Technologietransformation als Entwicklungsperspektive für Netzwerke

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1 Technologietransformation als Entwicklungsperspektive für Netzwerke Jahrestagung Kompetenznetze Deutschland Berlin, am Beispiel des High-Tech-Clusters TM Dr. Andreas Baar

2 CFK Leichtbau - Der Wachstumsmarkt der Zukunft 40,000 Carbon Fibers Demand (tons / year) 30,000 20,000 Industrial use Aerospace use Sporting use Market Growth Rate over 15 % Marine vessels Windmills Automotive Components Offshore oil field components 10,000 PC chassis Civil Engineering CNG tanks Airbus A380 Aircraft structural components Airbus A350 0 Golf Shafts Tennis Rackets Quelle: Toray Industries, Inc.

3 Innovationstreiber Luftfahrt Flügel Leitwerk CFK-Rumpf Rumpfverkleidung Fahrwerk, Pylone, Aufhängungen Spanten, Rippen, Fußbodenträger, Fahrwerksschächte usw. A XWB Werkstoffanteile (%) einschließlich Fahrwerk Verbundwerkstoffe Sonst. 7% 52% Al/Al-Li 20% 7% Stahl 14% Titan CFK-Anteil dominiert in der neuen A350XWB Quelle: Airbus Deutschland GmbH

4 Vorteile des neuen Werkstoffs im Flugzeugbau... für den Konstrukteur... für die Fertigung... für den Kunden Reduziertes Gewicht Weniger Teile Reduzierte Produktionskosten Reduzierter Kraftstoffverbrauch Reduzierte Wartungskosten Ermüdungsfest & Korrosionsbeständig Erweiterte Konstruktionsmöglichkeiten Neue Fertigungsmöglichkeiten Längere Lebensdauer Quelle: Airbus Deutschland GmbH, Werk Stade

5 Der Werkstoff Faser hohe Zugfestigkeit keine Druckfestigkeit nicht formstabil Matrix geringes Gewicht korrosionsbeständig geringe Festigkeit Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff hohe Festigkeit, geringes Gewicht Korrosionsbeständigkeit Aufgabe Faser Kraftübertragung Verstärkung Aufgabe Matrix Formgebung und Einbettung der Fasern Abstützung bei Druckbelastung Kraftübertragung zwischen den Fasern und den einzelnen Schichten

6 CFK im Vergleich zu Stahl und Aluminium Stahl Aluminium CFK Gewichtsspezifische Steifheit Gewichtsspezifische Festigkeit Gewichtsspezifische Energieaufnahme Restfestigkeit nach Ermüdung Dämpfung Das Potenzial hinsichtlich Gewichtsreduzierungen liegt im Vergleich zu Stahl bei 70%, zu Aluminium bei 40%. Nachteil: Kosten liegen ca. 20% über herkömmlicher Bauweise. Quelle: Airbus Deutschland GmbH

7 Die Technologie Von der Manufaktur zur industriellen Fertigung Kosten Stückzahl Heute Morgen Hoher Anteil manueller Fertigungsschritte Automatisierung ist zwingend erforderlich für den Einstieg in Massenmärkte Werkstoff und Bauteil entstehen in einem Prozess Verarbeitung und Bearbeitung mit Metall nicht vergleichbar

8 Technologietransformation in angrenzende Märkte Das Neue Material CFK... erzeugt Substitutionsprodukte mit hohem Wertschöpfungspotenzial... reduziert Gewicht und Kosten... erhöht Stabilität und Sicherheit... ist eine Basisinnovation für den Leichtbau der Zukunft

9 Gewichtsabhängige Verbrauchsreduzierung im Automobil kg Automobilproduktion in Europa: 17 Mio. Pkw/a (nach VDA, 2003) Umweltpotenzial Pkw in Europa Kraftstoffeinsparung: 600 Mio. l/a CO 2 -Emissionssenkung: 1,5 Mio. t/a Fallbeispiel Compact Klasse Fahrzeuggewicht: 1180 kg 100 kg Gewichtsreduktion: - 8,5 % Entsprechende Verbrauchsminderung: 0,3 l / 100km jährliche Fahrleistung pro Auto: km (BMBWV, 2002) jährliche Verbrauchsminderung / Fzg.: 35 l (87,5 kg CO2) Wolfsburg LKW Konvoy mit Gesamtlänge von 340 km Frankfurt Quelle: Volkswagen AG, Konzernforschung Werkstoffe

10 Erhöhung der Nutzlast durch Leichtbau CFK-Leichtbauweise des Sattelaufliegers 2 Tonnen Nutzlasterhöhung Logistik bis zu 15 % intelligenter gestaltbar Mehrkosten spätestens nach 3 Jahren amortisiert Quelle: TTT TheTeamTechnology GmbH

11 Technologietransformation im Netzwerk Entwicklung eines europäischen Zentrums für Faserverbundstrukturen in der Region Stade / Niedersachsen zur Erreichung der Technologie-Marktführerschaft im Zielfeld CFK durch Gründung des CFK-Valley Stade e.v. Mai 2004 Aufbau einer einzigartigen Wissensbasis im Zielfeld CFK-Leichtbau Gezielte Nutzung der Synergien zwischen den produzierenden Branchen Technologietransfer in CFK-affine Branchen Ausbildung in Composites / Verbundwerkstoffe Verfahrensmechaniker/- in mit Schwerpunkt FVK Bachelor- und Masterstudiengänge

12 Von der Entwicklung bis zur Fertigung prozessübergreifend vernetzt für erfolgreiche Marktbearbeitung CFK Ausbildung Technologieentwicklung 72 Partner: Fertigung First Mover Industrie KMU Forschungsinstitutionen Sonstige Best Practice Best Innovators BOLLE & CORDS Elektrotechnik GmbH Technologieengineering

13 Das Strukturmodell im CFK-Valley Stade Technologie module Prozesskette Steering Board Geschäftsstelle Beirat Anzahl der Partner

14 Sponsoren des CFK-Valley Stade Hamburg Oldenburg Grenzach-Wyhen Borken Düsseldorf Stade Neu Wulmstorf Coesfeld Kiebitzreihe Georgsmarienhütte Hamburg Delmenhorst Drochtersen Steinkirchen Stade Lünen Nürtingen Community ist Marketingmultiplikator für marktführende Unternehmen

15 High-tech Cluster am State of the Art in Niedersachsen Technologiezentrum Dienstleistungszentrum - Über Arbeitsplätze von Mitgliedern vor Ort Arbeitsplätze neu geschaffen 50 weitere im Aufbau - 26 Unternehmen vor Ort in Stade - Neuansiedlung von 4 Unternehmen - 12 Arbeitsgruppen - Hochschule angesiedelt und Studiengänge Verbundwerkstoffe / Composites aufgebaut - Bachelor of Engineering - Master of Science - Fachveranstaltung etabliert - 18,6 Mio. Investitionen i. S. v. PPP - private (Industrie) 9,3 Mio. Stadt Stade 2,8 Mio. Land Nds. 6,5 Mio. Composite Campus 1. Int. CFK Convention CoE VTP mit Entwicklung Recycling-Zentrum

16 Cluster mit ausgezeichneter Entwicklungsperspektive

17 Teilnahme am Spitzencluster-Wettbewerb des BMBF Umweltgerechte Mobilität CFK-Leichtbau für Massenmärkte

18 Internationale Zentren im Zielfeld CFK-Leichtbau Composite Innovation Centre (Kanada) National Composites Network (England) CFK-Valley Stade (Deutschland) Carbon Composites (Deutschland) National Composite Center (USA) Cooperative Research Centre for Polymers (Australien) Zentrum für CFK-Technologien (EMC²) (Frankreich) CFK-Forschungszentrum FIDAMC (Spanien) Aerospace Valley (Frankreich)

19 Umweltgerechte Mobilität durch Technologietransformation in Massenmärkte Leitprojekt Luft- und Raumfahrt Leitprojekt Energie Leitprojekt Automobilbau Leitprojekt Schiffbau Leitprojekt Transport Leitprojekt Schienenfahrzeugbau