Open-Innovation macht´s leichter

Leichtbau ist der Megatrend unserer Zeit. Vielfach entsteht durch die Präsenz des Themas in den Medien der Eindruck, dass „Leichtbau“ eine neue Entwicklung darstellt. Letztendlich steht Leichtbau als Synonym für Ressourceneffizienz, das heißt sowohl mit Ressourcen in der Herstellung von Produkten sparsam umzugehen als auch Ressourcen durch den Betrieb leichterer Produkte effizienter zu nutzen.

Dies ist seit jeher Aufgabe von Ingenieuren. Als wesentlicher Treiber für den aktuellen – und mit Sicherheit nachhaltigen – Trend zum breiten Einsatz neuer Leichtbaumaterialien und Materialkombinationen agiert die Automobilindustrie mit ihrem enormen Potenzial hinsichtlich der wirtschaftlichen Verwertung über nahezu alle Industriezweige hinweg.

Innovationen im Leichtbau ergeben sich immer im Spannungsfeld zwischen Materialien, Produktionstechnik, Konstruktion und den spezifischen Anwendungsanforderungen. Gerade der kunststoffbasierte Leichtbau unter Einsatz von Glas- oder Kohlenstofffasern eröffnet zunehmend neue Möglichkeiten zur Gewichtseinsparung.

Neben der Forderung nach Gewichtsreduzierung bestehen jedoch zahlreiche Herausforderungen, bspw. um Einzelbauteilen in ein Gesamtsystem wie ein Automobil sowie in die bestehend Produktionsprozesse zu integrieren. Die Realisierung von belastungs- und kostenoptimierten Leichtbau-Komponenten erfordert daher häufig einen Materialmix aus faserverstärkten Kunststoffen sowie Stahl- oder Aluminiumwerkstoffen (hybrider Leichtbau).

Insbesondere im Bereich des Leichtbaus stellt die frühzeitige Berücksichtigung sämtlicher Faktoren eine außerordentlich anspruchsvolle Aufgabenstellung dar. Durch die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe, für deren Verarbeitung im Bereich der Kunststoffe unzählige Verfahren und Verfahrenskombinationen zur Verfügung stehen, ergeben sich nahezu unbegrenzte Lösungsräume, die nicht mehr mittels der typischen, stark hierarchischen Kommunikation zwischen Produkt-, Material-, Prozessentwicklern sowie Maschinen- und Systemanbietern beherrscht werden können.

Das Prinzip von „Open Innovation“ ist daher entscheidend, um die großen Herausforderungen unter den Randbedingungen der zahlreichen gesellschaftlichen Megatrends im Bereich des Leichtbaus bewältigen zu können.

Hierfür sind die „neutralen Territorien“ von Hochschulen und Universitäten prädestiniert, denn: Innovation ist hier Kerngeschäft.

Von der Faser bis zum Crashtest: Ganzheitliche Leichtbauexpertise auf dem Campus der RWTH Aachen

Was sind die Voraussetzungen für „Open Innovation“  im Bereich des Leichtbaus?

Wie oben beschrieben ist eine ganzheitliche Expertise notwendig, um unterschiedliche Technologien und Materialien zu einer optimalen Lösung kombinieren zu können. Im Sinne der Industrie ist es zudem von entscheidender Bedeutung, dass die Wissenschaft deren Bedarfe erfasst (Technology Pull), um den Lösungsraum zu erweitern. Zur Überführung in die Anwendung müssen Forschungsergebnisse wiederum in die industrielle Praxis transferiert werden (Technology Push).

Hierfür sind Plattformen und Netzwerke entscheidend. Die RWTH Aachen University gehört weltweit zu den führenden Leichtbau-Standorten. Seit Jahrzehnten kooperieren hier Experten aus den Werkstoff-, Konstruktions- und Produktionswissenschaften unter Einbeziehung der Anwenderindustrien.

Im Bereich des hybriden Leichtbaus werden die Aktivitäten durch das Aachener Zentrum für integrativen Leichtbau (AZL) der RWTH mit seinen 8 Partnerinstituten koordiniert. Dieses hochschulinterne Netzwerk mit seinen 750 Wissenschaftlern deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab: von der Faser- und Textilherstellung über die Kunststoff- und Metallverarbeitung bis hin zur Maschinenentwicklung, Endbearbeitung und Anwendungsentwicklung.

Der starke Fokus auf die Produktion gewährleistet Lösungen, die gerade den Bereich der Massenproduktion als die zentrale Herausforderung zur Etablierung moderner Leichtbaulösungen adressieren. Auf mehreren 10.000 m2 Technikumsfläche stehen modernste Anlagen für die kooperative Forschung und Entwicklung zur Verfügung. Das AZL ergänzt das Portfolio gerade um Großanlagen, die zu durchgängigen Prozessketten kombiniert werden, um die Wechselwirkungen zwischen Einzelprozessen zu erforschen und im Sinne von Industrie 4.0 informationstechnisch zu verknüpfen.

Ein wesentlicher Baustein des Open-Innovation Konzepts ist das Industrienetzwerk, das durch die AZL Aachen GmbH koordiniert wird. Seit seiner Initialisierung in 2013 gehören dem Netzwerk neben den Instituten bereits 70 Unternehmen aus 18 Ländern an.

Dieses durchgängig englischsprachige Netzwerk ist damit Vorreiter bei den zahlreichen Bestrebungen, Cluster in Deutschland zu internationalisieren und global agierende Unternehmen auch global zu vernetzen. In zahlreichen Foren findet der Austausch zwischen Industrie und Forschung sowie zwischen den Partner-Unternehmen statt.

Dieser Austausch führt zu neuen Geschäftsbeziehungen und Kooperationsprojekten. Die vielfältige Infrastruktur wird direkt für die Validierung und Umsetzung von Leichtbautechnologien genutzt. Dies beschleunigt Innovationsprozesse erheblich und trägt somit zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit der beteiligten Unternehmen, aber auch zur Schärfung der Forschungsthemen an den beteiligten Instituten bei.