tutsleitungen mit. Die Kuratorien sind externe Beratungsorgane der Institute. Sie umfassen Vertreterinnen und Vertreter aus Wissenschaft, Wirtschaft und öffentlichem Leben. Die etwa zwölf Mitglieder pro Institut werden vom Vorstand im Einver- nehmen mit der Instituts leitung berufen. Die Kuratorien beraten die Institutsleitung und den Vorstand in Fragen der fachlichen Aus- richtung und strukturellen Veränderung des Instituts. 154

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Service I Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft Präsidium beruft berät Senat Vorstand Wissenschaftlich- Technischer Rat (WTR) wählt entlastet stellen Mitgliederversammlung Verbundvorsitzende 9 Verbünde stellen Energietechnologien und Klimaschutz Gesundheit Innovationsforschung IUK-Technologie Light & Surfaces Mikroelektronik Produktion Ressourcentechnologien und Bioökonomie Werkstoffe, Bauteile – Materials Die Fraunhofer-Gesellschaft ist dezentral organisiert, weist aber auch Strukturen auf, die eine strategische Ausrichtung und wirksame Steuerung von zentraler Seite aus möglich machen� Verschiedene Organe und Gremien sorgen organisationsweit für Koordination, Beratung und Führung� 75 Fraunhofer-Institute und Forschungseinrichtungen organisiert in 9 Verbünden beraten Kuratorien Externe Beratungsorgane der Institute 155

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Service I Mitglieder, Organe, Gremien Mitglieder, Organe, Gremien Mitglieder Die Fraunhofer-Gesellschaft zählt 1158 Mitglieder, die sich aus 211 ordentlichen Mitgliedern, 948 Mitglie- dern von Amts wegen und 9 Ehrenmitgliedern zusam- mensetzen. Einige Mitglieder haben mehrere Funktionen. Ehrenmitglieder Dr.-Ing. Peter Draheim Dr. Alfred Hauff Dr.-Ing. Horst Nasko Dr. Dirk-Meints Polter Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. Ekkehard D. Schulz Dr. Markus Söder Prof. Dr. rer. nat. Erwin Sommer Prof. Klaus-Dieter Vöhringer Dr. rer. pol. Hans-Ulrich Wiese Senat Mitglieder aus Wissen- schaft, Wirtschaft und öffentlichem Leben Prof. Dr.-Ing. Heinz Jörg Fuhrmann Vorsitzender des Senats der Fraunhofer-Gesellschaft, Vorstandsvorsitzender der Salzgitter AG 156 Prof. Dr. phil. habil. Dr.-Ing. Birgit Spanner-Ulmer stellvertretende Vorsitzende des Senats der Fraunhofer-Gesellschaft, Direktorin für Produktion und Technik des Bayerischen Rundfunks Oliver Zipse Stellvertretender Vorsitzender des Senats der Fraunhofer-Gesellschaft, Mitglied des Vorstands der BMW AG Bärbel Bas Mitglied des Deutschen Bundestages, stellvertretende Vorsitzende der SPD-Bundes- tagsfraktion für die Bereiche Gesundheit, Bildung und Forschung, Petitionen Dr. Oliver Blume Mitglied des Vorstands der Volkswagen AG Vorstandsvorsitzender der Dr. Ing. h. c. F. Porsche AG Dr. Roland Busch Chief Technology Officer und Mitglied des Vorstands der Siemens AG Kerstin Grosse Geschäftsführerin der DEROSSI invest GmbH Dr. Sabine Herlitschka Vorstandsvorsitzende und CTO der Infineon Technologies Austria AG Sabine Herold Geschäftsführende Gesellschafterin von DELO Industrie Klebstoffe GmbH & Co. KGaA Reiner Hoffmann Vorsitzender des Deutschen Gewerkschaftsbundes DGB Pär Malmhagen Chief Operation Officer von ABC Technologies Natalie Mekelburger Vorsitzende der Geschäftsführung der Coroplast Fritz Müller GmbH & Co. KG Mitglieder aus dem staatlichen Bereich Vertreterinnen und Vertreter der Bundesebene MinDirig Dr. Ole Janssen Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Parl. Staatssekretär Thomas Rachel Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) MinDirig Ralf Schnurr Bundesministerium der Verteidigung (BMVg) Bernard Meyer Geschäftsführer MEYER WERFT GmbH & Co. KG Tankred Schipanski Mitglied des Deutschen Bundestages, CDU/CSU- Bundestagsfraktion Dr.-Ing. Karl Tragl Ehemaliger Sprecher des Vorstands der Diehl Gruppe Prof. Dr. Wiltrud Treffenfeldt Ehemalige CTO Dow Europe, Middle East, Africa & India Grazia Vittadini Airbus Chief Technology Officer & Member of the Airbus Executive Committee Dr.-Ing. Anna-Katharina Wittenstein Mitglied des Vorstands der WITTENSTEIN SE Vertreterinnen und Vertreter der Länder Staatssekretärin Dr. Sabine Johannsen Niedersächsisches Ministerium für Wissenschaft und Kultur MinDirig Günther Leßnerkraus Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg Dr. Volker Saß Referatsleiter »Wissenschafts- planung und Forschungs- förderung« bei der Bremer Senatorin für Wissenschaft und Häfen Mitglieder aus dem Wissenschaftlich- Technischen Rat (WTR) Prof. Dr.-Ing. Albert Heuberger

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Service I Mitglieder, Organe, Gremien Prof. Dr. Martin Stratmann Präsident der Max-Planck- Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Dipl.-Ing. Dominik Toussaint Vorsitzender des Gesamt- betriebsrats der Fraunhofer- Gesellschaft, Fraunhofer-Institut für System- und Innovations- forschung ISI Prof. Dr. Dorothea Wagner Vorsitzende des Wissenschaftsrats MinDirig Dr. Manfred Wolter Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Landesent- wicklung und Energie Kuratorien Für die Institute der Gesellschaft sind 838 Kura- torinnen und Kuratoren tätig; einige davon gehören mehreren Instituts kuratorien zugleich an. Wissenschaftlich- Technischer Rat (WTR) Der WTR zählt 181 Mitglie- der, 109 davon als Mitglieder der Institutsleitungen und 72 als gewählte Vertretungen der wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitenden. Leiter des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS Dipl.-Ing. Stefan Schmidt stellvertretender Vorsitzender des WTR, Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Tünnermann Vorsitzender des WTR, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF Ehrensenator Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h. c. Ekkehard D. Schulz Ständige Gäste Staatssekretär Carsten Feller Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft Prof. Dr.- Ing. Anke Kaysser-Pyzalla Vorsitzende des Vorstands des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR) Dr. Susanne Reichrath Beauftragte des Minister- präsidenten für Hochschulen, Wissenschaft und Techno- logie Staatskanzlei des Saarlandes Stefan Rughöft Stellvertretender Vorsitzender des Gesamtbetriebsrats der Fraunhofer-Gesellschaft, Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme FOKUS Vorsitzender des WTR: Prof. Dr. rer. nat. habil. Andreas Tünnermann Leiter des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF Präsidium Das Präsidium der Fraunhofer- Gesellschaft besteht aus den Vorständen und den im Folgenden aufgeführten sieben Vorsitzenden und drei kommissarischen Vorsitzenden der Fraunhofer-Verbünde: Prof. Dr.-Ing. Wilhelm Bauer Fraunhofer-Verbund Innovationsforschung Prof. Dr. Karsten Buse Fraunhofer-Verbund Light & Surfaces Prof. Dr.-Ing. Welf-Guntram Drossel Fraunhofer-Verbund Produktion Prof. Dr. techn. Dieter W. Fellner Fraunhofer-Verbund IUK-Technologie Prof. Dr. Peter Gumbsch Fraunhofer-Verbund Werkstoffe, Bauteile – Materials Prof. Dr.-Ing. Albert Heuberger Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik Prof. Dr. Dr. Gerd Geißlinger (kommissarisch) Fraunhofer-Verbund Gesundheit Prof. Dr.-Ing. Eckhard Weidner (kommissarisch) Fraunhofer-Verbund Ressourcentechnologien und Bioökonomie Prof. Dr. Hans-Martin Henning (kommissarisch) Fraunhofer-Verbund Energietechnologien und Klimaschutz Präsidiumsmitglied aus dem Leistungsbereich mit beratender Stimme Prof. Dr.-Ing. Jürgen Beyerer Fraunhofer-Leistungsbereich Verteidigung, Vorbeugung und Sicherheit VVS Vorstand Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. mult. Dr. h. c. mult. Reimund Neugebauer (Präsident) Prof. Dr. rer. nat. Ralf Boris Wehrspohn Prof. Dr. rer. publ. ass. iur. Alexander Kurz Dipl.-Kfm. Andreas Meuer Auflistung der Gremien- mitglieder mit Stand vom 31. Januar 2021 157

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Service I Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen Impact-Ziele Impact-Ziele sollen Fraunhofer zu einem geschärften Profil bei Politik, Industrie und Gesellschaft verhelfen. Sie adressieren gesellschaftliche und branchenübergreifende Herausforde- rungen und zeigen, in welchen Bereichen Fraunhofer durch interdisziplinäre Zusammenarbeit signifikante Lösungen beisteuern kann. bezahlbare Gesundheit vollendete Energiewende digitalisierte Wertschöpfung ganzheitliche Kreislaufwirtschaft Sicherheit und resiliente Gesellschaft Fraunhofer Strategische Forschungsfelder Die Fraunhofer Strategischen Forschungsfelder definieren die systemrelevanten und portfoliobildenden Forschungs- schwerpunkte der Fraunhofer-Gesellschaft. Unter Berück- sichtigung von Relevanz, Strategie und Priorität positioniert sich Fraunhofer mit folgenden Forschungsfeldern: Bioökonomie Intelligente Medizin Künstliche Intelligenz Next Generation Computing Quantentechnologien Ressourceneffizienz und Klimatechnologien Wasserstofftechnologien Fraunhofer-Verbünde Im Fraunhofer-Modell stehen Verbünde gleichsam für Orte der gemeinsamen Ressourcennutzung und des solidarischen Schulterschlusses. Mission der Verbünde ist es, ihre wissen- schaftliche Exzellenz in den jeweiligen Forschungsfeldern zu sichern und weiterzuentwickeln. neuen Verbünden aufgehen. Die Institute mit Zielrichtung Sicherheit von Mensch, Gesellschaft und Staat koordinieren ihre Aktivitäten im Leistungsbereich Verteidigung, Vorbeugung und Sicherheit VVS. Derzeit agieren kompetenzorientierte Verbünde auf folgenden Feldern: Energietechnologien und Klimaschutz Gesundheit Innovationsforschung IUK-Technologie Light & Surfaces Mikroelektronik Produktion Ressourcentechnologien und Bioökonomie Werkstoffe, Bauteile – Materials Leitmarktorientierte Allianzen Mit den leitmarktorientierten Allianzen hat Fraunhofer eine Struktur kooperativer Technologietransferplattformen der Institute geschaffen, um Industriekunden einen optimalen Zugang zu gebündelten, institutsübergreifenden Forschungs- angeboten und systemischen Lösungen zu bieten. Als Leit- märkte wurden acht Branchen mit hoher Relevanz für die Innovationskraft in Deutschland und Europa definiert, die von je einer leitmarktorientierten Allianz adressiert werden. Anlagen- und Maschinenbau Bauwirtschaft Energiewirtschaft Gesundheitswirtschaft Mobilitätswirtschaft Digitalwirtschaft Chemische Industrie Ernährungswirtschaft (Start 2021) Fraunhofer Cluster of Excellence In allen Verbünden wurde 2020 ein Portfolioprozess durchge- führt, um die Kompetenzen zu erfassen und zu strukturieren. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde eine Neustrukturierung der Verbünde beschlossen. Anpassungen ergaben sich insbeson- dere bei den Lebenswissenschaften (Life Sciences), die in drei Fraunhofer hebt das Synergiepotenzial zwischen thematisch profilierten Einzelinstituten durch strategische Vernetzung in internen Programmen und Projekten. Diese zielen darauf ab, komplementär aufgestellte Institute zusammenzuführen und / oder spezifische Kompetenzen von Instituten, die im selben Themenfeld agieren, zu führender Stellung zu bündeln. 158

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Service I Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen Als neue Förderinitiative wurden ab 2017 die Fraunhofer Cluster of Excellence eingeführt. Ziel ist die internationale Profilierung eines Themenfelds. Die Cluster unterstützen die langfristige Zusammenarbeit mehrerer Fraunhofer-Institute im Rahmen strategischer Roadmaps für systemrelevante Innovationen mit potenziell disruptivem Charakter. Sie sind inhaltlich getriebene und auf zunächst fünf Jahre angelegte Initiativen, die eine verantwortliche Leitung besitzen; sie sind in bestehende Infrastrukturen integriert und in der Regel über mehrere Standorte verteilt. Somit wirken sie wie ein virtuelles Institut. Im März 2021 erfolgt eine Zwischenevaluierung aller sechs laufenden Cluster. Advanced Photon Sources – Lasersysteme höchster Leistung bei kürzesten Impulsen Cognitive Internet Technologies – Schlüsseltechnologien für das Kognitive Internet. Mit den Kompetenzzentren Machine Learning, IoT-COMMs, Data Spaces Immune-Mediated Diseases – Individualisierte Therapie und Diagnostik für Fehlregulationen des Immunsystems Programmable Materials – Materialien mit reversiblen Funktionalitäten, die Systeme aus Sensoren und Aktoren ersetzen können Circular Plastics Economy – Wege zu einer wissens- basierten Kunststoff-Kreislaufwirtschaft für Wirtschaft und Gesellschaft Integrated Energy Systems – System- und Marktintegration hoher Anteile variabler erneuerbarer Energien in das Energiesystem MED2ICIN – Medical Data Driving An Integrated Cost- Intelligent Model ML4P – Machine Learning for Production QUILT – Quantum Methods for Advanced Imaging Solutions QMag – Quantenmagnetometrie ZEPOWEL – Towards Zero Power Electronics eHarsh – Sensorsysteme für raue Umgebungen Abgeschlossene Leitprojekte Nächste Generation Additive Manufacturing – futureAM Digitale Fertigung in der Massenproduktion – Innovation der Serienfertigung mit digitalen Druck- und Laserverfahren – Go Beyond 4.0 Verbrennungsmotor für die Mobilität der Zukunft – neue Antriebe, Kraftstoffe und KI Strom als Rohstoff – Elektrochemische Verfahren für fluktuierende Energie- und Rohstoffsysteme Theranostische Implantate – Zulassungsrelevante Entwicklung von Schlüsseltechnologien Kritikalität Seltener Erden – Effizienz beim Einsatz von strategischen Hightech-Metallen Paradigmenwechsel in der Produktionstechnik: Von maximalem Gewinn aus minimalem Kapitaleinsatz zu maximaler Wertschöpfung bei minimalem Ressourcen- einsatz – E3-Produktion Elektromobilität – Innovative Technologien und Komponenten für Hybrid- und Elektrofahrzeuge Zellfreie Bioproduktion – Eiweiße im industriellen Maßstab ohne Zellen herstellen Leitprojekte Kooperationen Mit den Leitprojekten setzt die Fraunhofer-Gesellschaft strategische Schwerpunkte in der Vorlaufforschung. Die Konsortien aus Fraunhofer-Instituten und Fraunhofer-Partnern setzen wissenschaftlich originäre Ideen schnell in marktfähige Produkte um. Laufende Leitprojekte 6G SENTINEL – Mobilfunk der nächsten Generation Future Proteins – Hochwertiges Eiweiß weltweit ALBACOPTER – Experiment eines vertikalen Gleiters ShaPID – Green Deal für die chemische Industrie WASTE4FUTURE – Vom Abfall zum Rohstoff EVOLOPRO – Evolutionäre Selbstanpassung von komplexen Produktionsprozessen und Produkten ElKaWe – Elektrokalorische Wärmepumpen MaNiTU – Materialien für nachhaltige Tandemsolarzellen mit höchster Umwandlungseffizienz SWAP – Heterogene, auslastungsoptimierte Roboterteams und Produktionsarchitekturen COGNAC – Cognitive Agriculture Forschungsfertigung Batteriezelle FFB Als Institutsteil des Fraunhofer-Instituts für Produktionstech- nologie IPT soll die Forschungsfertigung Batteriezelle FFB am Standort Münster das deutsche Entwicklungszentrum einer Batteriezellproduktion werden. Ziel ist es, den Innovations- und Kommerzialisierungsprozess von Produktionstechnologien für bestehende und künftige Zellformate zu beschleunigen. Kooperationspartner sind die RWTH Aachen und das Batterie- forschungszentrum Münster Electrochemical Energy Techno- logy (MEET) an der Universität Münster. Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) Als größter standortübergreifender FuE-Zusammenschluss für die Mikro- und Nanoelektronik in Europa bietet die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) eine einzigartige Kompetenz- und Infrastrukturvielfalt. Die FMD schlägt dabei die Brücke von der Grundlagenforschung bis zur kundenspezifischen Produktentwicklung. Als »One Stop Shop« bietet sie den industriellen Kunden maßgeschneiderte Technologie- und Systemlösungen entlang der gesamten Wert- schöpfungskette. KMUs und Start-ups ermöglicht sie einen 159

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Service I Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen umfassenderen und einfacheren Zugang zu Hochtechnologien sowie Zugriff auf Anlagen- und Technologiepools für die Erprobung neuer Produkte. Dabei kooperieren elf Fraunhofer- Institute des Verbunds Mikroelektronik mit zwei Leibniz-Insti- tuten: dem Ferdinand- Braun-Institut, Leibniz-Institut für Höchstfrequenztechnik (FBH) sowie dem Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik (IHP). Lernlabor Cybersicherheit Im Weiterbildungsprogramm Lernlabor Cybersicherheit haben sich neun Fraunhofer-Institute bzw. -Einrichtungen und aus- gewählte Fachhoch schulen in ganz Deutschland zusammen- geschlossen. In hochwertig ausgestatteten Laboren mit realen Arbeitsumgebungen können Teilnehmende der Weiterbil- dungen die Auswirkungen von Hackerangriffen hautnah erleben und Verteidigungsstrategien einüben, beispielsweise auf die Schaltzentrale eines Kraftwerks oder eines Produktions- fließbands in der industriellen Produktion. Max Planck School of Photonics Das Bundesministerium für Forschung und Bildung (BMBF) för- dert die Max Planck Schools als neue Marke der Graduierten- ausbildung. Die Max Planck School of Photonics wird feder- führend vom Fraunhofer-Institut für Optik und Feinmechanik IOF in Jena geleitet. Kooperationspartner sind darüber hinaus das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, die Max-Planck- Institute für biophysikalische Chemie (BPC), für die Physik des Lichts (MPL), für Quantenoptik (MPQ), das Deutsche Elektronen- Synchrotron (DESY), das Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung Institut Jena (GSI HIJ) und das Leibniz- Institut für Photonische Technologien (IPHT). Nationales Forschungszentrum für angewandte Cybersicherheit ATHENE Mehr als 500 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen unter dem Dach von ATHENE zur Cybersicherheit. Neben dem Schwerpunkt in der Informatik und Technik werden interdisziplinäre Fragen, etwa zu Rechts- und Wirt- schaftswissenschaften, Psychologie und Ethik einbezogen. Das stark anwendungsorientiert geprägte Profil schließt Technologietransfer bis hin zu Unternehmensgründungen ein. Beispielsweise erforscht ATHENE, wie man die kritischen Infrastrukturen Deutschlands (Strom, Verkehr usw.) schützt und wie man IT-Systeme langfristig absichert, selbst angesichts neuer Technologien wie Quantencomputern. Darüber hinaus identifiziert ATHENE fortlaufend die wichtigen, anwendungs- orientierten Fragen zur Cybersicherheit und zum Schutz der Privatsphäre. ATHENE ist ein Forschungszentrum der Fraunhofer-Gesell- schaft (Institute für Sichere Informationstechnologie SIT sowie für Graphische Datenverarbeitung IGD) unter Beteiligung der Technischen Universität Darmstadt und der Hochschule Darm- stadt. Das nationale Forschungszentrum ist ein innovatives 160 Kooperationsmodell von universitärer und außeruniversitärer Forschung, die Spitzenforschung zum Wohle von Gesellschaft, Wirtschaft und Staat ermöglicht. Leistungszentren Leistungszentren organisieren den Schulterschluss der univer- sitären und außeruniversitären Forschung mit der Wirtschaft. Universitäten, Hochschulen, Fraunhofer-Institute und weitere außeruniversitäre Forschungseinrichtungen arbeiten an einem Standort themenspezifisch mit Unternehmen und zivilgesell- schaftlichen Akteuren zusammen, um Innovationen schnell in die Anwendung zu bringen. Leistungszentren stehen für exzellente, organisationsübergreifend nutzbare Infrastruktur, Ausbildungskonzepte und Know-how. Sie führen passende Partner zusammen und begleiten Ideen als Innovationslotsen bis in den Markt. Das Konzept der Leistungszentren ist bereits an 16 Standorten in 10 Bundesländern etabliert: Chemie- und Biosystemtechnik, Region Halle-Leipzig Digitale Vernetzung, Berlin Dynaflex – Technologien für die Energie- und Rohstoff- wende, Oberhausen Elektroniksysteme, Erlangen Funktionsintegration für die Mikro-/Nanoelektronik, Dresden und Chemnitz Integration biologischer und physikalisch-chemischer Materialfunktionen, Potsdam-Golm Logistik und IT, Dortmund Mass Personalization, Stuttgart Mobilitätssysteme, Karlsruhe Nachhaltigkeit, Freiburg Photonik, Jena Sichere Intelligente Systeme, München Simulations- und Software-basierte Innovation, Kaiserslautern Smart Production and Materials, Chemnitz und Dresden Translationale Medizintechnik, Hannover Vernetzte Adaptive Produktion, Aachen Internationale Initiativen Fraunhofer Innovation Platform for the Water-Energy- Food Nexus, Stellenbosch An der Universität Stellenbosch in Südafrika startete im Februar 2020 eine Kooperation, um Forschung und Technologien in den Sektoren Wasser, Energie und Ernährung voranzutreiben. Südafrikas Wasserversorgung steht vor wachsenden Belas- tungen, insbesondere durch den Klimawandel und damit verbundene Wetterextreme sowie durch das Bevölkerungs- wachstum. Die neue Fraunhofer Innovation Platform (FIP) wird das Wissen, die Expertise und die zugehörigen Technologien

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Service I Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen der Kooperationspartner zusammenführen, um ganzheitliche Lösungen in den Bereichen Wasserbehandlung, -sicherheit, -nutzung- und -management zu erarbeiten. Beteiligt sind die Fraunhofer-Institute für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik IGB, für Solare Energiesysteme ISE sowie für Optronik, System- technik und Bildauswertung IOSB. Projektzentren Fraunhofer-Projektzentren sind interdisziplinäre und an einem Standort fokussierte Aktivitäten mehrerer Fraunhofer-Institute. Erreicht werden soll ein langfristiges Engagement am Standort, um dort ein spezifisches Thema zu verankern. Leichtbau und Elektromobilität, Wolfsburg Mikroelektronische und Optische Systeme für die Biomedizin, Erfurt Energiespeicher und Systeme ZESS, Braunschweig Stammzellprozesstechnik, Würzburg »Fraunhofer Innovation Platform« ist eine neue Förderlinie. Damit wird die Einrichtung von temporären Forschungs- einheiten an einer Universität oder Forschungseinrichtung im Ausland unterstützt. Fraunhofer USA Die Forschungseinheiten in den USA sind jetzt in drei großen regionalen Centern zusammengefasst: Fraunhofer USA Center Midwest mit den Schwerpunkten Oberflächen, Werkstoffe, Mikroelektronik Fraunhofer USA Center Northeast mit den Schwerpunkten Produktionstechnik, Energietechnik, Medizintechnik Fraunhofer USA Center Mid-Atlantic mit den Schwer- punkten Informationstechnik, Datensicherheit, Künstliche Intelligenz. Weitere Initiativen International Data Spaces Association Als ein wesentlicher Bestandteil der Digitalisierung von Unter- nehmen – über alle Domänen hinweg – kristallisiert sich die Datenwirtschaft heraus. Bei der digitalen Nutzung von Daten sehen sich sowohl Erzeuger als auch Besitzer der Daten oft der Gefahr ausgesetzt, die Kontrolle und damit den strategischen Wert ihrer Datenressourcen aus der Hand zu geben. Die Inter- national Data Spaces Association (IDSA) stellt dafür die nötige Dateninfrastruktur bereit, indem die Vereinigung Datengebern das Teilen von Daten unter Wahrung der Datensouveränität ermöglicht. Sie hat mittlerweile über 100 Mitglieder aus dem In- und Ausland. Proof-of-Concept-Initiative für die translationale Gesundheitsforschung Helmholtz-Gemeinschaft, Fraunhofer-Gesellschaft und die Deutsche Hochschulmedizin erproben mit der Proof-of- Concept-Initiative (PoC) ein Format, um die schnellere und effizientere Umsetzung präklinischer Forschung in die klini- sche Entwicklung zu fördern. Der klinische Wirkungsnachweis (Proof-of-Concept, kurz PoC) eines innovativen Therapie- oder Diagnostikverfahrens ist in aller Regel eine wichtige Voraus- setzung für eine erfolgreiche Weitergabe von Projekten an Unternehmen, damit diese zur Marktreife weiterentwickelt werden können. 161

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Service I Fraunhofer Deutschland Fraunhofer Deutschland Vorstand Präsident, Unternehmenspolitik, Forschung, Internationales, Technologiemarketing, Geschäftsmodelle: Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E. h. Dr.-Ing. E. h. mult. Dr. h. c. mult. Reimund Neugebauer Personal, Recht und Verwertung: Prof. Dr. rer. publ. ass. iur. Alexander Kurz Finanzen und Digitalisierung: Dipl.-Kfm. Andreas Meuer Forschungsfelder und Kontaktadressen aller Fraunhofer-Institute und Fraunhofer-Verbünde sowie der Ansprechpartner in der Zentrale sind in englischer und deutscher Sprache über das Internet abrufbar: www.fraunhofer.de Postanschrift Postfach 20 07 33 80007 München Telefon +49 89 1205-0 Fax +49 89 1205-7531 info@fraunhofer.de Besucheradresse Hansastraße 27 c 80686 München Historische Fraunhofer-Glashütte Fraunhoferstraße 1 83671 Benediktbeuern 163

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Service I Fraunhofer International Fraunhofer International Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt Tochtergesellschaften in Europa und in Nord- und Südamerika. Weltweit bilden Fraunhofer Representative Offices und Fraunhofer Senior Advisors die Brücke zu den lokalen Märkten. Ein Büro in Brüssel fungiert als Schnittstelle zwischen Fraunhofer und den europäischen Insti tutionen. Acht selbstständige Fraunhofer- Auslandsgesellschaften in Europa, Nord- und Südamerika sowie Asien betreiben Forschung im Fraunhofer-Modell und bereichern so das Fraunhofer-Netzwerk. Die Kontaktadressen sind über das Internet abrufbar: www.fraunhofer.de Ansprechpartner in Deutschland Fraunhofer-Gesellschaft, Internationale Forschungsprogramme und Netzwerke Thomas Dickert Telefon +49 89 1205-4700 Fax +49 89 1205-77-4700 thomas.dickert@ zv.fraunhofer.de Hansastraße 27 c 80686 München Fraunhofer- Auslandsgesellschaften und -Vertretungen Torsten Nyncke Telefon +49 89 1205-4721 torsten.nyncke@ zv.fraunhofer.de Hansastraße 27 c 80686 München Ansprechpartner in Brüssel Fraunhofer-Gesellschaft Büro Brüssel Verena Fennemann MBA Telefon +32 2 50642-45 verena.fennemann@ zv.fraunhofer.de Rue Royale 94 1000 Brüssel, Belgien 165

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Forschungsfelder und Kontaktadressen aller Fraunhofer- Institute und Fraunhofer-Verbünde sind in englischer und deutscher Sprache über das Internet abrufbar: www.fraunhofer.de You can call up the addresses, focal fields of research, and contacts for all Fraunhofer Institutes and Groups in English or German on the Internet: www.fraunhofer.de Anschrift der Redaktion Fraunhofer-Gesellschaft Hansastraße 27 c 80686 München Dr. Martin Thum Kommunikation Telefon +49 89 1205-1367 martin.thum@zv.fraunhofer.de Bei Abdruck ist die Einwilligung der Redaktion erforderlich. © Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V., München 2021 Service Impressum Redaktion Dr. Martin Thum (verantw.) Tanja Schmutzer Eva Bachmann Mandy Bartel Katrin Kuch Thomas Röll Christoph Schneider Ulla Wolfshöfer Bildredaktion Markus Jürgens Produktion und Layout Silke Schneider Satz SCS Grafikdesign, Christin Schneider 166

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Bildquellen © Copyright JB 2020 Titel, Rücktitel: iStock S. 2: Bernhard Huber S. 4 / 5: iStock S. 6 / 7: iStock S. 8: Bernhard Huber S. 9: Bernhard Huber S. 9: Markus Jürgens S. 34: Salzgitter AG S. 36: Airbus Defence and Space S. 39: Diehl-Gruppe S. 40: Wittenstein SE S. 43: Meyer Werft S. 44: photothek S. 46: Bayerische Staatskanzlei S. 48 / 49: iStock S. 51: iStock S. 53: iStock / Bearbeitung Fraunhofer S. 53: Fraunhofer ITMP / Bernd Müller S. 55: iStock / Bearbeitung Fraunhofer S. 56: Fraunhofer ISE S. 59: iStock S. 60: Fraunhofer IWES / Ulrich Perrey S. 61: Fraunhofer ISE S. 61: Fraunhofer UMSICHT S. 61: Bernd Müller S. 62: Fraunhofer ITMP / Bernd Müller S. 64: Fraunhofer / dedimag S. 65: Fraunhofer IVV S. 66: Artvisu Artur Krause S. 67: Fraunhofer IWU S. 68: Adobe Stock S. 69: IBM S. 71: Fraunhofer IPA S. 72: 5G Universität Stuttgart IFF / Fraunhofer IPA, Foto: Rainer Bez S. 73: Shutterstock Brain AI S. 74: Fraunhofer CNT S. 75: Fraunhofer FHR / Vollrath S. 76: SMR S. 76: Fraunhofer IWU S. 77: Fraunhofer S. 78: iStock S. 79: Fraunhofer IVV S. 80: iStock S. 81: Fraunhofer IISB / Kurt Fuchs S. 83: Fraunhofer IMWS S. 83: iStock S. 84: Fraunhofer IWM S. 85: Fraunhofer IMM S. 85: Fraunhofer IFAM S. 86: Fraunhofer / Piotr Banczerowski S. 87: Fraunhofer / Piotr Banczerowski S. 87: Fraunhofer / Piotr Banczerowski S. 88: Vonovia / Bierwald S. 89: Fraunhofer ICT S. 90: iStock S. 91: Fraunhofer IIS S. 91: Fraunhofer FEP / Jan Hosan S. 92: Fraunhofer ISE S. 93: Fraunhofer IGB Stuttgart S. 94: Fraunhofer IZM / Tim Hosman S. 94: Bernd Müller S. 95: iStock S. 96: Fraunhofer ITEM / P. Reinig S. 97: Binz S. 98: picture alliance / ZUMAPRESS.com / Will Lester S. 99: iStock S. 100: Fraunhofer IPM / Holger Kock S. 101: iStock S. 102: Fraunhofer ILT, Aachen / Volker Lannert S. 104: Fraunhofer / Piotr Banczerowski S. 105: Fraunhofer EMFT / Bernd Müller S. 105: Fraunhofer EMFT / Bernd Müller S. 106: Fraunhofer IIS / EAS S. 107: Fraunhofer EMFT / Bernd Müller S. 109: Deutscher Zukunftspreis / Bildschön S. 110: Fürsteneck Fotografie S. 111: Foto-Studio Schwab Remlingen S. 112: f-cell Award / Angelika Emmerling S. 113: CNA e.V. / Kurt Fuchs S. 114: Adobe Stock / georgejmclittle S. 114: Fraunhofer IML S. 115: Fraunhofer IZM S. 117 – 128: Jürgen Lösel S. 134 / 135: iStock S. 152 / 153: iStock Service ID-Nr. 2199878 167

Jahresbericht 2020: Für eine sichere Zukunft: Resilienz durch Innovation

Bericht des Vorstands

Der Vorstand

Lagebericht 2020

Bericht des Senats zum Geschäftsjahr 2020

Im Fraunhofer-Senat

Aus der Fraunhofer-Forschung

Resilienz von komplexen Systemen – ein Fraunhofer-Konzept für die Anwendung

Neue Initiativen und Infrastrukturen

Projekte und Ergebnisse 2020

Auszeichnungen 2020

Menschen in der Forschung

Unternehmen im Fraunhofer-Umfeld

Finanzen

Bilanz zum 31. Dezember 2020

Gewinn- und Verlustrechnung für das Geschäftsjahr 2020

Zusammenhang zwischen Gewinn- und Verlustrechnung, Leistungsrechnung und Einnahmen- und Ausgabenrechnung

Leistungsrechnung der Fraunhofer-Einrichtungen

Auszüge aus dem Anhang 2020

Wiedergabe des Bestätigungsvermerks des Abschlussprüfers

Service

Struktur der Fraunhofer-Gesellschaft

Mitglieder, Organe, Gremien

Weitere Initiativen und Forschungsstrukturen

Fraunhofer Deutschland

Fraunhofer International

Impressum