SGL Group auf einen Blick

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1 SGL Group auf einen Blick

2 SGL Group Unternehmensprofil Einer der weltweit größten Hersteller von Produkten aus Kohlenstoff mit umfassendem Portfolio von Carbon- und Graphitprodukten bis zu Carbonfasern und Verbundwerkstoffen Ca. 40 Produktionsstandorte weltweit flächendeckendes Servicenetz in über 100 Ländern Umsatz ~1,4 Mrd. in 2007 Head Office in Wiesbaden Annähernd Mitarbeiter weltweit MDAX notiert Rund 3 Mrd. Marktkapitalisierung Mitte

3 SGL Group Globale Präsenz Konzernumsatz Produktionsstandorte Nordamerika 20 Produktionsstandorte 6 Produktionsstandorte Europa Asien Umsatz nach Business Units Carbon Fibers & Composites Mrd. Umsatz nach Regionen 49 % 12 % 29 % Graphite Materials & Systems 27 % 22 % Performance Products 61 % Amerika 3 Asien Europa

4 SGL Group Unsere Broad Base Kernkompetenzen Umfassendes Portfolio Hochtemperaturtechnologie Know-how und Know-why für Werkstoffe Engineering Anwendungstechnik Grobkorngraphit Feinkorngraphit Expandierter Naturgraphit Carbonfasern und Composites Globale Präsenz Annähernd Mitarbeiter weltweit Ca. 40 Produktionsstandorte Globales Netzwerk Nah bei unseren Kunden 4

5 SGL Group Best Solutions für unsere Kunden Unsere Märkte Eisen- und Stahl Nichteisenmetall Halbleitertechnik Hochtemperatur Maschinenbau Automobil Chemie Energie- und Umwelttechnik Luft- und Raumfahrt Hochleistungssport Best in Class Produkte, Services und Ideen erfüllen die Anforderungen unserer Kunden jetzt und in Zukunft 5

6 Moderne Hochleistungskeramik Hype oder Marktchance? Dr. Hubert Jäger, SGL Group, Meitingen

7 Composite Werkstoffe Entwicklungsmeilensteine Generation er Jahre 1960er Jahre 1970er/ 80er Jahre bis dato Composite aus Naturprodukten Bautechnik Glasfaser Composite Landungsboote US Militär, Hubschrauberrotorblätter Hochleistungscomposite Raumfahrtanwendungen: Bor- und Kohlenstofffasern Rayon, PAN Marktentwicklung Fasercomposite, Faseroptimierungen (C-Faser, Aramid-Faser, G- Faser, SiC-Fasern ) Entwicklung Hochleistungskermiken mit C-Faser und SiC-Faser für Hochtemperaturanwendungen, Materialperformance hängt wesentlich von anwendungsspezifischer Beschichtung für die Faser-Matrix-Anbindung ab. Zielmärkte für Composite sind v.a. Hochtemperaturanwendungen 7

8 Hochtemperatur - Werkstoffe 800 Festigkeit/Dichte [MPa*cm³/g] Titan MMC Titan Stahl Nickelbasisleg. Titanaluminide CMC Temperatur [ C] 1500 Ceramic Matrix Composite ermöglichen höheren Temperatureinsatz in oxidativer Umgebung 8

9 Für CMCs kommen derzeit v.a. nicht-oxidische und oxidische Fasern und Matrixsysteme in Betracht Al 2 O 3, SiO 2, ZrO 2... oxidische oxidationsbeständig kostengünstige Rohstoffe Sinterverfahren (Pulverroute) nicht-oxidische Si 3 N 4, AlN...SiC, B 4 C... oxidationsbeständig durch Oxidschicht aufwändige Rohstoffgewinnung Sinterverfahren (Pulverroute) mit Sinteradditiven und hohen Drücken und Temperatur Langzeitanwendungen bei thermischer Wechselbelastung und oxidierender Atmosphäre Langzeitstabilität gegenüber Oxidation, insbesondere unter thermischer oder mechanischer Wechselbelastung kritisch 9

10 Monolithische und faserverstärkte Keramiken Ceramic Composites (CMC): Faserverstärkung und keramische Matrix monolithische Keramik sprödes Bruchverhalten bei mechanischer und thermischer Wechsellast faserverstärkte Keramik duktiles Bruchverhalten, höhere Beständigkeit bei thermischer und mechanischer Wechsellast 10

11 Bruchzähigkeit/Dichte-Diagramm verschiedener Materialien 100 Ti- Leg. Stähle Modell Bruchverhalten CMC Al- Leg. C/SiC Ni-Leg. KIC [MPa/m 1/2 ] 10 Mg Si3N4 SiC CMC Gußeisen ZrO2 Al2O3 WC-Co 1 Polystyrol Dichte [g/cm³] Erhöhung der Bruchzähigkeit durch Faserverstärkung 11

12 Hochleistungskeramiken - Anwendungen Heute Satellitenspiegelträger Flammrohr Chargiergestelle Kupplungsscheiben Automobilbremsen Anit-Ballistik Werkzeughalter Messlehre Limitationen Nischenmärkte (Bsp.) prohibitiv hoher Preis und eingeschränkte Verfügbarkeit der hochtemperaturstabiler und oxidationsbeständiger Fasern unreife Prozesse unzureichende Leistungs/ fähigkeit gängiger Fasern militärische Anwendungen Raumfahrt Friktionsanwendungen Chargierhilfe Wellenhülse Optimierungspotentiale: Festigkeit, Hochtemperatur-/oxidations/ beständigkeit, Fertigungstechnologie 12

13 Hochleistungskeramiken - Anwendungen Morgen Trends Konsequenzen Steigerung der Effizienz bei Energieumwandlung Minderung von Emissionen und Verbrauch fossiler Energieträger Renaissance der Grundstoffindustrien aufkommende Hochtechnologien (z.b. Raumfahrt, Robotik) C M C Erhöhung der Betriebstemperaturen Leichtbaustrukturen chemische und temperaturbeständige Werkstoffe steigende Anforderungen an Zuverlässigkeit und Stabilität der Materialien Neue Markt- und Technologietrends erfordern neue Werkstoffe Für CMCs eröffnen diese Trends enorme Entwicklungspotentiale 13

14 Hochtemperaturverhalten keramischer Fasern Source: Misra 1994 Festigkeitsabfall gängiger Keramikfasern mit zunehmender Temperatur 14

15 US-amerikanische und japanische Keramikfaser-Anbieter können die Nachfrage nach hochtemperaturstabilen Fasern nicht adäquat bedienen USA Japan Nextel (Al 2 O 3 ) Sylramic (SiC) SCS-6 (SiC) Tyranno (SiC) Hi-Nicalon (SiC) Almax (Al 2 O 3 ) Altex (Al 2 O 3 ) regional etablierte Anbieter: japanische Firmen v.a. für den lokalen Markt US Firmen v.a. für den Verteidigungssektor kein europäischer Anbieter Keramikfasern sind derzeit ein Nischen-geschäft: limitiertes Marktpotential aufgrund des Preisniveaus Exportbeschränkungen teilweise Herstellung nur für konzerneigene Produktionen Der Markt für SiC Fasern hat heute ein Volumen von ~12 Mio. US$. Wachstumstreiber ist die Nachfrage nach kostengünstigen SiC Fasern. 15

16 Temperaturbeständigkeit keramischer Fasern Ultra SCS 1400 SCS-6 SCS-9A Sylramic-iBN Nippon Carbon Sylramic Tyranno S Ube Industries Tyranno SA Tyranno ZMI COI Fiber type Tyranno Lox M Hi-Nicalon-S Specialty Materials Hi-Nicalon Nicalon NL Sumitomo Altex 850 Almex 800 Mitsui Mining Nextel Nextel 610 Nextel M Nextel Temp* 'C 16

17 Temperaturbeständigkeit und Preis keramischer Fasern Price ('000 USD/kg) h upper-use temperature, Nicalon NL 200 Hi-Nicalon Hi-Nicalon type S Tyranno Lox M Tyranno ZMI Tyranno SA 3 Tyranno S Sylramic Sylramic-iBN SCS-9A SCS-6 SCS-Ultra Nippon Carbon COI Ube Industries Specialty Materials h upper-use temperature, ºC Perspektiven Preisreduktion durch neue Fertigungsverfahren und billigere Rohstoffe steigendes Interesse aus Industrie an neuen CMCs laufende deutsche Forschungsprojekte (z.b. SiBNC-Fasern) Forschungsprogramme in Indien, Korea, USA, Frankreich, China Allein der Markt für SiC Fasern hat derzeit ein Volumen von ~12 Mio. US$. Wachstumstreiber ist die Nachfrage nach kostengünstigen SiC Fasern. 17

18 Die Verfügbarkeit leistungsfähiger und wirtschaftlicher keramischer Fasern ist essentiell für den Markterfolg von CMCs SiC-Projekt Technology Roadmap Wacker Chemie AG SiBNC ISC Würzburg SGL Group Temperature [C ] SiC SiBNC-Projekt BASF Schunk Group EADS CVD H.C. Stark Ceramics Universität Bremen, Bayreuth, Stuttgart DLR Stuttgart, Köln 18

19 Carbonfaser-Verbundwerkstoffe (CFK) benötigten über 30 Jahre bis zur Durchsetzung am Markt Boeing 767 A-350 ~ 2% CFK ~50% CFK 2008 A B A-350 Leitmärkte: Luftfahrt Windenergie Automobil Sport 1982 B B-777 Wachstumstreiber: Leichtbau Fortschritte in Prozesstechnologie Leistungsgrenzen konventioneller Werkstoffe CFK Hersteller begannen erst vor wenigen Jahren mit aktiver Marktentwicklung 19

20 Derzeitige Marktpositionen neuer Werkstoffe Kohlenstoffnanoröhrchen Ceramic Composites CFK Industriell Carbonfaser civile und militärische Luftfahrt Die Marktdurchdringung erfolgt schrittweise 20

21 Ceramic Composites (CMC) werden wir durch strategische Marktentwicklung rascher zum Erfolg führen kritische Erfolgsfaktoren: anwendungsspezifische Eigenschaftsprofile der Fasern und Bauteile preisliche Wettbewerbsfähigkeit Verfügbarkeit von Fasern gezielter Aufbau von Leitmärkten Gründung Ceramic Composites Industrie- Verbund ( 21. Nov 2008 ) Definition und Entwicklung von Leitmärkten Entwicklungsprojekte SiC-Faser und SiBNC- Faser Die Entwicklung von Fasern und Composites muß marktgetrieben sein 21

22 In laufenden Entwicklungsprojekten werden die Anforderungen der potentiellen Märkte adressiert perspektivische Segmentierung SiC Automobilanwendungen Auspuffsysteme Industrieanwendungen Pumpen-Komponenten Druckgießen Hochtemperaturöfen Heißgasfilter Schutzkacheln Medizinische Implantate Wärmeaustauscher Solarzellen Hochtemperaturisolierung SiBNC Energieerzeugung Gasturbinen Nuklear-Fusionreaktor Aerospace Raketenbauteile Hitzeschutzschilder Radarabschirmungen Flugzeugturbinenkomponenten 22

23 Hype oder Marktchance? moderne Hochleistungskeramiken sind marktgetrieben bieten Anwendern einen konkreten wirtschaftlichen Nutzen erschließen neue Wertschöpfungsbereiche und stellen für Hersteller und Anwender eine reale Marktchance dar. 23