Werkstoffe 14.01.2000, 17:24 Uhr

Funktionswerkstoffe formen Ideen zum Produkt

Das gemeinnützige Institut für Neue Materialien (INM) und die niederländische Forschungs-Gesellschaft TNO, „De Organisatie voor toegepast Naturwetenschappelijk Onderzoek“, haben in Saarbrücken ein Joint Venture gegründet, um mittelständischen Firmen Spitzenwerkstoffe nahe zu bringen. Nanotechnik kommt groß raus.

Zahnpatienten werden auf ihre Kronen bald nicht mehr warten müssen, der Zahnarzt wird die neuen Implantate – in höchster Qualität und dennoch billiger – noch am selben Tag einsetzen können. Papier, das vielseitige Produkt, steht vor einem gravierenden Fortschritt: Es wir bald feuerhemmend, viel reißfester und über Jahrhunderte haltbar sein. Und Keramik, der klassische alte Werkstoff mit der hohen Festigkeit, wird künftig in Form hauchdünner Folien zur Basis vielfältiger Innovationen werden, zum Beispiel um schädliche Moleküle aus heißen Abgasen herauszufiltern.
Die drei unterschiedlichen Beispiele, die Dr. Karl Frank, Geschäftsführer des neugegründeten European Centre for Product Innovation and Coatings (EPC), im Dezember in Saarbrücken vorstellte, haben eines gemeinsam: Es entstehen neue technische Produkte mit Marktchancen, die einerseits auf neuartigen Nanowerkstoffen des Saarbrücker Instituts für Neue Materialien (INM) aufbauen, andererseits durch Technologie- und Produktentwicklung möglich werden, die die niederländische TNO liefert, mit 4500 Mitarbeitern in 14 F&E-Zentren eine der weltweit führenden Organisationen für angewandte Forschung – vergleichbar der Fraunhofer-Gesellschaft in Deutschland.
Nach einer solchen Arbeitsteilung über Grenzen hinweg, bei der neue Spitzenprodukte für viele Branchen entstehen, herrscht nach Ansicht von INM und TNO bei mittelständischen Unternehmen ohne eigene Forschungskapazitäten große Nachfrage. INM und TNO haben deshalb in Saarbrücken die gemeinsame Entwicklungsgesellschaft European Centre for Product Innovation and Coatings GmbH gegründet.
„Mit dem EPC erreichen wir einen weiteren Meilenstein in der industriellen Anwendung unserer chemischen Nanotechnologien“, erläutert INM-Geschäftsführer Prof. Helmut Schmidt. Das Institut habe seit 1990 die Grundlagen sowie die dazugehörende Technologiebasis für chemische Nanotechnologien in über 60 Patenten global geschützt. Heute habe die Saarbrücker Denkfabrik, eine öffentlich geförderte gemeinnützige Forschungs-GmbH mit über 270 Mitarbeitern, eine internationale Führungsposition
Die neuen Materialien, die künftig die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen quer durch die Branchen prägen werden, gibt es nicht mehr zu kaufen – sie werden individuell für einzelne Innovationen maßgeschneidert entwickelt. „Wir bieten Unternehmen einen One-stop-Shop für neuartige Produkte“, sagt daher Dr. Anton van Strien, bei TNO Leiter Forschungsmarkt Deutschland. Der Partner TNO zählt zu den renommiertesten europäischen Institutionen für Auftragsforschung, TNO arbeitet für Industrieunternehmen ebenso wie für öffentliche Auftraggeber. Die Schwerpunkte reichen von der Lebensmitteltechnologie über das Gesundheitswesen, die Umwelt- und Energietechnik, industrielle Technologie, Produktentwicklung, Informations- und Kommunikationstechnik bis zum Bauwesen. Im entscheidenden Zukunftsfeld Neue Werkstoffe braucht aber auch TNO einen kompetenten Partner.
„Das größte Problem bei komplexen Innovationen ist die Abstimmung der Entwicklungen in den verschiedensten Technologiefeldern“, weiß Anton van Strien. „Es müssen reibungslose Schnittstellen vorhanden sein, damit sich etwa die Nutzung neuer Werkstoffe und die Produktgestaltung gegenseitig beflügeln.“
Basis der variationsreichen Werkstoffentwicklung sind Synthesen, die zu komplexen anorganischen oder anorganisch-organischen Molekülstrukturen führen. Durch die Kleinheit der Partikel werden bislang nicht zugängliche physikalische Effekte nutzbar, die neue, frappierende, zum Teil paradoxe Werkstoffeigenschaften ermöglichen. Durch seinen frühen Einstieg in diesen zukunftsträchtigen technologischen Schlüsselbereich nimmt das INM heute bei Nanowerkstoffen eine internationale Führungsposition ein. Jede dieser Basistechnologien erlaubt Anwendungen, die sich von den betreffenden Firmen wiederum patentrechtlich schützen lassen.
Eine Geheimwissenschaft ist die Nanotechnologie zwar nicht, doch sie erfordert viel Know-how, um zu einem guten Ergebnis zu kommen. „Während etwa in der Computertechnik Fortschritte schnell von Wettbewerbern eingeholt werden können, geht das hier nicht“, sagt Prof. Schmidt. Aus fertigen Produkten lasse sich der Herstellungsprozess neuer Nanowerkstoffe nicht herauslesen.
„Nach den Phasen der Grundlagenforschung und der Technologieentwicklung in industriell interessanten Sektoren ist die Zeit jetzt reif für die breite Industrieanwendung“, sagt der INM-Chef. Der Aufbau der dazu nötigen Infrastruktur sei mit Hilfe des Bundes, des Saarlandes sowie potenter Investoren in Angriff genommen worden.
Den Anfang machte 1997 das Anwendungszentrum NMO (Neue Materialien für die Oberflächentechnik), eine von Saarland und BMBF geförderte Abteilung des INM mit heute rund 3500 m2 Nutzfläche.
Wenn für Technologieunternehmen fertige Bauteile auf der Basis von INM-Entwicklungen produziert werden sollen, gibt es bereits eine entsprechende Adresse: das neue kommerzielle Unternehmen Nanogate GmbH in Saarbrücken, hinter dem 3i (London), eine von Europas führenden Venture- Capital-Gesellschaften, steht. Erste Produkte, die auf den Markt kommen: Glühzünder aus Nanokeramik für Gasheizanlagen (Mex+Wonisch) sowie eine kratzfeste, schmutzabweisende Beschichtung für hochwertige Sanitärkeramik (Duravit). Weitere Nanoprodukte stehen nach den Worten von Geschäftsführer Ralf M. Zastrau, der eng mit dem INM kooperiert, kurz vor der Markteinführung.
Fünf Zukunftsmärkte sind heute bereits so konkret, dass das INM dazu Technologiepakete anbieten kann Zum Beispiel sind dies intelligente Displays und Fensterscheiben, die elektrisch gesteuert selbsttätig abdunkeln. Der Weltmarkt wird von Branchen-insidern weltweit auf 10 Mrd. Dollar pro Jahr geschätzt.
Für die Konservierung wertvoller alter Bücher und Akten besitzt das INM eine besonders kostengünstige Technologie. Der europäische Markt wird hier auf 250 Mio. DM geschätzt.
Für die Bekämpfung organischer Gerüche bietet das Saarbrücker INM Hightech-Katalysatoren an. Sie sind die ersten, die auf Nanotechnologie beruhen. Deutscher Markt: zunächst 20 Mio. DM
Ein Markt von 10 Mrd. Dollar wird für ein neuartiges, sanftes Krebstherapeutikum prognostiziert, bei dessen Entwicklung das INM und die Berliner Virchow-Klinik kooperieren. Dabei werden magnetische Nanopartikel des INM eingesetzt, die Krebszellen ohne Operation töten.
High-Tech-Glasbeschichtungen sind heute schon vielfach im Einsatz. Künftig können sie über neue, kostengünstige Sprühverfahren hergestellt werden. „Dieser Markt, etwa 50 Mio. DM, könnte zu 100 % vom Saarland aus bedient werden“ , betont INM-Chef Schmidt.

Nano-Netzwerk überschreitet nationale Grenzen

Aber es gibt auch Verbundprojekte. Die werden vom Bund bis zu 50 % unterstützt interessierte Firmen können die gesamte Breite heutiger und künftiger Nanowerkstoffe beobachten und nutzen. Das INM baut im Auftrag des Bundesforschungsministeriums BMBF seit 1998 gemeinsam mit dem Institut für Physikalische Chemie in Tübingen (IPC) das Kompetenzzentrum Nanotechnologie „Funktionalität durch Chemie“ auf – ein technologisches Netzwerk, an dem inzwischen 42 Forschungsinstitutionen und 72 Firmen aus ganz Deutschland beteiligt sind.
Schlüsseltechnologien der Zukunft dürfen aber, wenn sie umfassend vorangetrieben werden sollen, an nationalen Grenzen nicht halt machen. Deshalb haben sich INM, TNO und andere Zentren der Materialforschung in fünf weiteren EU-Ländern zum European Materials Research Consortium (Emarc) zusammengeschlossen. „Hier verfolgen wir das Ziel, internationale Forschungs- und Entwicklungsaufgaben zu bewältigen und in europäischer Kooperation zu lösen“, sagt INM-Chef Schmidt, der auch Vorsitzender von Emarc ist. F. FRISCH/KÄM
Katalysator gegen Gerüche: Auf den weißen Keramikträger wird eine dünne Schicht aus katalytisch wirkenden Halbleiter- und Metalloxiden aufgebracht, die nach der organischen Geruchssubstanz ausgewählt werden.
Altes Papier haltbarer: Gamma-Glycidloxypropylmethaxysilan (GPTS) und Bisphenol-S entsäuern und bilden Vernetzungen. Zugleich werden fluorierte Seitenketten eingebaut, die ein Verkleben der Seiten verhindern.

Von Dm

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