Die VDI-Gesellschaft Materials Engineering
(VDI-GME) und das VDI Technologiezentrum (VDI TZ) haben gemeinsam die
Studie „Werkstoffinnovationen für nachhaltige Mobilität und
Energieversorgung“ veröffentlicht. Sie gibt eine Orientierung für die
gezielte Entwicklung wettbewerbsfähiger Werkstoffe in Deutschland.
Die Studie behandelt vornehmlich die Felder Energie und Mobilität,
weil diese aktuell eine besonders hohe wirtschaftliche und
gesellschaftliche Bedeutung haben, und die Werkstofftechnologie hier
eine entscheidende technische Rolle spielt.
Drei Viertel der zwanzig größten deutschen Unternehmen schätzen
die Werkstoffforschung als sehr bedeutend für ihre zukünftige
Unternehmensentwicklung ein. „Werkstoffinnovationen sind eine
entscheidende Voraussetzung für Produktentwicklungen
technikorientierter Unternehmen“, erläutert Dr.-Ing. Hans-Jürgen
Schäfer, Geschäftsführer der VDI-GME. „Denn da, wo sich durch neue
Werkstoffe und ihre verbesserte Werkstofftechnik die Leistungsgrenzen
bestehender Produkte verschieben lassen oder neue Produktvarianten
entstehen können, werden Innovationsschübe und entscheidende
Wettbewerbsvorteile für unsere Unternehmen generiert.“
Etwa zwei Drittel aller technischen Innovationen hängen von den
Eigenschaften der Werkstoffe ab. In nahezu allen Industriebranchen
werden daher neue Werkstoffe entwickelt, um neue und leistungsfähige
Produkte herstellen zu können. Die Ziele der Automobilhersteller
müssen sich beispielsweise an klaren Vorgaben der Politik
orientieren, die eine Reduzierung der CO2-Emission von Neufahrzeugen
von 130 in 2015 auf 95 g/km in 2020 verlangt. „Es müssen
Anforderungen wie hohe Sicherheit, hoher Komfort, hohe Fahrleistungen
und geringe Verbrauchskosten mit geringen Herstellungskosten und
zusätzlichen Maßnahmen zur CO2-Reduzierung in Einklang gebracht
werden“, sagt Schäfer. „Das ist insbesondere eine
werkstoff-technische Herausforderung.“
Auch der Umbau der Energieversorgung erfordert neuartige
Materialsysteme, weil die bestehenden Systemkomponenten den künftigen
Anforderungen nicht ausreichend gerecht werden können. Die Studie
verdeutlicht, dass mittel- und langfristig die Entwicklung
innovativer Materialien und Zellkonzepte für anorganische
Solarzellen, Farbstoff-Solarzellen oder organische bzw. polymere
Solarzellen erforderlich ist, um eine deutliche Reduzierung der
Kosten für Solarstrom und eine Erhöhung ihrer Wirkungsgrade zu
erreichen. Um die Wettbewerbsfähigkeit bei Windkraftrotoren zu
erhalten bzw. zu stärken, müssen für den Wechsel von
glasfaserverstärkten auf kohlefaserverstärkte Kunststoffe neue
produktionstechnische Methoden entwickelt werden.
Die Herausforderungen gehen aber noch weiter: Fabrikanlagen müssen
an die Produktion von Multimaterialsystemen angepasst, neue Methoden
für die Qualitätssicherung eingeführt und Fragen des
werkstoffgerechten Recyclings schon in der Designphase berücksichtigt
werden. Diese neuen Anforderungen sind so weitreichend und
vielschichtig, dass die VDI-Studie empfiehlt, neue Förderinstrumente
zu schaffen, die sowohl in grundlagen- wie auch in
anwendungsorientierten Projekten die Innovationen in diesem Feld
beschleunigen können.
Die vollständige Studie umfasst insgesamt 290 Seiten und steht
kostenfrei zum Download unter www.vdi.de/gme.
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