Forschung für das „digitale Ohr“ der Zukunft: EU-Projekt „Listen2Future“ startet bei Infineon

Unter der Leitung von Infineon Austria startete das europäische Forschungsprojekt „Listen2Future“ mit 27 Partnern aus 7 Ländern zur Entwicklung neuer und kleinster Mikrofon- und Ultraschallsensoren für Untersuchungen in Industrie und Medizin. Präzise Mini-Hörgeräte, schnelle Infektionskontrolle bei Säuglingen oder tragbare Ultraschallpflaster werden möglich.

Medizinische Versorgung, gesundes Altern, Energiesicherheit und Produktqualität sind grundlegende Themen für unsere Gesellschaft. Als Sinnesorgane der Technik spielen dabei winzige Sensoren wie Mikrofone und Ultraschallsensoren eine wichtige Rolle. Als „digitales Ohr“ nehmen sie akustische Signale auf und ermöglichen schnelle Untersuchungen. Die Forschung von „Listen2Future“ wird die Leistungsfähigkeit bestehender Systeme deutlich verbessern und darüber hinaus völlig neue Lösungen hervorbringen, die der Gesellschaft, den Menschen und der Gesundheit zugute kommen.

Digitale Innovationen für Industrie und Medizin

Ziel ist es, kleinste mikroelektromechanische Sensoren, kurz „MEMS-Sensoren“, zu weltweit wettbewerbsfähigen Kosten in Großserienfertigung zu bringen und für vielfältige Anwendungen in Industrie und Medizin verfügbar zu machen. Die Forschung soll zu höheren Bildauflösungen bei Ultraschallsonden, robusten Mini-Hörgeräten mit erstklassiger Klangqualität und geringem Energieverbrauch führen. Im Fokus stehen außerdem tragbare Ultraschallpflaster zur Früherkennung beispielsweise von Herzerkrankungen sowie Ultraschallgeräte zur schnellen Infektionskontrolle bei Säuglingen. In der Industrie sollen eine kontinuierliche Qualitätskontrolle von Materialien und eine intelligente Überwachung der Energieinfrastruktur umgesetzt werden (siehe Beispiele auf Seite 3).

Sabine Herlitschka, CEO of Infineon Technologies Austria AG, says:„Große Innovationsschritte finden häufig an den Schnittstellen der Disziplinen statt. Dies gilt insbesondere dort, wo Medizin auf Mikroelektronik trifft, da wir Körpersignale viel genauer erfassen und messen können. Daraus ergeben sich erhebliche Potenziale zur Verbesserung der Gesundheitsversorgung.“ Mit dem europäischen Projekt „Listen2Future“ Wir arbeiten mit exzellenten Partnern aus Industrie, Medizin und Wissenschaft zusammen, um zu zeigen, wie dieses „digitale Ohr“ im Gesundheitswesen und darüber hinaus wirksam werden kann. Gemeinsam leisten wir hochrelevante Beiträge zu diesem wichtigen Anwendungsgebiet der Akustik.“

Europa nimmt bei MEMS-Sensoren bereits eine Spitzenposition ein, mit einem Weltmarktanteil von mehr als 40 Prozent. Die Ergebnisse dieses Forschungsprojekts werden die Marktposition europäischer Unternehmen weiter stärken.

„Die Nachfrage nach miniaturisierten, energieeffizienten Systemlösungen wächst weltweit“, heißt esAdam White, Leiter des Geschäftsbereichs Power & Sensor Systems der Infineon Technologies AG . „Halbleiter spielen dabei eine zentrale Rolle. Sensoren erfassen Daten, Mikrocontroller verarbeiten sie und leiten sie weiter. Infineon liefert bereits MEMS-Mikrocontroller und Lösungen in höchster Qualität. Mit der Forschung können wir nun weitere erstklassige akustische Sensorsysteme entwickeln und in.“ In Kombination mit hocheffizienten Prozessoren und künstlicher Intelligenz heben wir gemeinsam mit unseren Forschungspartnern dank unserer Expertise in diesem Bereich das Gesamtsystem auf ein neues Niveau. Die Forschungsarbeiten eröffnen enorme Anwendungspotenziale und schaffen nachhaltigen Nutzen.“

Erfassen Sie Ton präzise und machen Sie ihn sichtbar

Kleinste MEMS-Mikrofone sorgen in Hörgeräten und Hörsonden, in Smartphones oder Freisprechgeräten für perfekte Klangqualität bei geringem Energieverbrauch. In der Medizin gehört der Ultraschall zu den häufigsten Untersuchungen und wird bei Schwangerschaftskontrollen, der Untersuchung der Schilddrüse, der Leber oder des Herzens eingesetzt. Die Industrie nutzt Ultraschall, um Reibung, Vibrationen und Schadstellen zu „hören“. Dies ermöglicht eine einfachere und schnellere Lokalisierung von Problemen in der Wartung und der vorausschauenden Wartung. Dennoch haben die Geräte ihre Grenzen: Sie funktionieren nicht in jedem Frequenzbereich gleich gut, liefern nur Momentaufnahmen und sind oft groß und teuer. Das Forschungsteam „Listen2Future“ geht diesen Herausforderungen nach.

Neue Wandlergeneration

Das Team arbeitet an kleinen, piezoelektrischen Ultraschallsensoren und Mikrofonen auf Basis neuartiger, flexibler Dünnschichtmaterialien. Durch neue Materialien und Sensorkonzepte soll die Elektronik präzisere Signale und Bilder liefern sowie ein hochwertigeres Klangerlebnis ermöglichen, außerdem dehnbar und flexibel anpassbar sein und dabei weniger Energie verbrauchen. Geforscht wird entlang der gesamten Entwicklungskette – von Materialien, Design, Signalverarbeitung, Montage- und Verpackungstechnologien, Softwareentwicklungen und Algorithmen der Künstlichen Intelligenz bis hin zu integrierbaren miniaturisierten Systemlösungen. Am Ende wird das Gesamtsystem intelligenter, kleiner, robuster, energieeffizienter und mobiler.

Konkrete Anwendungsbereiche

Mini-Hörgeräte verbrauchen weniger Strom Rund 34 Millionen Menschen in Europa leben mit einer Hörbeeinträchtigung, doch nur etwa jeder Dritte der Betroffenen erhält professionelle Unterstützung und nutzt Hörgeräte. Kleinere und einfach zu bedienende Hörgeräte würden die Akzeptanz deutlich erhöhen und die Gesundheitsversorgung verbessern. Fortschritte bei piezoelektrischen MEMS-Mikrofonen sollen die kleinsten, robustesten und wasserdichtsten Designs ermöglichen und den Stromverbrauch durch effiziente Energieumwandlung um mehr als 15 Prozent senken. Der Benutzerkomfort wird verbessert und die Batterielebensdauer des Hörgeräts verlängert.

Präziser Ultraschall für Säuglinge erkennt Infektionen Neuartige miniaturisierte Ultraschallsonden ermöglichen die schnelle, einfache, schmerzfreie und nicht-invasive Diagnose von Infektionen und lebensbedrohlichen Erkrankungen bei Säuglingen, wie z. B. Meningitis. Hochintegrierte und kostengünstige MEMS-Technologien aus dem Projekt „Listen2 Future“ machen die Geräte auch für den breiten Einsatz, etwa außerhalb des Krankenhauses und in Entwicklungsländern, erschwinglich. Die Forschungsergebnisse können dazu beitragen, die Neugeborenensterblichkeit in Entwicklungsländern weiter zu senken.

Tragbares Pflaster zur Herzkontrolle Das Projekt soll auch die Entwicklung flexibler Ultraschallpflaster deutlich vorantreiben. Tragbare Ultraschallpflaster ermöglichen eine permanente, kontinuierliche und nicht-invasive Herzüberwachung, beispielsweise zur Überprüfung des Herzzeitvolumens, von Herzinsuffizienzen und des Pumpvolumens. Mit dem an der Brust befestigten Pflaster könnten Patienten künftig von zu Hause aus ihre Herzleistung kontinuierlich und schmerzfrei überwachen. Ärzte erhalten mehr Informationen für eine bessere medizinische Behandlung und Krankenhausaufenthalte werden reduziert.

Überwachung von Verbundwerkstoffen und Stromnetzen Integrierbare Systeme zur kontinuierlichen Material- und Qualitätskontrolle erhalten durch die Forschung neuen Auftrieb. Luft- und Raumfahrtkomponenten können präzise überprüft werden, um die verbleibende Nutzungsdauer zu ermitteln. Die Online-Zustandsüberwachung des Stromnetzes überprüft permanent kritische Komponenten, verhindert unerwartete Ausfälle und optimiert so die vorausschauende Wartung.

Projektstart mit hochrangigen Teilnehmern Das Projekt „Listen2Future“ – Akustische Sensorlösungen integriert mit digitalen Technologien als Schlüsselfaktoren für neue Anwendungen zur Förderung der Gesellschaft 5.0 – hat eine Laufzeit von drei Jahren und ein Projektvolumen von rund 30 Millionen Euro. Die Finanzierung erfolgt durch Investitionen der Industrie, Zuschüsse der einzelnen teilnehmenden Länder und das KDT-JU-Programm (Key Digital Technologies Joint Undertaking) der Europäischen Union.

Am Kick-off des Projekts bei Infineon in Villach nahmen alle hochrangigen Projektpartner teil. Das Förderumfeld wurde vertreten durchYves Gigase, Interimsgeschäftsführer des Key Development Technologies Joint Undertaking (KDT JU).

FürPeter Kaiser Herr Landeshauptmann von Kärnten, das EU-Projekt „Listen 2Future“ passt in vielerlei Hinsicht perfekt zu Kärnten. „Wir sind ein Lebens-, Arbeits-, Wirtschafts- und Zukunftsstandort, der stark auf Forschung und Entwicklung, Zukunftstechnologien, Bildung und internationale Zusammenarbeit setzt. Mit der Forschung und Entwicklung kleinster und präzisester Sensoren, die auch den Bereich der Industrie revolutionieren werden.“ als Medizin und eine große Hilfe für viele Menschen sein, stehen Infineon und Kärnten im Rahmen von „Listen2Future“ erneut im Rampenlicht der Weltöffentlichkeit. Von besonderer Bedeutung ist auch die Tatsache, dass Partner aus 7 Ländern an dem Projekt zusammenarbeiten Unser Dank gilt allen Beteiligten, allen voran Infineon, die zur Verwirklichung von „Listen2Future“ in Villach beitragen.“

Exzellente Forschung: 27 Partner aus sieben Ländern

Die teilnehmenden Unternehmen spiegeln das Zusammenspiel von Wissenschaft und Industrie, aus Materialien, Halbleitern, Elektronik und Medizintechnik, Forschung und Softwareentwicklung aus ganz Europa wider:

Österreich:Infineon Technologies Austria AG (Projektleitung), Silicon Austria Labs GmbH, GE Healthcare Austria GmbH & Co OG |Belgien:Pulsify Medical BV, IMEC Interuniversitäres Mikroelektronisches Zentrum |Tschechien:Vysoke Uceni Technicke in Brünn, Institut für Informationstheorie und Automatisierung und cr VVI, Institut für Mikroelektronische Anwendungen SRO |Deutschland:Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung EV, Codasip GmbH, Infineon Technologies AG, Infineon Technologies Dresden GmbH & CO KG, Inoson GmbH, Path Medical GmbH, Technische Universität Darmstadt, Technische Universität München |Niederlande:Solmates BV, Sonion Nederland BV, Universität Twente |Norwegen:Elliptic Laboratories ASA, Sintef AS, Sonitor Technologies AS |Spanien:State Agency Higher Council for Scientific Research, Dasel SL, New Born Solutions, SMD Analgesia Inductor SL, Universität Granada

Die Infineon Technologies Austria AG ist eine Konzerntochter der Infineon Technologies AG, einem weltweit führenden Anbieter von Halbleiterlösungen, die das Leben einfacher, sicherer und umweltfreundlicher machen. Mikroelektronik von Infineon reduziert den Energieverbrauch von Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und Industrieanlagen. Sie leisten einen wesentlichen Beitrag zum Komfort, zur Sicherheit und Nachhaltigkeit von Fahrzeugen und ermöglichen sichere Transaktionen im Internet der Dinge.

Infineon Austria bündelt Kompetenzen für Forschung und Entwicklung, Produktion sowie globale Geschäftsverantwortung. Der Hauptsitz befindet sich in Villach, weitere Niederlassungen befinden sich in Graz, Klagenfurt, Linz und Wien. Mit 5.461 Mitarbeitern aus 79 Ländern (davon 2.390 in Forschung und Entwicklung) erzielte das Unternehmen im Geschäftsjahr 2022 (Ende September) einen Umsatz von 5,2 Milliarden Euro. Mit einem Forschungsaufwand von 585 Millionen Euro ist Infineon Austria eines der forschungsstärksten Unternehmen Österreichs.