Die Forschung der Zukunft überwindet Grenzen: Ohne Wir-Gefühl zwischen Forschungsinstitutionen und Unternehmen geht es nicht. Vier EU-Forschungsprojekte zeigen, was passiert, wenn die klügsten Köpfe Kontinentaleuropas zusammentreffen.
Ob beim Internet der Dinge oder bei neuen Beleuchtungstechnologien: Siemens mischt in der Forschungs- und Innovationslandschaft Europas vorne mit.
Wissen schürfen: Siemens-Forscher arbeiten in knapp 50 EU-Förderprojekten – an der Vernetzung von Maschinen (Werkshalle bei Fiat) ebenso wie an organischen Leuchtdioden (unten), die Objekte neu in Szene setzen.
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Die Idee ist mindestens so alt wie die Royal Society. Die vor 350 Jahren gegründete Gelehrtenvereinigung wusste, wie wichtig disziplinübergreifende Forschung ist. Sie war nicht nur ein urbritisches Unterfangen, sondern stets darauf aus, sich mit den klügsten Wissenschaft - lern Europas zu vernetzen. Heute geht es auch in den EU-Forschungsrahmenprogrammen (FRP) darum, die Forschungskraft Europas zu bündeln. Derzeit läuft das siebte Programm mit einer Fördersumme von über 50 Milliarden Euro.
„Wer in Europas Forschungslandschaft eine führende Rolle spielen will, muss sich mit anderen Firmen an einen Tisch setzen, um sich gegenüber der starken amerikanischen oder asiatischen Konkurrenz zu behaupten“, sagt Dr. Ina Sebastian. Sie ist bei Siemens Corporate Technology (CT) zuständig für Fragen über EU-Projekte und weist ihrem Arbeitgeber den Weg durch den Dschungel an Fördermöglichkeiten. Derzeit laufen bei CT knapp 50 durch die EU geförderte Projekte. Insgesamt werden etwa ein Fünftel der Forschungen durch öffentlich geförderte Kooperationen betrieben. „Die Netzwerke und Erkenntnisse, die aus solchen EU-Projekten entstehen, sind mehr wert als eine Finanzspritze“, betont Ina Sebastian.
Internet der Dinge. Eines dieser Projekte ist „Internet of Things at Work“ (IoT@Work), in dem Wissenschaftler unter Federführung von Siemens CT an einem Internet forschen, das nicht Menschen vernetzt, sondern Maschinen. „Wir wollen die Kommunikation zwischen Industriemaschinen in Fabriken mit Internet-Technologien intelligenter machen“, sagt Projektleiter Dr. Amine Houyou. Die Inbetriebnahme oder der Wechsel defekter Bauteile soll so einfach und schnell sein, wie man das von USB-Sticks an PCs kennt. Fertigungsstraßen in der Automobilindustrie können dadurch zum Beispiel schneller umrüsten, und das Netz reagiert selbständig auf Defekte und Rekonfigurationen.
Auf diese Weise wird die Produktion flexibler und erlaubt dem Hersteller, variable Kleinserien für verschiedene Kunden zu produzieren, statt auf Massenproduktion zu setzen. Zugleich soll mit dem Internet der Dinge die Fabrik der Zukunft auf Extremfälle vorbereitet werden: „IT-Sicherheit wurde am Anfang des Internets kaum berücksichtigt. Bei unserem Projekt wird dieser Aspekt bei jedem Schritt gleich mitentwickelt und am Ende ein Gesamtkonzept erstellt“, sagt Houyou. Zum Beispiel sollen die Anlagen sicherer gegenüber Hacker- und Virenangriffen werden.
Die EU-Kommission wählte nur ein Zehntel aller Antragsteller, die nun unter dem Schirmprojekt IoT forschen. Darunter Houyous Konzept, das wegen der fachlichen Exzellenz überzeugte. Hilfreich ist dabei, dass Ina Sebastian für Siemens relevante Projektangebote aussucht, an die Kollegen weiterleitet und bei der Antragstellung berät. In den bis zu 80 Seiten langen Anträgen müssen nicht nur Ziele, Arbeitspakete und Prozessphasen festgelegt werden, sondern auch Kooperationspartner. Erhält man den Zuschlag für ein Projekt, geht es direkt in die Koalitionsverhandlungen. Jeder der Partner erhält die Nutzungsrechte an den Ergebnissen, aber über die Aufteilung der Patente kann ordentlich diskutiert werden.
Sind die Verhandlungen nach sechs Wochen nicht beendet, kann die EU den Antrag zurück nehmen. In Houyous Team sind nun Sicherheitsexperten des European Microsoft Innovation Center, die Londoner City University und das italienische TXT Consulting Unternehmen, Spezia listen in Software-Architektur, sowie Centro Ricerche Fiat, die einen Teil der Ergebnisse auf ihrem Gelände demonstrieren, und das Institute Industrial IT in Lemgo, zuständig für Automatisierungs- und Kommunikationsaspekte.
100 Millionen Grad Celsius. Die EU fördert auch die Erschließung von Energien wie der Kernfusion (Pictures of the Future, Frühjahr 2010, S.106). Forscher arbeiten seit Jahrzehnten daran, die nahezu unbegrenzte und CO2- freie Energiequelle nutzbar und rentabel zu machen. Damit Atome in den Fusionsreaktoren ein Plasma bilden, bedarf es hoher Temperaturen bis zu 100 Millionen Grad Celsius, die zwar an den Reaktorwänden auf maximal 2.000 Grad abkühlen, was aber für die meisten Materialien noch zu heiß ist. Unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Garching arbeitete ein europäisches Forschungs- und Industriekonsortium daran, neue Höchstleistungsmaterialien zu entwickeln. Fast 40 Partner, Forschungsinstitute, Universitäten oder Materialhersteller aus sechs Nationen waren in dem Mammut-Projekt tätig.
Im Wechsel trafen sie sich in den Heimatländern wie Frankreich, Griechenland oder Slowakei, um Ergebnisse auszutauschen. Dazwischen arbeiteten die Partner selbstständig, hielten aber je nach Bedarf via Mail oder Telefon Rücksprache und gaben Teilergebnisse über Desktop- Sharing weiter. Die Arbeitspakete waren präzise auf Partner und Prozessphasen verteilt. Siemens prüfte in aufwändigen Testverfahren, wie widerstandsfähig die Materialien sind. Seit September 2010 ist das Fünf-Jahres-Projekt nun beendet, in dem auch neue Technologien für andere Industriezweige entstanden. Derart hitzebeständige Werkstoffe sucht zum Beispiel der Siemens-Sektor Energy für seine Turbinenschaufeln. Denn hier gilt: Je höhere Temperaturen die Schaufeln aushalten, desto höher der Wirkungsgrad des Kraftwerks. Aber auch für die Leistungselektronik in Zügen, die extremen thermomechanischen Belastungen ausgesetzt ist, sind sie relevant.
Wir-Gefühl. Firmen müssen sich ständig neu verbünden und Markttrends erspüren, um im globalen Wettlauf um Spitzentechnologien nicht zurückzufallen – hier ist europäisches Wir-Gefühl gefragt. Das siebte FRP ist zwar weltweit das größte derartige Förderprojekt, dennoch bleibt die EU mit Ausgaben von 2,1 Prozent des Bruttoinlandsprodukts für Forschung und Entwicklung hinter dem selbstgesteckten Ziel der 3-Prozent-Marke. Damit liegt sie hinter den Wettbewerbern USA und Japan (siehe Artikel „Aufholjagd der Schwellenländer bei Forschung und Entwicklung").
Ein wichtiger Markttrend sind organische Leuchtdioden (OLED), die die Beleuchtungskultur mit ihrer flächigen und dünnen Bauform radikal verändern werden. Das Herzstück einer OLED sind Kunststoffschichten, dünn wie ein Hundertstel des menschlichen Haares. Die leuchtenden Kunststoffe werden bereits in Handys oder Flachbildschirmen genutzt. Den Markt der Monitore dominieren inzwischen asiatische Länder, doch Europa will den Einstieg ins Beleuchtungsgeschäft nicht verpassen.
Seit Ende 2009 ist das erste Produkt „Orbeos“ der Siemens-Tochter Osram auf dem Markt, das jedoch für den Einsatz in der Allgemeinbeleuchtung noch zu teuer ist. Das EU-Projekt CombOLED (Combined Organic LED Technology) soll helfen, Wege für niedrige Herstellkosten zu erforschen, um OLEDs für den Massenmarkt fit zu machen. Drei Jahre lang hat ein Konsortium aus Unternehmen, Laboratorien und Universitäten, geführt durch Osram und mit maßgeblichen Beiträgen von Siemens CT, daran getüftelt. Das Ergebnis: Die kostengünstige Kombination von Nassbeschichtungs- und Hochvakuumverfahren. Ersteres ermöglicht eine wirtschaftliche Fertigung, zweites die Qualität hinsichtlich Helligkeit, Effizienz und Lebensdauer.
Flach und hell. Im Licht-Projekt CELLO wird an der Entwicklung von lichtemittierenden elektrochemischen Zellen (LEEC) geforscht, die dünn und flächig wie OLEDs sind. „Aufgrund ihres einfachen Aufbaus haben sie aber Vorteile in der Herstellung, etwa über Rolle-zu-Rolle- Verfahren“, erklärt CT-Forscherin Dr. Wiebke Sarfert. In den Labors von Siemens und Osram spenden Prototypen bereits Licht. Im Vergleich zur OLED stecken sie noch in den Kinderschuhen. Geforscht wird hier an grundlegenden Ansätzen zur Realisierung von weißem Licht und an den Rolle-zu-Rolle-Nassbeschichtungsprozessen für hohe Durchsätze. Partner aus ganz Europa arbeiten daran. Besonders zur spanischen Universität Valencia, verantwortlich für die Bauteilphysik, pflegt Siemens eine enge Beziehung. Auch in punkto Austausch: Die spanischen Studenten werden öfter in die deutschen Labore eingeladen und lernen so die angewandte Forschung kennen.
Im Alleingang kann kein Unternehmen solche Innovationen auf den Weg bringen. Die europäischen Länder müssen an einem Strang ziehen, um global die Nase vorn zu behalten. Ein schöner Nebeneffekt: Bei den Reisen zu den Kooperationspartnern lernen die Forscher Land und Leute der europäischen Nachbarn besser kennen.