Vom Material zur Innovation

Rede der Bundesministerin für Bildung und Forschung, Johanna Wanka, anlässlich der Eröffnung der Materialforschungskonferenz "i-WING 2015" am 28. April 2015 in Dresden  

Johanna Wanka spricht auf der i-Wing 2015
Johanna Wanka spricht auf der i-Wing 2015 © VDI BMBF Dirk Mahler

Es gilt das gesprochene Wort!

Sehr geehrte Damen und Herren!

Herzlich Willkommen zur Materialforschungs-Konferenz „i-WING 2015“ des BMBF hier in Dresden.

Nur wenige hundert Meter entfernt liegt Dresdens Altstadt. Dort steht auch die weltberühmte Semperoper.

Wie würde die Semperoper wohl aussehen, wenn sie heute neu gebaut werden würde? Würde man noch dieselben Materialien verwenden? Vielleicht gäbe es statt einer markanten Natursteinfassade eine große Glasfassade? Und wie sähe die dann wohl aus? Mit Glas ist heute schon viel möglich: Schaltbares Glas lässt sich auf Knopfdruck von durchsichtig zu milchig umstellen und reguliert so die Lichteinstrahlung. Glas dämmt Wärme, reinigt sich dank neuer Oberflächen selbst oder erzeugt sogar Strom.

Vielleicht wäre die Semperoper sogar schwimmfähig. Die exponierte Lage direkt an der Elbe ist ebenso anregend wie gefährlich. Warum nicht eine schwimmende Semperoper? Wasserfester Beton in Kombination mit anderen leichten Baumaterialien wie Textilbeton würde ein schwimmendes Fundament erlauben. Das wasserdichte Fundament aus neuen robusten Materialien würde für den Auftrieb sorgen, Pfähle aus Stahlgeflecht und Hochleistungsbeton würden das Wegschwimmen verhindern. Die neue Semperoper bräuchte selbstverständlich eine sehr gute Verkehrsanbindung. Auch hier gibt es für unsere Visionen vielversprechende neue Baustoffe. Schmutzabweisende Steine pflastern den Weg von der Straßenbahn bis zum Eingang. Konzertbesucher, die mit dem Auto anreisen, fahren über eine dünne und damit materialsparende Fahrbahn. Und der fast lautlose Flüsterbeton könnte die Fahrgeräusche auf ein Minimum reduzieren. Das Gedankenspiel zeigt, was mit neuen Materialien möglich ist.

Die Konferenz i-Wing bietet einen idealen Rahmen und Dresden einen idealen Ort, um sich mit Materialforschung zu beschäftigen und das neue Materialforschungsprogramm „Vom Material zur Innovation“ zu präsentieren.

Hier in Dresden ist viel Materialforschungskompetenz angesiedelt. Allein im Materialforschungsverbund Dresden sind 20 Institute organisiert. Dazu gehören etwa das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS), das Leibniz-Institut für Polymerforschung (IPF) und das Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW). Sie forschen gemeinsam auf den Gebieten Materialwissenschaft und Werkstofftechnik und bauen die nötige Forschungsinfrastruktur aus.

Dresden ist auch dadurch international sichtbar und hat zum Beispiel durch die Mikroelektronik einen bedeutenden Namen.

Schon 1991 haben wir hier in Dresden das erste „Symposium der Materialforschung“ veranstaltet. Und ich freue mich, Sie zur wichtigsten deutschsprachigen Konferenz für innovationsgetriebene Akteure aus den Material- und Werkstoffwissenschaften wieder hier in Dresden begrüßen zu können.

„Das Alte auf eine neue Weise tun – das ist Innovation“, sagte der Ökonom Joseph Alois Schumpeter einmal. Materialforschung wartet mit Innovationen auf und macht Innovationen in vielen Themenfeldern möglich.

Materialforschung wird deshalb in Zukunft wichtig bleiben und vielleicht sogar noch wichtiger werden. Oft denken wir gar nicht an die Werkstoffe, wenn wir fertige Produkte sehen. Aber die Mehrzahl, nämlich bis zu 70 Prozent aller neuen Produkte, basiert auf neuen Materialien. Das zeigt: Werkstoffe sind oft der entscheidende Treiber bei der Entwicklung innovativer Produkte.

Innovationen aus der Materialforschung sind der Schlüssel zur Lösung unserer Zukunftsaufgaben. Neue Werkstoffe helfen, die Material- und Energieeffizienz zu steigern, unsere Lebensqualität zu verbessern und die Wettbewerbsfähigkeit unserer Industrie zu erhöhen. Immer kürzere Innovationszyklen verändern die traditionelle Struktur der Produktion und der Wirtschaft insgesamt.

Darüber reden wir im Zusammenhang mit Industrie 4.0 sehr intensiv und dabei ist das Thema Materialforschung ganz zentral. Darüber hinaus nimmt auch die Bedeutung von Materialien als Kostenfaktor stetig zu. Während in Deutschland der Anteil der Personalkosten im produzierenden Gewerbe durch die fortschreitende Automatisierung kontinuierlich sinkt – 1999 lagen sie bei 23,4 Prozent; 2009 bei 20,5 Prozent –, betrugen die Materialkosten im verarbeitenden Gewerbe 2009 bereits 43 Prozent des Bruttoproduktionswertes. Deshalb hängt viel davon ab, wie teuer Materialien sind, in welchem Maß es uns als rohstoffarmes Land gelingt, Materialkosten zu senken oder durch besondere Qualität zu punkten.

Die Bundesregierung reagiert auf diese Entwicklungen auch mit der neuen Hightech-Strategie. Es gibt sie seit 2006, sie ist ein Erfolgsmodell und wird international auch so wahrgenommen. Und in der Struktur von „Horizont 2020“, dem EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation, finden sich sehr viele Elemente der deutschen Hightech-Strategie wieder.

Das Besondere an der Hightech-Strategie sind zwei Dinge. Zum einen sieht die Hightech-Strategie ganz neue Formate der Kooperation von Wissenschaft und Wirtschaft vor, zum Beispiel Spitzencluster-Wettbewerb und Forschungscampus.

Zum zweiten konzentrieren wir uns auf wenige Themen. Es sind Themen, die für die Zukunft Deutschlands wichtig sind und in die der Bund auf jeden Fall langfristig und nicht nur in Vier- oder Fünf-Jahres-Rhythmen Geld investiert.

Im Rahmen der Hightech-Strategie haben wir sechs prioritäre Zukunftsaufgaben identifiziert: Digitale Wirtschaft und Gesellschaft, Nachhaltiges Wirtschaften und Energie, Innovative Arbeitswelt, Gesundes Leben, Intelligente Mobilität und Zivile Sicherheit.

Materialforschung ist als Querschnittstechnologie in fast allen prioritären Zukunftsaufgaben wichtig: Zum Beispiel ist Elektromobilität nur mit den richtigen Batteriematerialien möglich. Wir brauchen Innovationen bei den Batteriematerialien, um mittels Batterien die großen Mengen an erneuerbarem Strom aus Wind und Sonne zu speichern. Und individualisierte Medizin ist nur mit passgenauen Implantaten, sauberes Wasser nur mit innovativen Filtermaterialien zu haben.

Wir sind auf einem guten Weg: Das Vorgängerprogramm des neuen Rahmenprogrammes, „WING – Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft“, ist positiv evaluiert worden. Dem WING-Programm wurde bescheinigt, dass es „inhaltlich sehr gut ausgerichtet und an den Bedarfen orientiert“ war.

Bei Programmen wird oft gefragt, wie viel Geld zu gewinnen ist. Das ist aber nicht unbedingt ein Kriterium. Wichtig ist vielmehr, dass wir Effekte sehen und dass mit dem Programm etwas bewegt wird. Deswegen waren für uns die Erkenntnisse der Evaluation sehr wichtig.

Circa zwei Drittel aller Projekte im WING-Programm gaben an, dass eine Kommerzialisierung stattgefunden hat oder unmittelbar bevorsteht.

Drei der geförderten Projekte präsentieren sich auch hier auf der Konferenz mit ihren Exponaten:

Im Erfolgsprojekt „Spezialtiefbau“ wurden Bohrspitzen aus ultrahochfestem Beton konzipiert. Das spart Kosten und Rohstoffe.
Das Erfolgsprojekt „MAPIT“ trägt dazu bei, mit Hilfe unbedenklicher magnetischer Nanopartikel Krankheiten zu diagnostizieren. Dazu wurde ein neues medizinisches Bildgebungsverfahren entwickelt.
Und das Erfolgsprojekt „NEWA“ sorgt für Verbesserungen im Schiffsbau. Dazu wurde ein adaptives Flossensystem mit neuen, werkstoff-basierenden Aktoren entwickelt. Die Flosse reagiert selbstständig und stabilisiert so auch größere Schiffe.

Das sind nur drei von den vielen Beispielen, die deutlich machen, dass dieses Programm nicht nur von den Forschern gut nachgefragt wurde, sondern dass dort auch sehr erfolgreiche Resultate zu finden sind.

Sowohl das enorme wirtschaftliche als auch das technische Potenzial neuer Werkstoffe wollen wir konsequent weiter nutzen. Wir planen, die Material- und Werkstoffforschung mit unserem neuen Programm „Vom Material zur Innovation“ in den nächsten zehn Jahren mit einer Milliarde Euro zu fördern. Das soll aber nur ein Teil sein. Wir sind zuversichtlich, dass das nur der erste Investitionsanreiz ist und die Industrie weitere Mittel in Forschung und Entwicklung investiert.

Es gab Überlegungen zu Weiterentwicklungen gegenüber dem Vorläuferprogramm. Die Grundorientierung ist gleich, aber es gibt natürlich auf Basis der Evaluationsergebnisse Veränderungen und neue Akzentsetzungen. Mit unseren Förderimpulsen wollen wir schneller zu marktreifen Innovationen kommen. Wir fördern deswegen gezielt die Vernetzung und Kooperation von Wirtschaft und Wissenschaft. Das erreichen wir nur durch eine ganzheitliche Förderung, die nicht nur isolierte Teilaspekte in der Materialforschung betrifft, sondern ganze „Wertschöpfungsnetzwerke“ berücksichtigt – von der Herstellung der Grundstoffe über die Verarbeitung der Materialien bis hin zur Anwendung in Bauteilen und ganzen Systemen.

Das heißt konkret, dass wir bei unserer Förderung auch stärker Prozess- und Fertigungstechnologie einbeziehen werden, weil das ein wichtiger Bestandteil in der Wertschöpfungskette ist.

Das neue Materialforschungsprogramm gibt den Rahmen vor, in dem wir langfristig vier Kernziele verfolgen:

1. Wir stärken die industrielle Wettbewerbsfähigkeit durch werkstoffbasierte Produkt- und Verfahrensinnovationen.

2. Wir schaffen Anreize zur Erhöhung der FuE-Intensität in den Unternehmen. Dabei lassen wir uns von der obersten Maxime „Einsparung von Ressourcen“ leiten. Denn besonders die Rohstoffsituation birgt Herausforderungen für die Materialentwicklung. Der Wert der 2010 in Deutschland verwendeten Rohstoffe betrug etwa 138 Milliarden Euro. Gleichzeitig wurden Rohstoffe im Wert von etwa 110 Milliarden Euro importiert. Das zeigt deutlich die große Sensibilität des verarbeitenden Gewerbes bezüglich der Rohstoffverfügbarkeit. Jede Materialinnovation, bei der eine ressourcen- und umweltschonende Produktion möglich ist, ist wichtig. Der Aspekt der Nachhaltigkeit spielte schon bei WING eine Rolle, ist für uns aber jetzt noch bedeutsamer. Unser Ziel ist eine breite Materialforschung in den Unternehmen und ein beschleunigter Technologietransfer durch eine branchenübergreifende Vernetzung.

3. Wir berücksichtigen den gesellschaftlichen Bedarf an Werkstoffentwicklungen und entsprechender Aktivitäten zur Normung und Standardisierung. Dazu setzen wir auch auf die internationale Zusammenarbeit. Wir wollen die Wettbewerbsfähigkeit deutscher Unternehmen durch den Aufbau internationaler Allianzen stärken. Außerdem werden wir international relevante Themen, wie die Gefährdung durch und die Bauteilsicherheit von Werkstoffen sowie die Normung und die Standardisierung – im eigenen Interesse und auch im Interesse des Exports – vorantreiben. Diese Themen lassen sich nicht isoliert in Deutschland betrachten. Deshalb setzen wir sehr stark auf den Europäischen Forschungsraum und gestalten diesen durch unsere Förderprogramme aktiv mit. Und wir stellen so auch sicher, dass deutsche Forscher optimalen Zugang zu den Fördermöglichkeiten im EU-Rahmenprogramm „Horizont 2020“ erhalten.

4. Wir wollen eine umfassende Material- und Fertigungskompetenz schaffen. Dazu gehört auch die Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Die Werkstoffwissenschaften haben immer unter einem mangelnden Interesse von Studierenden gelitten. Dabei sind innovative und neue Materialien spannende Themen. Es ist wichtig, dass leistungsstarke junge Menschen sich für diese Fachrichtung entscheiden. Wir brauchen in den Werkstoffwissenschaften genügend Nachwuchs. Der wissenschaftliche Nachwuchs trägt in erheblichem Maße zum Innovationsgeschehen bei. Deswegen wollen wir gezielt junge Menschen fördern.

5. Und wir werden in unserer Förderung konkrete Zielgruppen in den Blick nehmen. Wir werden insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen noch stärker als bisher in den Innovationsprozess einbinden. Innerhalb der Hightech-Strategie war der Anteil für Forschungsmittel für kleine und mittelständische Unternehmen erheblich. Die Forschungsleistung der kleinen und mittelständischen Unternehmen ist aber nicht gewachsen. Deswegen ist es im Rahmen der Hightech-Strategie wichtig, zu fragen: Wo sind Schwachstellen, wo brauchen die kleinen Unternehmen besondere Unterstützung, um von unserem Forschungsprogramm zu profitieren?

Das neue Programm ist nicht statisch – es lernt sozusagen mit. Mit Förderbekanntmachungen werden wir flexibel auf aktuelle Entwicklungen reagieren. Die ersten Bekanntmachungen zum neuen Programm sind bereits auf den Weg gebracht. Sie werden sich den Themen Nachwuchsförderung, Förderung von KMU in der Materialforschung und der additiven Fertigung widmen.

Wir sind überzeugt, dass das neue Programm „Vom Material zur Innovation“ den unterschiedlichen Disziplinen, ob aus der Privatwirtschaft oder aus staatlich finanzierten Einrichtungen, gute Möglichkeiten der Zusammenarbeit bietet.

Am Beispiel der fortschreitenden Digitalisierung im Zeitalter von Industrie 4.0 oder an den generativen Fertigungstechnologien, den sogenannten 3D-Druck-Technologien, lässt sich der Synergieeffekt des Programms gut zeigen: Der 3D-Druck erlaubt, komplexe Bauteile bereits in geringen Stückzahlen kostengünstig herzustellen. Die Schnittstelle zur digitalen Produktion ermöglicht einen individuellen Zuschnitt und eine Vor-Ort-Produktion. So wird das Werkstoffpotenzial, zum Beispiel bei Leichtbauteilen oder bei Medizinprodukten, gezielt ausgenutzt.

Gerade bei individualisierten Produkten sind die Kosten wesentlich geringer als bei herkömmlichen Produktionsverfahren. Das macht Produkte für Industrie und Verbraucher bezahlbar. Und – fast nebenbei – werden die knappen Ressourcen geschont, weil weniger Produktionsabfälle entstehen.

Wir wollen Akzente setzen. Die heutige Veranstaltung dient dazu, unsere Absichten bekannt zu machen und Anregungen aufzunehmen. Wir wollen den Dialog fördern und darüber ins Gespräch kommen, was wir verändern müssen und welches die besonders spannenden Zukunftsthemen sind. Ich bin überzeugt, dass wir gemeinsam Materialforschung und Werkstoffforschung in Deutschland positiv beeinflussen können.

Vielen Dank.