Innovative et connectée au monde entier

Qu’il s’agisse de l’airbag ou du format MP3,  d’ordinateurs quantiques ou d’hydrogène vert, la  Société Fraunhofer est connue depuis des décennies dans le monde pour ses inventions et sa recherche dans des technologies clés. 

l’hélicoptère RACER
Fraunhofer IGCV mit Airbus

On ne comprend vraiment la taille de la Société Fraunhofer que lorsqu’on prend une carte. En fait, elle est partout – en Allemagne à Itzehoe près de la mer du Nord et tout au sud à Holzkirchen, en Haute-Bavière où l’on voit les Alpes. En 2022, elle a soixante-seize instituts et dépendances dans la seule République fédérale. À cela viennent s’ajouter des sites sur presque tous les continents, aux États-Unis et au Brésil tout comme en Afrique du Sud, en Israël, en Chine ou en Inde. La Société Fraunhofer (FhG), connectée au monde entier, est le plus grand organisme de recherche appliquée en Europe. La physique du bâtiment, le traitement de données ou la photovoltaïque, la biomédecine, la mécatronique ou la recherche sur les polymères – la Société travaille sur pratiquement tous les sujets techniques ou scientifiques.

Nombre d’inventions issues de ses instituts sont connues dans le monde entier : l‘airbag par exemple. Ou le format MP3 permettant de comprimer la musique en petites données : il provient de l’Institut Fraunhofer pour les circuits intégrés (IIS) à Erlangen. Pour le mettre au point dans les années 1980, les chercheurs avaient utilisé la chanson « Tom’s Diner » de Suzanne Vega en raison de sa simplicité et de son rythme clair. Ce fut la première chanson comprimée au monde. La LED blanche est une invention célèbre dans le monde issue de l’univers Fraunhofer. Naguère, il fallait mêler des LED bleues, vertes et rouges pour produire une lumière blanche. Cela rendait la construction des LED chère et complexe. En 1995, les chercheurs de l’Institut Fraunhofer de physique appliquée aux solides (IAF) à Freiburg parvinrent pour la première fois à faire émettre de la lumière blanche à une seule puce, ce qui lança l’essor des LED qui éclairent aujourd’hui des millions de bureaux et d’appartements.

Le président de la Société Fraunhofer, Reimund Neugebauer, explique ainsi l’inventivité des quelque 30.000 collaboratrices et collaborateurs: 
« Nous nous concentrons sur des technologies clés riches d’avenir. Pour cela, nous évaluons sans cesse les domaines d’activité innovants et les tendances technologiques ayant un fort potentiel commercial et une pertinence sociétale ; nous adaptons alors nos priorités. » Parmi les grands domaines dans lesquels travaille actuellement la FhG, on compte la bioéconomie, la médecine intelligente, les technologies quantiques ou encore l’intelligence artificielle et les technologies du climat. L’approvisionnement en énergie de demain est particulièrement important, dit M. Neugebauer : « Nous pouvons fabriquer autant d’ordinateurs quantiques que nous voulons ou construire des centres de calcul ultraperformants – si nous ne sommes pas souverains en matière d’approvisionnement sûr en énergie, cela ne nous avance guère. Cela signifie que nous devons développer notre politique énergétique et nos solutions pour nous approvisionner en énergie. ­» L’objectif est de parvenir à la souveraineté énergétique avec nos voisins dans l’Union européenne. 

L’hydrogène, un sujet d’avenir

C’est pourquoi l’hydrogène, surtout, est le grand sujet du moment. Selon Mario Ragwitz, le porte-parole du Réseau Fraunhofer sur l’hydrogène, 35 instituts y travaillent. « Ce qui est bien, c’est que nous couvrons toute la chaîne de création de valeur, de la production d’hydrogène à son transport jusqu’aux consommateurs », dit-il. Ainsi, la FhG dispose de laboratoires d’électrolyse où optimiser la production d’hydrogène. À cela viennent s’ajouter des laboratoires de développement des piles à combustible qui transforment l’hydrogène en électricité. Les équipes étudient aussi l’automatisation de la production de ces piles car elles sont encore fabriquées à la main, ce qui serait trop cher et trop lent pour une utilisation massive de l’hydrogène. Pour développer des solutions, l’Institut Fraunhofer des machines-outils et de la technique de formage (IWU) à Chemnitz a créé un instrument de recherche original, une voiture baptisée Silberhummel. Elle se base sur les dessins d’une voiture de course des années 1940 qui n’a jamais été construite. Les chercheurs ont ressuscité la voiture et l’ont équipée d’une pile à combustible leur permettant de tester des concepts et des composants nouveaux.
 

L’esprit d’invention de ses habitants a été et est la matière première la plus importante de l’Allemagne. Les innovations et les solutions qui y sont développées contribuent largement à notre prospérité et sont un succès à l’exportation, avec un impact sensible sur les chaînes de création de valeur dans le monde. 

Le Président de la Société Fraunhofer Reimund Neugebauer

En quoi l’hydrogène peut-il contribuer à la transition énergétique ? Les chercheuses et les chercheurs ont le regard fixé sur ces questions pratiques chez Fraunhofer. Pour Mario Ragwitz, il est judicieux d’utiliser l’hydrogène là où on n’a guère d’alternatives écologiques et où l’on peut réduire massivement les émissions de dioxyde de carbone. Cela vaut particulièrement pour l’industrie chimique et sidérurgique, la construction navale ou le transport aérien et le trafic poids lourds. Dans l‘industrie sidérurgique, par exemple, on utilise d’énormes quantités de charbon pour obtenir de la fonte. La FhG met au point, avec le projet SALCOS, un procédé où l’hydrogène sert de combustible en coopération avec l’usine sidérurgique Salzgitter AG et d’autres partenaires.

Mais Mario Ragwitz lance un avertissement pour l’utilisation de l’hydrogène : « Une économie fondée sur l’hydrogène ne fonctionne que si nous pouvons aussi transporter le gaz. » Et il ajoute à propos de la Société Fraunhofer : « Nous avons les compétences nécessaires, tant en ce qui concerne la planification de l’infrastructure que les connaissances en sciences des matériaux. »  Ces dix dernières années, la FhG a toujours compté parmi les 10 à 20 plus grands demandeurs de brevets à l’Office allemand des brevets et des marques. Des idées d’activités sont nées de ces nombreux brevets au fil des ans, nombre d’entreprises ont essaimées ; début 2022, la FhG est associée à 86 entreprises. Le volume annuel de recherche de la société Fraunhofer s’élève à quelque 2,9 milliards d’euros dont la majorité, 2,5 milliards d’euros, est consacrée au secteur clé de la recherche sous contrat. 

Les contacts étroits avec l‘industrie ne sont pas seulement importants pour le financement de la recherche. Le fait que les chercheurs connaissent jusque dans les moindres détails les besoins de leurs partenaires industriels est tout aussi déterminant pour trouver des solutions. Avec Airbus par exemple, l’Institut Fraunhofer de la technique de transformation, des composites et de la fonderie (IGCV) à Augsbourg met au point l’hélicoptère à grande vitesse RACER qui doit atteindre des vitesses de vol de 400 km/h tout en consommant très peu. Par comparaison, les hélicoptères conventionnels volent seulement à 230 – 260 km/h. L’institut fabrique des composants du RACER avec du plastique léger renforcé de fibres de carbone. Ce qui est original dans cette production, c’est que les fibres de carbone ne sont pas superposées à la main mais par un robot, ce qui accélère la production.

Dans un laboratoire multi-mégawatts, des chercheurs étudient les conditions nécessaires à un approvisionnement stable en électricité.
Dans un laboratoire multi-mégawatts, des chercheurs étudient les conditions nécessaires à un approvisionnement stable en électricité.
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Parfaitement connectée avec le monde

La Société Fraunhofer a été créée le 26 mars 1949 ; elle avait alors tout juste 103 membres. On n’imaginait guère la taille qu’elle aurait un jour. Aujourd’hui, la Société est active en Allemagne mais aussi dans le monde entier avec, notamment, ses huit sociétés à l’étranger situées aux États-Unis, au Chili ou encore à Singapour. Les projets internationaux sont donc une affaire quotidienne. La FhG participe aussi à de nombreux projets de l’Union européenne – par exemple le projet GreenCarbon où, avec des partenaires d’autres pays, elle étudie comment transformer les déchets verts en fibres de carbone.
Le projet QuTech, qui porte sur le développement de la technologie quantique, est un autre exemple de coopération internationale. La Société Fraunhofer y collabore avec la société de recherche TNO, l’équivalent néerlandais de la FhG, et l’Université technique de Delft. La technologie quantique est actuellement l’un des plus importants domaines de recherche de la Société Fraunhofer. Le monde entier travaille au développement de l’ordinateur quantique qui exécutera certaines tâches beaucoup plus rapidement que les ordinateurs conventionnels et permettra de résoudre des problèmes mathématiques complexes. Avec ce type d’ordinateur, les entreprises chimiques et pharmaceutiques pourraient étudier et développer de nouvelles structure moléculaires complexes. La communication quantique, quant à elle, convient particulièrement bien pour sécuriser le transfert de données des banques et des assurances car elle remarque automatiquement si des informations sont captées par des hackers. 

30.000 personnes travaillent de par le monde sur les technologies clés de demain chez Fraunhofer.

Des ordinateurs quantiques riches d’avenir

Nombre de fondements sont actuellement posés chez Fraunhofer, entre autres grâce à une coopération avec IBM. En 2019, l’entreprise a présenté, avec l‘IBM Q System One, le premier ordinateur quantique utilisable en-dehors d’un environnement laboratoire. Un consortium composé de 7 instituts Fraunhofer l‘utilisent depuis quelques mois en Allemagne. « Nous voulons découvrir les utilisations auxquelles il convient », dit Manfred Hauswirth, directeur de l’institut au Fraunhofer FOKUS à Berlin. « Car il est sûr qu’il ne remplacera pas complètement les ordinateurs conventionnels – il résoudra des problèmes complexes spécifiques. » Il faut d’abord développer les bons algorithmes pour pouvoir programmer et utiliser l’ordinateur quantique au quotidien. Rendre l’ordinateur quantique opérationnel est une tâche immense à laquelle nombre de partenaires doivent coopérer. 

En coopération avec le Centre allemand de la recherche sur le  cancer : l’ordinateur quantique doit  analyser les données pour les traitements.
En coopération avec le Centre allemand de la recherche sur le cancer : l’ordinateur quantique doit analyser les données pour les traitements.
Schwerdt/DKFZ

« En Allemagne, nous sommes bien positionnés en la matière, souligne Andreas Tünnermann, le directeur de l’Institut Fraunhofer de mécanique et d’optique de précision (IOF) à Iéna. Une particularité ici est la recherche conjointe qui promeut le développement de nouvelles technologies sur plusieurs années » – notamment les technologies dont le succès n’est pas encore prévisible. Les petites et moyennes entreprises ne pourraient seules supporter un tel risque mais, en coopération, elles collaborent avec des organismes de recherche grâce au soutien de l’État. La FhG a jusqu’à aujourd’hui participé à nombre de ces projets collaboratifs et ce pendant une longue durée, dit M. Tünnermann. « Ces projets collaboratifs peuvent durer pendant plus de dix ans – et fournir des résultats magnifiques. »

Depuis la fondation de la Société en 1949, nombre d‘idées Fraunhofer ont été un succès grâce à cette ténacité – comme le format MP3 dont le développement a duré nombre d’années et a fini par s’imposer comme standard mondial. 

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