Highlights 2025 – der Jahresbericht

In den letzten zehn Jahren haben unsere Forschenden ihre Expertise in digitaler Signalverarbeitung mit neuartigen KI-Modellen kombiniert. Zwei neue daraus entstandene Technologien sind seit 2025 bereits im Einsatz.

Eine dieser Lösungen ist der Fraunhofer NESC Codec, mit dem wir eine neue Generation an KI-basierten Sprachcodecs hervorgebracht haben. Bisherige Sprachcodecs für 4G / 5G-Dienste benötigen über 10 kbit / s für sehr gute Audioqualität und Sprachverständlichkeit. Der Einsatz von KI reduziert die benötigte Bitrate für sehr gute Sprachqualität auf 1–3 kbit / s. Netzbetreiber können mit NESC zuverlässige Sprachdienste über neue Verteilwege, z. B. Satellitenverbindungen, realisieren. 2025 konnten wir mit Firmen wie Bullitt und Skylo erste Sprachdienste über nicht-terrestrische Netze (NTN) präsentieren.

Eine weitere neuartige KI-basierte Technologie ist upHear Personalized Voice Isolation. Sie lernt in wenigen Sekunden, einen digitalen Fingerabdruck einer Sprecherstimme zu generieren. Damit kann man diese z. B. verstärken und andere Stimmen ausblenden. Dies löst eine Reihe von Problemen, die mit konventionellen Methoden über Jahrzehnte nicht verbessert werden konnten. Davon profitiert man z. B. bei Online-Meetings in Räumen mit mehreren Gesprächen, bei denen das Mikrofon viele Sprechende gleichzeitig erfasst. upHear Personalized Voice Isolation erlaubt es, gezielt die Stimme der gewünschten sprechenden Person zu isolieren und die anderen auszublenden.

Ob Smartphones, Medizintechnik, KI – alles dreht sich um Mikroelektronik. Sie ist seit jeher der Kern unseres Bereichs Smart Sensing and Electronics, der auch das Bayerische Chip-Design-Center koordiniert. 2025 feierte das Center die erfolgreiche Premiere seines Trainee-Programms.

Sechs Monate lang tauchten sieben Talente tief ins Chipdesign ein. Je nach Interesse wurden sie in einem von drei Schwerpunkten ausgebildet: Analog IC-Design, Test and Validation sowie System Engineering. In interdisziplinären Teams arbeiteten sie an realen Projekten, entwarfen Systeme, simulierten Schaltungen und prüften Chips auf alle Details.

Das Programm macht Fachkräfte fit für eine Schlüsseltechnologie. Denn Mikroelektronik prägt die digitale Zukunft. Unsere Trainees erweitern nicht nur ihr technisches Know-how, sondern erfahren auch, wie Forschung und Industrie Hand in Hand arbeiten, um Innovationen schnell in die Praxis zu bringen. Unternehmen profitieren direkt von praxisnah geschulten Talenten, die komplexe Fragestellungen eigenständig lösen können.

Nach gelungenem Auftakt geht das Trainee-Programm im April 2026 in die nächste Runde, ergänzt um den Schwerpunkt Digital IC-Design. Neu ist auch, dass Unternehmen eigene Mitarbeitende entsenden können, die ebenso darauf vorbereitet werden, Mikroelektronik aktiv mitzugestalten und Chip-Innovationen voranzutreiben. So tragen wir zur Fachkräftesicherung bei und stärken die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands in einer daten- und chipbasierten Welt.

In Deutschland kommt es jährlich zu über 10 000 Bränden in Abfallsortieranlagen – häufig, weil falsch entsorgte Lithium‑Ionen‑Batterien im Gelben Sack landen. Rund 80 Prozent dieser Brände sind laut dem Branchenverband BDE darauf zurückzuführen, und die Schäden belaufen sich auf etwa eine Milliarde Euro. Wir setzen daher früher an: Kritische Akkus erkennen und aus dem Materialstrom entfernen, bevor sie zünden.

Im Projekt K3I-Cycling entwickeln wir ein sensorbasiertes Sortiersystem. Eine Röntgenanlage – vergleichbar mit dem Gepäckscanner am Flughafen – durchleuchtet den Abfall auf dem Förderband. Anhand der KI-basiert und in Echtzeit analysierten Bilddaten werden sowohl sichtbare als auch verdeckte Akkus erkannt. Präzise Druckluftdüsen trennen die Fundstücke vom restlichen Material und leiten sie in sichere Behälter. Das erhöht den Schutz für Mitarbeitende und Anlagen und verbessert zugleich das Recycling von Batterien.

Herausfordernd sind sehr unterschiedliche Bauformen – vom E‑Bike‑Akku bis zur Knopfzelle – sowie millisekundengenaues Timing zwischen Bildanalyse und Ausblasung. Durch das Training mit Praxisdaten steigen Erkennungsrate und Robustheit kontinuierlich. Seit Juni 2025 erproben wir die Anlage mit der Firma LOBBE RSW GmbH im Realbetrieb. Gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt und eingebettet in den KI‑Hub Kunststoffverpackungen arbeiten wir an sicheren, ressourcenschonenden Kreisläufen. Angesichts wachsender Gerätezahlen wird die frühzeitige Erkennung und Trennung gefährlicher Objekte zum Standard – heute und in den kommenden Jahren.

Steigende Kosten, hoher Wettbewerbsdruck und rasanter technologischer Wandel stellen kleine und mittlere Unternehmen (KMU) vor große Herausforderungen. Der Einsatz neuer Technologien mit KI bietet Chancen für die Produktion, wird von KMU aber oft als komplex wahrgenommen. Dabei sind Anpassungen für sie unverzichtbar, um langfristig effizient und wettbewerbsfähig zu bleiben.

An unserem Standort Dresden haben wir mit der Demoproduktion eine Umgebung geschaffen, in der sich KI-Anwendungen realitätsnah testen lassen. Unternehmen können erste Berührungspunkte schaffen oder konkrete Einsatzszenarien erproben und weiterentwickeln. So entsteht eine zentrale Anlaufstelle, die den Einsatz von KI verständlicher macht und einen schnellen Wissenstransfer ermöglicht.

Die vorhandene Infrastruktur wird genutzt, um in sicherer Umgebung und mit fachkundiger Anleitung an individuellen Problemstellungen zu arbeiten. In der ersten Ausbaustufe können KMU an fünf Stationen reale Produktionsprozesse durchlaufen – von adaptiver Robotik über Funkkommunikation bis hin zu smarter Sensorik. Auch Potenziale von Edge-Komponenten und eines Digitalen Zwillings sind abgebildet.

Die Demoproduktion ist als flexible Plattform gestaltet, die individuell auf Unternehmensbedürfnisse eingeht. Durch offenen Austausch und erlebbare Technologien unterstützen wir Firmen dabei, Innovationshemmnisse abzubauen und den digitalen Wandel aktiv voranzutreiben.

Diese Maßnahme wird mitfinanziert durch Steuermittel auf Grundlage des vom Sächsischen Landtag beschlossenen Haushalts.

Eine unabhängige, verlässliche globale Positions- und Zeitlösung ist heute wichtiger denn je. 2025 feierte das europäische, weltweit einzige zivil betriebene Satellitennavigationssystem Galileo sein 30-jähriges Bestehen.

Anfangs war Satellitennavigation professionellen und kostspieligen Anwendungen vorbehalten. Vor 20 Jahren fanden dann Auto-Navigationsgeräte ihren Weg in den Massenmarkt. Mit der Einführung von Smartphones wurde Satellitennavigation alltägliches Hilfsmittel, etwa für hochgenaue Zeitsynchronisation, Telekommunikations- und Energiesysteme oder Börsen und Banken.

Wir arbeiten seit 25 Jahren intensiv an und mit Galileo. Das Spektrum unserer Anwendungen reicht von der Entwicklung präziser Navigationsempfänger, beispielsweise für Forstmaschinen im Wald, über die Steuerung von Schiffen bis hin zur Empfängertechnologie für Forschungsraketen und Satelliten. Mit dem Galileo-Programm der EU wurde auch eine Forschungsförderung für Satellitennavigationstechnologien in Europa initiiert, mit der von unseren Forschenden neue Ideen und Konzepte in die Praxis umgesetzt wurden.

Mit der Entwicklung einer speziellen Monitoring-Station für den Galileo Public Regulated Service (PRS) der EU, einem verschlüsselten, besonders geschützten Dienst für hoheitliche und sicherheitskritische Anwendungen, leisten wir einen bedeutenden Beitrag für mehr Sicherheit und Resilienz unserer kritischen Infrastruktur.

Die Zukunft der Industrie ist digital und vernetzt – nicht nur innerhalb eines Unternehmens, sondern über gesamte Wertschöpfungsketten hinweg. Doch die Realität sieht in vielen Bereichen (noch) anders aus: Isolierte Systeme und Datensilos verhindern effiziente Abläufe und die Entwicklung neuer Produkte und Services.

Gerade in der Antriebstechnik hat sich die Idee eines unternehmensübergreifenden Datenaustauschs noch nicht etabliert. Gründe sind Zweifel an der sicheren Kontrolle über die eigenen Daten und fehlende Vorstellungen zu praktischen Anwendungsfällen.

Im Projekt Antrieb 4.0 erarbeiten wir daher gemeinsam mit Forschungspartnern und Antriebsherstellern eine Lösung, die Daten herstellerübergreifend und interoperabel macht, ohne dass Unternehmen ihre Datenhoheit verlieren.

Wir nutzen dafür mit der Solid-Technologie Ansätze des Semantic Web: Daten werden einheitlich beschrieben, bleiben aber in einem eigenen »Datentresor« und können gezielt freigegeben werden. So lassen sich hersteller- und betreiberübergreifend Produktionsanlagen optimieren, Digitale Zwillinge mit Echtzeitdaten aufbauen oder energieeffizient ausgelegte Antriebe realisieren: Anwendungsbeispiele, die wir in einer Serviceplattform für elektrische Antriebe andenken. Mit Antrieb 4.0 entsteht eine leicht einzuführende und schlanke Lösung für digitale, übergreifende Services, die auf denselben Prinzipien aufbaut wie komplexere Datenrauminitiativen wie die Gaia-X Federation Services. Das erleichtert Unternehmen den Einstieg in eine zunehmend vernetzte Datenwelt – mit Potenzial zum Ausbau.

Wenn Menschen beim Sprintstart ihre ganze Energie in eine explosionsartige Kraftentfaltung stecken, zündet im Gehirn ein Feuerwerk elektrischer Impulse. Diese Pulse jagen durch ein Geflecht aus Neuronen und aktivieren damit die exakt richtigen Aktionen. Genau auf diesem Prinzip beruht auch die nächste Generation neuronaler Netze für energiesparende Künstliche Intelligenz: Spiking Neural Networks (SNNs). Doch noch gibt es kaum spezielle, dem Gehirn nachempfundene Hardware, um diese neuronal aktivierte Schnellkraft in Kommunikationssystemen, in der Industrie oder in sensorbasierten Geräten nutzen zu können. Das ändert sich jetzt.

Mit der Entwicklung des SNN-Prozessors SENNA ist es uns gelungen, die elektrische Funktionsweise von biologischen Neuronen in einem Microchip nachzubilden. Aus 1024 solcher künstlicher Neuronen besteht der aktuelle SENNA-Chip, der Signalströme in Nanosekundenschnelle analysiert. Auf dieser Basis kann er die Übertragung von Daten verbessern, kleine Elektromotoren regeln und steuern oder auf Ereignisse reagieren, die er blitzschnell aus Sensordaten schlussfolgert. Um SENNAs pulsierende Präzision in Geräte und Systeme einzubetten, begleiten wir unsere Partner von der ersten Machbarkeitsstudie bis zur Serienfertigung. Neuester Auftrag für SENNA im EU-Projekt SpikeHERO: Signalverzerrungen, die bei sehr hohen Übertragungsraten auftreten, eliminieren und Glasfasernetze dadurch noch schneller machen.