»Kann eine deutsche Organisation für Angewandte Forschung erfolgreich sein in dem wirtschaftlich und wissenschaftlich führenden Markt der Welt? Vor 15 Jahren, als Fraunhofer USA gegründet wurde, waren wir uns da noch nicht so sicher. Heute wissen wir: ja, wir können das«, resümiert Hans-Jörg Bullinger, Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft.

Mittlerweile gibt es in den USA sechs Forschungs-Center, die im vergangenen Jahr einen Umsatz von 30 Millionen Dollar erzielt haben. Sie kooperieren mit zahlreichen amerikanischen Forschungs-Einrichtungen, darunter Elite-Universitäten wie dem MIT oder der Johns Hopkins University. Heute hat Fraunhofer USA fast zweihundert Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die gemeinsam mit Auftraggebern aus der Industrie neue Produktionstechniken, Medikamente oder Softwarekonzepte entwickeln. Damit stehen die Centers – genau wie die deutschen Fraunhofer-Institute – am Schnittpunkt zwischen universitärer Forschung und der Praxis. »Das Wachstum wurde möglich, weil unsere Partner-Institute in Deutschland erkannt haben, welchen Wert unsere Erfahrungen bei der Erschließung von Wachstumsmärkten haben und den direkten Zugang zu diesen Märkten, der durch Kooperationen entsteht, nutzen«, resümiert Dr. William Hartman, Vice President von Fraunhofer USA. »Wir sind stolz darauf, ein Partner in diesem internationalen Austausch zu sein.«

Diamanten - transatlantische Kooperation schafft Erfolg

Diamanten gelten seit alters her als Inbegriff der Treue und der Stabilität. Auch in der langjährigen Zusammenarbeit zwischen amerikanischen und deutschen Fraunhofer-Forschern spielen sie eine wichtige Rolle. Dabei geht es allerdings weniger um Symbolik, als vielmehr um praktische Fragen: Diamanten sind begehrt und teuer, daher suchen Wissenschaftler und Ingenieure schon lange Me-thoden, sie kostengünstig herzustellen. An der Michigan State University gelang in den 1980er Jahren ein Durchbruch: Eine Forschergruppe hatte eine Plasmatechnikmaschine entwickelt, die Diamanten aus Methan- oder Wasserstoffgas durch Chemische-Dampfabscheidung gewinnt. Die Ingenieure vom Fraunhofer Center for Coatings and Laser Applications CCL in Michigan waren begeistert, als sie die ersten Erfolge der Kollegen an der nahe gelegenen Michigan State University sahen. Gemeinsam haben die Teams die Methode weiterentwickelt. »Häufig entscheiden technische Details über Erfolg oder Misserfolg«, weiß Thomas Schuelke vom CCL.

»Während des Abscheidungsprozesses müssen Druck- und Tempe-raturbedingungen sehr genau eingestellt und nachjustiert werden. Wir haben diese Parameter untersucht und dann begonnen, den ganzen Herstellungsprozess zu automatisieren – auf diese Weise entstand eine neuartige industrietaugliche Produktionsmaschine, die Diamant-Einkristalle für die Schmuck- und Elektronikindustrie fertigen konnte. Mittlerweile wurde die Maschinentechnik kommerzialisiert: Der Industriepartner Lambda Technologies baut und vertreibt die Geräte zur Diamantenproduktion auf dem US- und Weltmarkt. »Unsere Arbeit zeigt, dass sich das Fraunhofer Modell – Forschung an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung – auch in den USA bewährt«, resümiert Schuelke.

Zusammen mit seiner Arbeitsgruppe – zu der auch immer mehrere deutsche Diplomanden und Doktoranden gehören, die für ein halbes Jahr in die USA kommen, um dort Land, Leute und Arbeitsmethoden kennenzulernen – entwickelt Schuelke derzeit die nächste Gerätegeneration für Diamant-Züchtung im großen Stil: Sie soll der Industrie die Möglichkeit geben, mehrere Diamanten von mehr als einem Kubikzentimeter Größe gleichzeitig herzustellen. »Hier gilt es, viele technische Details zu berücksichtigen. Wir brauchen einen höheren Prozessdruck als bisher und ein entsprechend modifiziertes Abscheideverfahren«, erklärt der Teamleiter. »Erfolgversprechend könnte auch die Atmosphärendruckplasmatechnik sein – und hier kommt uns die Erfahrung der Kollegen am deutschen Mutterinstitut sehr entgegen. Mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden stehen wir in ständigem Kontakt.«

Sichere Software – das Ergebnis eines exzellenten Netzwerks

Ein Beispiel für eine erfolgreiche Kooperation stammt aus dem Fraunhofer Center for Experimental Software Engineering CESE. »Fehler in der Software können teuer werden«, erklärt Prof. Rance Cleaveland, der Leider des Centers: »Beim Testen einer NASA-Kommunikationssoftware haben wir festgestellt, dass die Übertragung von von Bilddaten vom Merkur zum Kontrollzentrum auf der Erde ein Drittel mehr Zeit benötigen würde als geplant, weil Daten unter be-stimmten Umständen zurück-transmittiert wurden. Wäre dieses Problem nicht entdeckt worden, hätte dies die Übertragungskosten um Tausende von Dollar in die Höhe getrieben.« Möglich wurde die Fehlerdetektion durch SAVE – die Abkürzung steht für Software Architecture Visualisation and Evaluation. Die Technologie kann auch in komplexen Softwarepaketen Fehler aufspüren. Entwickelt wurde SAVE von einem deutsch-amerikanischen Forscherteam: Die amerikanischen Fraunhofer-Forscher arbeiten zusammen mit Exper-ten der Johns Hopkins University und Kollegen am deutschen Mutterinstitut, dem Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE.

»SAVE stellt auch das Softwareverhalten von komplexen Programmen in einer übersichtlichen Weise dar. Das ist wichtig, wenn man Programme systematisch analysieren und auf Fehler prüfen will, die zu unerwartetem Verhalten führen«, so Cleaveland. Mittlerweile wurde das neue Analyseverfahren vom CESE zusammen mit dem IESE zum Patent angemeldet. Von den Vorteilen der Software profitieren bereits die NASA, die amerikanische Food and Drug Administration FDA, die die Zuverlässigkeit von Medizintechnik analysiert sowie die Industriepartner des deutschen Instituts.

Ein Blick auf die Geschichte

Die Geschichte von Fraunhofer USA begann im September 1994 mit der Eröffnung eines Forschungszentrums in den Vereinigten Staaten durch zwei Aachener Fraunhofer-Institute: Zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT gründete die University of Michigan das Fraunhofer Center for Laser Technology in Plymouth, Michigan. Die Boston University schloss sich mit dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT zusammen und gründete das Fraunhofer Center for Manufacturing Innovation. Ursprünglich lag der Fokus des Centers auf Werkzeug- und Formenbau, aber mit den Jahren dehnte sich die Forschungsarbeit des Centers auf innovative, fertigungstechnische Lösungen für Bereiche wie zum Beispiel Arzneimittel, medizinische Geräte und Optoelektronik aus.

Ebenfalls 1994 eröffnete das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS das Center for Surface and Laser Processing CSLP, aus dem das heutige Center for Coatings and Laser Applications CCL hervorging. Das Center befindet sich auf dem Campus der Michigan State University und zählt zu den weltweit führenden Laboren für angewandte Forschung und entwickelt Technologien zur Herstellung synthetischer Diamanten.

Fünf Jahre später gründete das Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE das Center for Experimental Software Engineering CESE an der University of Maryland. Zu den wichtigsten Projekten des Centers gehören die Space Shuttle-Missionen der NASA.

Im Jahr 2001 konnte das Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie, dank Unterstützung durch den Staat Delaware, das Fraunhofer Center for Molecular Biotechnology CMB eröffnen. Das CMB entwickelt Technologien zur Herstellung von Impfstoffen in Gewächshäusern mit Hilfe von Wirtspflanzen und gentechnisch veränderten Pflanzenviren.

Das Fraunhofer Office for Digital Media Technologies wurde 2007 in San José, Kalifornien eröffnet. Ziel ist es, die Audiocodierungstechnologien des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, wo unter anderem das MP3-Format entwickelt wurde, zu fördern.

Das Fraunhofer Center for Sustainable Energy öffnete seine Pforten 2008 in Boston. Das Center befindet sich in der Nähe des MIT, direkt neben dem Campus des Massachusetts Institute for Technology. Genau wie sein Mutterinstitut, das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, ist das Center auf Solarenergie und Gebäudeenergieeffizienz spezialisiert.