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Cluster-Forum

Perspektiven der Faserverbundtechnologie für KMU

Spiegelsaal im Kolpinghaus, Ingolstadt
23. Januar 2014

Bericht

 „Die Zeit ist reif für den Marktdurchbruch der Carbonfasertechnologie“, so Dr. Hubert Jäger, Leiter der Konzernforschung der SGL Group. „Anfänglich war die Carbonfaser ein Spielzeug für reiche Leute. Heute sind wir an dem Punkt angekommen, Erfahrungen aus der manuellen Verarbeitung in automatisierte Fertigung für diverse Branchen zu transferieren“, so Dr. Jäger weiter. Dies jedoch gelingt nur im branchen- und wertschöpfungskettenübergreifenden Technologietransfer.  Günter Deinzer, Leiter Technologieentwicklung Faserverbundkunststoffe/Nichtmetalle der Audi AG, ergänzt, dass  „eine gleichberechtigte Zusammenarbeit von OEM, Lieferanten und Instituten notwendig ist“.  So kann in Bezug auf die Automobilindustrie ein Einsatz der FVK-Technologie nur gelingen, wenn nicht die einkaufsgesteuerte Lieferantenbeziehung im Vordergrund steht, sondern eine kompetenz- und innovationsgetriebene Kooperation in den Wertschöpfungsketten.

Der Spitzencluster MAI Carbon ermöglicht, die notwendigen Kompetenzen zusammen zu bringen und so die Innovation durch Kooperation befördern.  Ziel der über den Spitzencluster verbundenen Akteure ist nicht der Ersatz von Aluminium und Stahl, sondern ein Einsatz von CFK an Stellen wo es wirtschaftlich und technisch Sinn macht, getreu dem Motto „der richtige Werkstoff an der richtigen Stelle“. Es zeigt sich, dass für eine Marktdurchdringung der Carbonfasertechnologie die Kombination und das Zusammenspiel mit den anderen Werkstoffen essentiell sind. In diesem Sinne die richtigen Kompetenzen zusammenzubringen, dies wird für den Spitzencluster durch eine netzwerkübergreifende Kooperation wie mit dem Cluster Neue Werkstoffe möglich. Aus dem Austausch und dem Zusammenwirken ergeben sich in der Folge Markchancen, die insbesondere KMU erschließen sollten.

Eine intensive Diskussion zwischen den Akteuren der Netzwerke ist notwendig, um Hersteller, Abnehmer und Prozesstechnik, aber auch die Ausbildung von Fachkräften in perfekter Weise aufeinander abzustimmen. Nur so sind auch die Kosten für die CFK-Technologie in den Griff zu bekommen, charakterisiert Dr. Jäger die aktuell  wichtigsten Aufgaben und mahnt an, dass es notwendig ist  „Akteure einzubinden die mit hoher Motivation dabei sind und auch Durststrecken überstehen können“.

Hier kann die Politik unterstützend wirken: „Politik kann Innovationen zwar nicht anordnen, kann jedoch motivierende und nachhaltige Rahmenbedingungen, gerade für die CFK-Technologie, schaffen“, erläutert Dr. Eric Zwintz, Leiter des Technologiereferates im bayerischen Wirtschaftsministerium.  Denn gerade der Bereich Neue Werkstoffe ist ein Innovationstreiber in vielen Branchen und vor diesem Hintergrund die politische Unterstützung des Themas in Bayern  sehr gut: So bieten das Innovations- und Technologieberatungszentrum Bayern (ITZB), der Projektträger Jülich und das Technologiereferat im bayerischen Wirtschaftsministerium eine breite Auswahl an Fördermöglichkeiten für Entwicklungen von und mit Neuen Werkstoffen,  die im gesamten Bundesgebiet und sogar in Europa in der Spitzenklasse spielen.

„Diese politischen Rahmenbedingungen und die technisch-wissenschaftlichen Vorarbeiten in Bayern haben nachhaltig geholfen, dass der Region München-Augsburg-Ingolstadt (MAI) der Spitzencluster zugetraut wurde“, so Prof. Dr. Klaus Drechsler, Inhaber des SGL Lehrstuhls für Carbon Composite. Die MAI-Region hat ein weltweites Alleinstellungsmerkmal durch die Konzentration von ca. 73 Partnern in der zentralen Region. Als technologische Ziele hat sich der Spitzencluster die „Reduktion der Herstellungskosten um 90%“ und „Reduktion der Materialkosten um 50%“ gesetzt. „Diese Ziele sind zwingend notwendig, um zu erreichen, dass mit Carbonfasertechnologien die gleichen Funktionen zum gleichen Preis wie mit konventionellen Werkstoffen realisiert werden können“, so Prof. Drechsler.

Handlungsfelder im Spitzencluster sind dementsprechend Schlüsselinnovationen bei Produktionssystemen, bei Nachhaltigkeit und Effizienz sowie im fasergerechten Design und prozesskettenübergreifenden Simulation. Dazu kommen die nicht minder bedeutsamen Ausbildungs- und Kompetenzinitiativen, denn ohne „den Menschen“ gelingt kein Durchbruch. Auch die Nachhaltigkeit des Netzwerks an sich ist für den Spitzencluster ein wesentliches Thema, denn nach Ablauf der 5 Jahre Spitzenclusterförderung werden die Themen Produktionseffizienz und Materialkosten weiter verfolgt werden müssen. Ein weiterer wichtiger Baustein im Themenkomplex Nachwuchs und Fachkräfte sowie Nachhaltigkeit ist im Spitzencluster der Dialog und die Kommunikation mit der breiten Öffentlichkeit, wie beispielsweise durch die Sonderausstellung „Werkstoff Carbon“ im Deutschen Museum, die sowohl in der regulären Fläche wie auch im  Kinderreich das Thema Carbonfasertechnologie den Besuchern näher bringt. Die Ausstellung wird am 15. Mai 2014 seine Pforten öffnen und stellt einen wichtigen Meilenstein in der Öffentlichkeitsarbeit dar.

Doch nicht nur Marketing und öffentlich geförderte Forschung stehen im Spitzencluster im Vordergrund. Auch nicht-geförderte Projekte gibt es im Spitzencluster, die sich beispielsweise mit Marktindikatoren, Nachhaltigkeit, Kommunikation, Wertschöpfungsketten oder Normen und Standards beschäftigen. Mit dem CCeV  - dem Industrieverein der Carbonfaserakteure in Deutschland, Österreich und der Schweiz mit mehr als 230 Mitgliedern - im Hintergrund besitzt der Spitzencluster auch nicht unwesentliche eine Marktmacht. Die Themen „Normung“, „Standards“ oder „kritische Masse“ können wirkungsvoll adressiert werden, denn global aktive und bedeutende Player wie BMW, Siemens, Audi, Voith Eurocopter oder SGL können gemeinsam an der Durchsetzung arbeiten. Diese starke  Industriestruktur war der Keim des Spitzenclusters, ergänzt durch die Forschungsinfrastruktur, die speziell am Standort Augsburg mit ca. 80 Mio. Euro Investitionen ausgebaut wurde, um die Technologie dort zu verankern.

Eine Herausforderung für das Management des Spitzenclusters ist die Einbeziehung kleiner und mittlerer Unternehmen (KMU). In Bezug auf die Projektförderung bestehen noch einige Hindernisse für die KMU-Beteiligung, vor allem in der Trägheit des Fördersystems begründet. Oftmals sind zudem die Möglichkeiten einer KMU-Beteiligung in den Wertschöpfungsketten nicht offensichtlich. Dem will das Cluster-Management mit einer funktionalen Prozesslandkarte entgegentreten. Diese soll sichtbar machen, welche Funktionen ein KMU in der Prozesskette übernehmen kann. Neben der Information und Unterstützung hinsichtlich Fördermöglichkeiten und Mitwirkung in der Wertschöpfungskette  ist die persönliche Betreuung durch das Cluster-Management ein zentraler Aspekt der KMU-Einbeziehung.

Roadmaps zur Technologie sind zudem für ein KMU wichtige Hilfestellungen zur Strategiedefinition. Wenn im Netzwerk kompetente Partner für die Erläuterung von Zukunftsprognosen zur Verfügung stehen, ist dies für ein KMU eine wertvolle Hilfestellung hin zum Markt, konstatiert Ralph R. Hufschmied, Geschäftsführer, Hufschmied Zerspanungssysteme. „Ein KMU macht erst einmal und überlegt dann, was dabei passiert“, so Hufschmied. Für Neue Werkstoff wie CFK gilt, dass die Abstimmung der Werkzeugtechnologie zu einem frühen Stadium der Werkstoffentwicklung notwendig ist. Hier muss frühzeitig Know-How aufgebaut werden, damit der Werkzeughersteller rechtzeitig Lösungen anbieten kann. „Der Spitzencluster leistet hier gute Dienste in punkto Vernetzung, Information und Marketing“, lobt Hufschmied.

Synergien im Bauteildesign zwischen Automobil, Maschinenbau und Luftfahrt stehen auch im Vordergrund des Projektes MAI Design. Das Projekt soll das virtuelle „Engineering-Center“ des Spitzenclusters sein. Ein Praxisbauteil wurde mit der A-Säule der Firma Roding gefunden, an dem Bauweisen standardisiert werden sollen. Ein weiteres Betätigungsfeld ist ein Türbauteil für den A350, das heute noch in Titan gefertigt wird. Die hohe Technologiedichte in MAI Carbon ist für das Projekt MAI Design ein großer Vorteil, um beispielweise vielfältige Fertigungsweisen zu vergleichen. Eine davon, die Thermoplast-Technologie,  ist in ihrem Einsatz heute noch wegen hoher Halbzeugkosten und Einschränkungen beim Design eingeschränkt . Zielstellung im hierauf ausgerichteten Projekt MAI Plast ist es, flexible und bezahlbare CFK-Bauteile mit thermoplastischen Matrizes zu entwickeln.

Die Möglichkeiten zur Verbesserung der Ökobilanz der Carbon Composites werden in MAI Recycling beleuchtet. Technische Kernziele des Projektes sind hochwertige Recyclingprodukte, vor allem durch Faserfreilegung und -rückgewinnung. Ziel ist eine Recyclingquote von 80%. Lösungsansätze sind beispielsweise eine kontrollierte Pyrolyse, die Hydrothermale Carbonisierung oder die elektrodynamische Fragmentierung.

Die Faserverbundtechnologien bieten gute Berufsaussichten für die Zukunft. Da die Technologien und Verfahren zur Herstellung von CFK und CFK-Bauteilen sehr komplex sind, sollte in Bezug auf die Ausbildung das Interesse für den Werkstoff und seine Verarbeitung bereits  früh geweckt werden. MAI Bildung spricht alle Stufen der Bildung vom Kindergarten bis zur beruflichen Weiterbildung an. Die Bekanntmachung des Berufsfeldes FVK ist in diesem Zusammenhang eine weitere Aufgabe der im Rahmen des Spitzenclusters geförderten Projekte.

Der internationale Vergleich zeigt eine starke Anwendungsorientierung der deutschen Ausbildung, was auch bedeutet, dass die Industrie in hohem Maße in die Fachkräfteaus- und -weiterbildung eingebunden ist. Für den Mittelstand gilt es aber bis auf weiteres, sich den Nachwuchs selbst heranzuziehen, wie Ralph R. Hufschmied feststellt, da der Wettbewerb zum OEM sehr stark ist.

Neben den Fachkräften wird sich auch die Verfügbarkeit der Carbonfaser selbst immer nach den Gegebenheiten am Markt richten. Da die Investitionskosten für die C-Faser-Produktion hoch sind, wird der Ausbau der Kapazitäten nur im Schulterschluss mit Wertschöpfungspartnern gelingen. Für den Standort Deutschland werden sich allerdings Industriefasern, bedingt durch einen Energiekostenanteil von ca. 30% an den Produktionskosten,  nicht zum Preis von 10 € pro kg produzieren lassen. Für Anwendungen in der Mobilität gilt zudem, dass sich der Anteil von CFK an den Fahrzeugen der Zukunft und somit die Nachfrage nach dem Werkstoff kaum prognostizieren lassen. „Der richtige Werkstoff am richtigen Fleck“ ist das Zukunftsszenarium, das allen technischen und wirtschaftlichen Anforderungen gerecht wird. Die Vielfalt der Fahrzeugkonzepte wird dabei zunehmen und mittels bionischer Optimierungsmethoden werden fasergerechte Konzepte umsetzbar sein. CFK wird sich damit seinen Anteil am Fahrzeug sichern.  „There is a great future in… (carbon fiber reinforced) plastics“ prognostiziert Günter Deinzer, in Anlehnung an ein Zitat aus dem Film „Die Reifeprüfung“.