VDMA Summit zeigt Materialentwicklungen für den Maschinenbau 2030 Werkstoffe als Quelle für Innovationen

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VDMA Summit zeigt Materialentwicklungen für den Maschinenbau 2030

Werkstoffe als Quelle für Innovationen

Beispiel für die Möglichkeiten additiver Fertigungsverfahren: Bionisch optimiertes Halteelement aus Titan für den Airbus 350, entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Laser Zentrum Nord. Bild: Airbus
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Rund 80 Teilnehmer aus Industrie und Forschung haben sich bei zweiten VDMA Future Business Summit am Fraunhofer LBF in Darmstadt über die Ergebnisse der neuen Szenario-Studie „Zukunftswerkstoffe 2030“ informiert. Im Fokus standen innovative Materialien und Werkstoffe, die völlig neue Ansätze für Produkte, Produktionsprozesse und Maschinen ermöglichen. Die Kernfragen dabei: Welche davon werden wichtig für den Maschinenbau, was bietet neue Geschäftschancen oder stellt alte Märkte auf den Kopf, und wo wirkt Regulierung disruptiv?

„Die Welt der Werkstoffe ist groß, vielfältig und bedeutungsvoll für den Maschinenbau“, erklärte Hartmut Rauen, stellvertretender VDMA-Hauptgeschäftsführer. „Dies sowohl als Anwender als auch als Enabler für die Herstellung und die Verarbeitung von Materialien.“ Laserkristalle, Halbleiter-Chips, anwendungsspezifische Metalllegierungen, individualisierbare Kunststoffe, technische Keramiken oder Carbonfasern seien Beispiele dafür.
„VDMA Future Business hat gemeinsam mit seinem Projektpartner, dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI, diejenigen Materialien herausgefiltert, die ein hohes Markt- und Veränderungspotenzial aufweisen“, so Rauen. „Außerdem wurden mögliche Umbrüche der Rahmenbedingungen bei Umwelt, Gesundheit und Klima sehr genau unter die Lupe genommen. Naturfasern, Metalle und Kunststoffe spielen in eigenen Szenarien eine sehr wichtige Rolle.“
Deutlich wurde auf der Veranstaltung, dass gerade die additiven Fertigungsverfahren große Potenziale für die Entwicklung und den Einsatz neuartiger Werkstoffe eröffnen. So berichtete Prof. Dr.-Ing. Claus Emmelmann, CEO des Hamburger Laser Zentrum Nord und Leiter des Instituts für Laser- und Anlagensystemtechnik der TU Hamburg-Harburg, über die neuen Möglichkeiten der Technologie vom Light Engineering bis hin zur Produktion bionisch optimierter Leichtbauteile. Welche Zukunftswerkstoffe die Automobilindustrie im Blick hat und auf welche Anforderungen sich die Maschinenbauer in diesem Zusammenhang neu einstellen müssen, erläuterte Dr. Johannes Staeves, Vorentwicklung Leichtbau Karosserie bei BMW.
Klar wurde bei der Betrachtung außerdem, dass auch Werkstoffe Industrie 4.0-tauglich werden müssen. „Der Digitalisierungsprozess wird globale Wertschöpfungsketten verändern“, erklärte Prof. Dr. Ralf B. Wehrspohn, Stellvertretender Vorsitzender des Fraunhofer-Verbunds Materials und Leiter des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS. „Die ist ein Aspekt, dem der Fraunhofer Verbund Materials in seiner Initiative Materials Data Space besonderes Augenmerk schenkt – die Zusammenführung von Materialien und Big Data sozusagen.“
Der richtige Einsatz des richtigen Werkstoffs habe einen erheblichen ökonomischen Effekt. So betrage der Materialkostenanteil im verarbeitenden Gewerbe in Deutschland heute 35 bis 55 Prozent. „Wir sind davon überzeugt, dass die deutsche Industrie den Digitalisierungsprozess kombiniert mit ihrem traditionell sehr guten Werkstoff- Know-how nutzen kann, um sich durch ganz neue Alleinstellungsmerkmale im globalen Wettbewerb zu behaupten“, so Wehrspohn.
Trends und Disruptionen, die für den Maschinen- und Anlagenbau relevant sind, gemeinsam erkennen und nutzen – das ist das Ziel des VDMA Competence Center Future Business. In einer Kooperation mit dem Fraunhofer ISI werden Trendradar sowie Zukunftsbilder für übergreifende Themen entwickelt. „Es war bemerkenswert, welchen Stellenwert die Teilnehmer unserer Workshops regulativen Randbedingungen, insbesondere der Treibhausgasneutralität, einräumten“, betonte Elna Schirrmeister, stellvertretende Leiterin des Competence Center Foresight am Fraunhofer ISI. „Das beflügelte unser Szenario ‚Nachhaltigkeit‘. Stoffverbote und Recycling differenzierten dagegen die Szenarien ‚Metall-Macht‘ und ‚Plastic fantastic‘. Insgesamt haben wir 13 Schlüsselfaktoren untersucht. Diese decken neben den Randbedingungen unter anderem auch die technologischen Entwicklungen, beispielsweise für Additive Manufacturing und Leichtbau ab.“
Für Unternehmer ist es wichtig, die Potenziale von Zukunftswerkstoffen für ihr eigenes Geschäft und das ihrer Kunden herauszufinden. Entscheidend ist dabei der Blick über den Tellerrand, im engen Schulterschluss mit der Forschung. Einig waren sich die Teilnehmer des Summit, dass veränderte gesetzliche Rahmenbedingungen zwar mit umfangreichen Veränderungen bei den Unternehmen einhergehen, diese im Idealfall jedoch von diesen auch als Wettbewerbsvorteil auf globalen Märkten genutzt werden können. „Die Unternehmen sehen hier das Potenzial für eine Vorreiterrolle und betrachten veränderte Rahmenbedingungen als Herausforderung, die von deutschen Maschinenbauern besonders gut gelöst werden kann“, erläuterte Dr. Eric Maiser, Leiter von VDMA Future Business. „Eines unserer Szenarien zeigte allerdings auch, wie stark nationale Egoismen und Protektionismus sowie fehlende Harmonisierung bei Regularien und Recycling den Fortschritt bremsen. Hier ist die Politik gefragt, besonders umsichtig und in internationaler Zusammenarbeit zu agieren.“
‚Zukunftswerkstoffe‘ ist nach ‚Machine Learning‘ das zweite weitreichende Trendthema, das VDMA Future Business im Rahmen der Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ISI umfassend bearbeitet hat. Die Reihe wird fortgesetzt. ■
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