Werkstofftechnologien: Mit innovativen Werkstoffen weltweit an die Spitze

Implantierte Herzschrittmacher sollen gut verträglich, Bauteile im Auto sehr stabil sein: Neuentwicklungen hängen entscheidend von den richtigen Materialeigenschaften ab, doch das Nonplusultra ist nicht immer leicht zu finden. Mit ihrem Programm "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft" verfolgt die Bundesregierung das Ziel, die Wettbewerbsfähigkeit wichtiger deutscher Industriebranchen auszubauen.

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Werkstoffinnovationen sind in allen Technologiesektoren und Branchen gefragt. Sie finden ihren Niederschlag in besonders kratzfestem Lack, hochtemperaturbeständiger Metalllegierung oder extrem leichtem Spezialkunststoff für Flugzeuge. Werkstoffe haben zudem große Bedeutung im Rahmen der Innovationsallianzen "Molekulare Bildgebung", "Lithium-Ionen-Batterie" und bei der "CarbonNanoTubes-Initiative".

Rund fünf Millionen Menschen arbeiten in Deutschland in werkstoffbasierten Branchen wie  Fahrzeug- und Maschinenbau, Chemische Industrie, Informations- und Kommunikationstechnologie, Energieversorgung, Elektrotechnik/Elektronik sowie Metallerzeugung und -verarbeitung. Diese Branchen haben wesentlichen Anteil am deutschen Handelsbilanzüberschuss und tragen besonders zur Exportstärke Deutschlands bei.  Gerade in wirtschaftlich schwierigen Zeiten bieten neue Werkstoffe erhebliches  Innovationspotenzial zugunsten der Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen in Deutschland.

Materialkosten machen in verarbeitenden Branchen fast die Hälfte der Produktionskosten aus. Die Entwicklung neuer Materialien ist teuer und selten im Alleingang zu bewältigen. Die Werkstoffforschung wird deshalb gezielt im Rahmen von "WING - Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft" gefördert. Das Programm des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) integriert Materialforschung, Chemie und Nanotechnologie als wesentliche Elemente für Werkstoffinnovationen im Produkt- und Verfahrensbereich.

Nachwachsende Werkstoffe

Auch das Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) unterstützt die Werkstoffforschung, und zwar im Rahmen des Programms "Nachwachsende Rohstoffe". Aus Pflanzenfasern lassen sich zum Beispiel Verstärkungen für Autobauteile herstellen, aus Mais oder Kartoffeln kann Biokleber entstehen, Rübenzucker dient als Rohstoff für die Produktion von Biokunststoffen. Das Spektrum der nachwachsenden Rohstoffe wird durch den Einsatz biotechnologischer Methoden bei der Pflanzenzüchtung im Rahmen der BMBF-Förderung "GABI" und "Plant-KBBE" erweitert.

Projektbeispiel
Wasseraufbereitung aus dem Ölfeld mit Hilfe keramischer Membranen

Bei der Förderung von Erdöl stößt man auf Wasser in großen Mengen. Weil viele Ölfelder in Gebieten mit fortschreitendem Wassermangel liegen, wird es immer wichtiger, dieses Produktionswasser als Rohstoff zu betrachten. Es muss zunächst gereinigt werden, damit es für die Bewässerung genutzt werden kann und Wasserreservoir nicht gefährdet. In bisherigen Filtrationsverfahren kommen Membranen zum Einsatz, die emulgierte Kohlenwasserstoffe, Salze und andere oft stark giftige Substanzen zurückhalten. Diese Membranen müssen von Ablagerungen gereinigt werden. Dafür sind bislang verschiedene Reinigungstechniken erforderlich. Im Rahmen eines Forschungsprojektes der Fachhochschule Gießen-Friedberg zusammen mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule Aachen (RWTH), der Colorado State University und Partnern aus der Wirtschaft soll Produktionswasser aus Ölfeldern von Schadstoffen gereinigt werden - durch die Modifikation neu entwickelter keramischer Membranen. Zudem wird ein effizientes Reinigungskonzept der Membranen selbst entwickelt. Das neue Verfahren soll in ein Gesamtreinigungskonzept zur Wasseraufbereitung auf Ölfeldern integriert werden.

 

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  Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft

  Im Programm "Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft" werden Förderinitiativen für die virtuelle Werkstoffentwicklung, den funktionsintegrierten Leichtbau, für die Entwicklung von neuen Elektronikwerkstoffen, von belastbareren Werkstoffen im Grenzbereich sowie von Nanomaterialien gestartet.
  mehr (URL: http://www.bmbf.de/de/3780.php)
   
  
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  Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen

  Im Förderprogramm "Nachwachsende Rohstoffe" werden Forschung und Entwicklung für Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen gefördert, neue Schwerpunkte.
  mehr (URL: http://www.bmelv.de/cln_045/nn_1021300/DE/081-NachwachsendeRohstoffe/NaWaRoInnovationenAusAckerUndWald.html__nnn=true)
   
  
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  Verbesserung der Materialeffizienz

  Das "Programm für die Beratung von kleinen und mittleren Unternehmen zur rentablen Verbesserung der Materialeffizienz" (VerMAT) wird fortgesetzt. Zudem startet ein "Programm für die Förderung von Netzwerken zur rentablen Verbesserung der Materialeffizienz primär in kleinen und mittleren Unternehmen" (NeMat), womit die Materialeffizienz in der Industrie gesteigert wird.
  mehr (URL: http://www.materialeffizienz.de/)
   
  
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  Ziel: Kreislaufwirtschaft

  Die Bundesregierung setzt sich für eine Weiterentwicklung der EU-Abfallrichtlinie ein und wird die verschiedenen Bundesregelungen zu Deponien in einer Verordnung bündeln, um dem Ziel einer Kreislaufwirtschaft näher zu kommen.
  mehr (URL: http://ec.europa.eu/prelex/detail_dossier_real.cfm?CL=en&DosId=193712)