Mehrere Projekte in Millionenhöhe im Bereich Smarte Materialsysteme an der Universität des Saarlandes und am ZeMA – Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH

Im letzten Quartal 2024 konnte der Forschungsbereich SMiP – Smarte Materialsysteme für intelligente Produktion unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Paul Motzki, der eine Brückenprofessur zwischen dem ZeMA – Zentrum für Mechatronik und Automatisierungstechnik gGmbH und der Universität des Saarlandes innehat, nochmal bedeutende Erfolge in der Projektakquise verzeichnen.

Am 1. Oktober startete das innovative Projekt „SMACool“, das im Rahmen des Pathfinder-Programms des European Innovation Council (EIC) mit einer Fördersumme von 4 Millionen Euro unterstützt wird. Mit dem renommierten Preis der EIC Pathfinder Challenge werden innovative Projekte ausgezeichnet, die das Potential haben, bahnbrechende Lösungen für einige der dringendsten Herausforderungen unserer Zeit zu entwickeln. Von den insgesamt 4 Millionen Euro fließen gute 1,8 Millionen Euro in die Forschung und Entwicklung an der Universität des Saarlandes. Ziel des Projekts SMACool ist es, innerhalb der nächsten drei Jahre eine funktionale Klimaanlage und Wärmepumpe für Wohngebäude zu entwickeln, die auf der vielversprechenden Technologie der Elastokalorik basiert. Dafür soll eine kompakte Einheit entwickelt werden, die dezentral und individuell jeden einzelnen Raum beheizen und kühlen kann.

Die Elastokalorik ist eine disruptive Heiz- und Kühltechnologie und basiert auf der mechanischen Verformung von Festkörpern wie zum Beispiel Formgedächtnislegierungen: Ein Formgedächtnisdraht aus Nickel-Titan erwärmt sich beim Dehnen und kühlt sich beim Entspannen wieder ab – dabei können Temperaturunterschiede von bis zu 40 Grad erzielt werden.

Die Anwendungsmöglichkeiten dieser innovativen Technologie sind vielfältig und reichen von Heizungs- und Klimatechnik für Gebäude oder Fahrzeuge über Kühlung von Batteriesystemen oder Rechenzentren bis hin zur industriellen Kühlung. „Die Elastokalorik funktioniert sowohl als Wärmepumpe als auch als Kühlanlage. Sie ist energieeffizienter und nachhaltiger als heutige Klimatechnik und kommt vollständig ohne klimaschädliche Kältemittel aus. Der Wirkungsgrad elastokalorischer Materialien übertrifft den heutiger Klima- oder Heizanlagen um mehr als das Zehnfache – sie benötigen deutlich weniger Strom“, erklärt Paul Motzki, der das internationale Projektkonsortium leitet. Neben der Universität des Saarlandes umfasst das Konsortium noch die Universität in Ljubljana und die Universität Neapel Frederico II sowie das Unternehmen exergyn aus Irland.

Zusätzlich hat das Forschungsteam um Prof. Paul Motzki im letzten Quartal 2024 die Zuwendungsbescheide für zwei weitere Projekte in Millionenhöhe erhalten, die nun unmittelbar zum Jahreswechsel starten werden.

Am 1. Dezember begann das Projekt „SMArtCool“, ebenfalls im Bereich Elastokalorik mit Fokus auf den Automotive Sektor. Das Projektkonsortium wird geführt von Volkswagen und umfasst zusätzlich die Firma Ingpuls aus Bochum sowie das Fraunhofer IPM in Freiburg. Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und hat ein Gesamtvolumen von 3,4 Millionen Euro, wovon knapp 1 Million Euro an die Arbeitsgruppe Smarte Materialsysteme am ZeMA fließt.

Die Elastokalorik wurde sowohl vom US Department of Energy als auch von der Europäischen Kommission als zukunftsträchtigste Alternative zu bisherigen Kühlmethoden deklariert. Zudem hat das World Economic Forum kürzlich die Elastokalorik in den „TOP 10 Emerging Technologies 2024“ gelistet.

Zu guter Letzt startet am 1. Januar ein neues Horizon Europe Projekt im Bereich der Medizintechnik. Erwachsen aus der Förderung durch die Werner Siemens-Stiftung widmen sich die Teams von Professor Motzki und Professorin Bergita Ganse (Medizinische Fakultät, Uniklinikum Homburg) der Implantatforschung, um die Heilung von Knochenbrüchen bei Patient:innen durch den Einsatz smarter Materialien zu verbessern. Das Projekt „SmILE – Smart Implants for Life Enrichment“ wird im Rahmen des Horizon Europe Programms gefördert. Der Forschungsbereich Smarte Materialsysteme ist einer von 23 Konsortialpartnern und das Projekt hat einen Gesamtvolumen von 20 Millionen Euro, wovon 750.000 Euro an die Forschung am ZeMA und eine gute halbe Million Euro an die Forschung an Universität des Saarlandes gehen. Dieses Vorhaben baut auf den Fortschritten auf, die innerhalb der letzten fünf Jahren im Rahmen des von der Werner Siemens-Stiftung geförderten Projekts “Smart Implants 2.0” mit einem Umfang von 8 Millionen Euro erzielt wurden.

Mit diesen Projekten setzt die Universität des Saarlandes gemeinsam mit dem ZeMA neue Maßstäbe in der Forschung und Entwicklung smarter Technologien. Die enge Zusammenarbeit zwischen Wissenschaft und Industrie wird als Schlüssel angesehen, um Lösungen zu entwickeln, die den Herausforderungen der modernen Gesellschaft gerecht werden. Alle Projekte verdeutlichen das Engagement der Universität des Saarlandes und des ZeMA für eine nachhaltige Zukunft und zeigen, wie interdisziplinäre Ansätze in der Forschung sowohl technologische Innovationen als auch Fortschritte im Gesundheitswesen fördern können.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr.-Ing. Paul Motzki, Professur Smarte Materialsysteme für innovative Produktion,
+49 (681) 85787-545; paul.motzki@uni-saarland.de
Franziska Louia, Gruppenleiterin Elastokalorik +49 (681) 302-71364; franziska.louia@uni-saarland.de

Weitere Informationen:

https://smip.science/ - Professur Smarte Materialsysteme für innovative Produktion
https://www.uni-saarland.de/start.html – Universität des Saarlandes
https://zema.de/ – ZeMA – Zentrum für Mechtronik und Automatisierungstechnik gGmbH
https://www.weforum.org/publications/top-10-emerging-technologies-2024 - Bericht Top 10 Emerging Technologies des Weltwirtschaftsforums WEF