Zukunfts-Technologien in Deutschland? Bislang taugt dieses Thema allenfalls zu Negativschlagzeilen, Gejammer und Schuldzuweisungen. Gebetsmühlenartig beklagen Vertreter von Wirtschaft, Wissenschaft und Politik das Nachhinken in zukunftsträchtigen Schlüsseltechnologien und blasen zur Aufholjagd: Von Mikroelektronik bis Gentechnik – auf möglichst allen Gebieten soll Deutschland seinen Rückstand wettmachen, um im 21. Jahrhundert als Industrieland noch zur Spitze zu gehören.
“Falsch”, sagen Prof. Frieder Meyer-Krahmer, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI), und sein Stellvertreter Dr. Hariolf Grupp. Überall gleich gut wie die Weltbesten sein zu wollen, bedeute, seine Ressourcen für Forschung und Entwicklung zu zersplittern.
Statt dessen plädieren die Karlsruher Wissenschaftler für eine Konzentration auf traditionelle Standbeine der deutschen Wirtschaft. Die müsse man für das 21. Jahrhundert gezielt stärken. Als “traditionelle Standbeine” nennen Grupp und Meyer-Krahmer besonders die Chemie, den Fahrzeug- und den Maschinenbau.
Grupp präzisiert: “Die Unternehmen sollten vor allem in denjenigen Technologien Spitze sein, die Einfluß auf die seit langem bestehenden Stärken Deutschlands nehmen werden.” Und da haben die Innovationsexperten vor allem dreierlei im Blickfeld: Umwelttechnik, Neue Werkstoffe, Biotechnologie.
In diesen Bereichen halten sie es für äußerst sinnvoll, mit aller Kraft auf einen internationalen Spitzenplatz in Forschung und Entwicklung hinzuarbeiten.
Ergänzend nennen die Zukunftsforscher die Informationstechnik. “Dort müssen deutsche Firmen aber nicht überall Spitzenforschung treiben. Es geht für die Unternehmen vielmehr darum, die Informationstechnik intelligent in Anwendungen zu integrieren, um wettbewerbsfähig zu bleiben”, erklärt Frieder Meyer-Krahmer.
Vorausgesetzt, die These der Karlsruher Fraunhofer-Forscher trifft zu: Wie schneidet die Industrie in Deutschland ab – angesichts der Notwendigkeit, ihre traditionellen Stärken durch “Aufpfropfen” von Biotechnologie, Neuen Materialien und Umwelttechnik zukunftsfähig zu machen?
Umwelttechnik
Umwelttechnik – eine deutsche Stärke? Walter Stahel vom privat finanzierten Institut für Produktdauer-Forschung in Genf ist skeptisch: “Möglicherweise sind wir in ganz Europa dabei, den Zug zu verpassen.” In Deutschland konzentriere man sich immer noch zu sehr auf die Entsorgung von Abfall und die Filterung von Emissionen.
Zwar hat Stahel auch bei deutschen Unternehmen ein beginnendes Umdenken ausgemacht. Er sieht aber die Vereinigten Staaten deutlich vorn. “Bei US-Firmen geht es viel mehr um die Fragen: Wie kann man Ressourcen effizienter einsetzen und dadurch Abfall von vornherein vermeiden? Und: Wie läßt sich damit Geld verdienen?”
Anders als Walter Stahel beurteilt Dr. Friedrich Hinterberger vom Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie die Entwicklung in Deutschland eher positiv: “Wir sehen, daß immer mehr Firmen ressourcenschonende Strategien entdecken. Und international ist derzeit niemand klar vorn.”
Einig sind die Experten sich über das wegweisende Konzept des 21. Jahrhunderts: “integrierter Umweltschutz”. Das heißt: durch intelligente Fertigungsprozesse den Rohstoffeinsatz verringern, Abfälle und Emissionen verfahrensbedingt vermeiden, Industrieprodukte weitgehend rezyklieren. “Die konkurrenzfähigen Unternehmen der Zukunft werden diesen Weg verfolgen. Denn jeder Abfall ist hinausgeschmissenes Geld – besonders, wenn die Entsorgungskosten steigen”, sagt Dr. Harald Hiessl, ISI-Abteilungsleiter Umwelt.
Als Paradebeispiel für innovatives Umwelt-Management gilt die US-Firma Rank Xerox, bekanntgeworden als Hersteller von Kopiergeräten. “Design for Environment” heißt dort das Konzept: Bei allen Geräten wird bereits bei der Entwicklung an die spätere Wiederverwendung gedacht. Das bedeutet größeren Aufwand, zahlt sich aber am Ende aus. “Auf den Produktzeichnungen ist für jedes Einzelteil eingetragen, was nach der Rücknahme des Geräts damit geschieht”, sagt Helmut Mahr von der deutschen Dependance der Rank Xerox in Neuss.
In Deutschland gebe es dagegen “besonders beim Mittelstand ein großes Informationsdefizit”, beklagt Manfred Kirchgeorg vom Institut für Marketing der Universität Münster. Der Wirtschaftswissenschaftler hat im Vorfeld des 1996 in Kraft getretenen Kreislaufwirtschaftsgesetzes – Verwertung von Abfall tritt darin neben die Beseitigungspflicht – in einer Umfrage untersucht, welche Ziele Unternehmen mit ihren Umweltmaßnahmen verfolgen. Er fand: Die meisten sahen die Wiederverwendung von aufbereiteten Gebrauchtkomponenten als nachrangig an.
Doch das Umdenken hat begonnen.
Drei Beispiele:
Rund ein Drittel aller Kfz-Kupplungen, die die Firma LUK heute im Ersatzteilgeschäft absetzt, stammen aus der Wiederaufbereitungsanlage im westfälischen Unna – 650000 pro Jahr. 20 bis 25 Prozent weniger als für ein neues Teil muß der Kunde dafür auf den Tisch legen – bei gleicher Funktion, Lebens- und Garantiedauer.
Bei Econ Air im westfälischen Lübbecke werden Sprayflaschen für den Industriebedarf – etwa für Lacke und Rostlöser – mehrfach verwendet. Laut Geschäftsführer Lothar Droste könne man die Dosen um 50 Pfennige billiger anbieten als im Einwegverfahren.
Siemens-Nixdorf in Paderborn verarbeitet rund 10 Prozent der zurückgenommenen alten Rechner und Computerkassen – jährlich 5000 Tonnen – als Komponenten oder Komplettgeräte für Service und Wiederverkauf. Nicht mehr nutzbare Teile gehen ins stoffliche Recycling. 76 Gewichtsprozent der Geräte bleiben so im Kreislauf.
Aber nicht nur Umweltschutz und Ressourcenschonung werden in Zukunft entscheidend sein, sondern noch ein anderer Aspekt, der bei Rank Xerox bereits Realität ist: Verkauf von Produktnutzen anstelle von Geräten. Die Firma bietet die Leistung “Kopieren” inklusive Service an. Das Gerät steht zwar beim Kunden, bleibt aber im Besitz des Herstellers. Die Folge: Es liegt in seinem Interesse, langlebige und wartungsfreundliche Geräte zu bauen und den Service kostengünstig zu gestalten.
Hariolf Grupp vom ISI hat dafür einen griffigen Namen: “Dienstleistungs-maschine” sei die Firma von morgen, statt bloße Produktionsstätte.
Neue Werkstoffe
Als Daimler-Benz im Mai 1996 mit großem Brimborium sein Brennstoffzellen-Fahrzeug “Necar II” in Berlin vorstellte, spielte eine Polymerfolie namens PEM (Proton Exchange Membrane) eine tragende Rolle. An dieser hauchdünnen protonenleitenden Membran im Inneren der Brennstoffzelle findet die “kalte Verbrennung” von Wasserstoff und Sauerstoff statt.
Auch wenn das Brennstoffzellen-Fahrzeug von der Serienreife noch weit entfernt ist: Das Beispiel zeigt die wachsende Bedeutung neuer Werkstoffe für das 21. Jahrhundert. Neuartige Polymere, Keramiken, Gläser, Metalle und Verbundmaterialien ermöglichen nicht nur völlig neue Produkte – sie können die alten auch leichter, korrosionsbeständiger, belastbarer und leistungsfähiger machen.
Für die Anwender in Fahrzeug- und Maschinenbau stehen Neue Werkstoffe deshalb im Rang einer Schlüsseltechnologie. Und für die Chemiebranche als Werkstoffhersteller und -entwickler sind sie – neben den lukrativen Pharmaprodukten – sogar die Haupteinnahmequelle.
Die Unternehmensberatung Arthur D. Little hat 1993 in einer Studie die technologische Position Deutschlands bei den großen Werkstoffbereichen Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe beurteilt. Das Ergebnis hält Dr. Michael Braun von der Firma Arthur D. Little – einer der Autoren der Studie – auch 1997 für gültig: überwiegend durchschnittliche bis gute Bewertungen des bundesdeutschen Know-how im internationalen Vergleich. Spitzennoten gab es bei den Polymeren.
Dort ist eine zentrale Forderung von Arthur D. Little bereits umgesetzt: enge Zusammenarbeit zwischen Werkstoff-Produzenten und -Anwendern, um den Transfer in innovative Produkte zu verbessern. “Die Kunststoffhersteller – also die Chemieunternehmen – sind bei uns sehr eng in den Entwicklungsprozeß eingebunden”, bekräftigt Peter Hutmann, der bei BMW in München die Werkstoff-Forschung leitet.
Das Hauptproblem der Werkstoff-Branche nennt Prof. Helmut Schmidt vom Institut für Neue Materialien (INM) in Saarbrücken: “Die Entwicklung eines Werkstoffs bis zur Anwendung dauert durchschnittlich zehn Jahre, und die Kosten für den Hersteller sind immens.” Die Folge ist: Vorsicht. Denn das spätere Produkt muß die hohen Investitionen in das neue Material wieder einspielen – und das gelingt meist nur bei Massenanwendungen mit entsprechend hoher Wertschöpfung.
Was schon für große Konzerne ein Hindernis ist, wächst für potentielle mittelständische Anwender von Werkstoffen häufig zur unüberwindlichen Hürde. “Es gibt Anwendungen, für die braucht man wenige hundert Kilogramm eines neuen Materials pro Jahr. Das lohnt sich für die großen Werkstoff-Entwickler nicht.” So beschreibt Prof. Gerhard Wegner vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz die Schwierigkeit, mit der auch Deutschlands Konkurrenten auf dem Weltmarkt zu kämpfen haben.
Biotechnologie
“Wenn es um Biotechnologie geht, ist der Pharmabereich der entscheidende Markt der Zukunft”, urteilt Dr. Thomas Reiß, Leiter der Abteilung Biotechnologie im Karlsruher ISI. Zu diesem Fazit kommt auch eine Studie des Basler Prognos- Instituts vom August 1996. Dort schätzt man, daß langfristig 20 bis 25 Prozent des Welt-Pharmamarktes durch gentechnisch entwickelte Medikamente bedient werden.
Die Folgerung der Schweizer Marktforscher: Durch die führende Stellung deutscher Unternehmen im Pharmasektor ist die Biotechnologie von strategischer Bedeutung, wenn es um die Sicherung von Marktanteilen und Arbeitsplätzen geht. Ein Bündel neuer Methoden hat die Entwicklung von Wirkstoffen revolutioniert:
Targeting: Die Forscher entschlüsseln die molekularen Mechanismen von Krankheiten. Wirkstoffe werden auf molekularer Ebene getestet – etwa an Enzymen oder Rezeptoren.
Screening: Mit Testrobotern lassen sich heute mehr als 10000 Wirkstoffe täglich an Zellkulturen prüfen. “Kombinatorische Chemie” nennen die Fachleute diese Methode, die die Suche nach neuen Pharmaka erheblich verkürzen soll (bild der wissenschaft 4/1997, “Geplanter Zufall”).
Herstellung von Medikamenten durch genetisch veränderte Mikroorganismen: Pilze, Bakterien, Zellkulturen. l Die Entschlüsselung des Genoms erlaubt die Kreation neuer Diagnostika.
Bioinformatik: Der Computer ist inzwischen genauso wichtig wie das Reagenzglas. Durch Berechnungen lassen sich gezielt Synthesen planen. Außerdem sind die Datenmengen auf Genbanken nur noch per Rechner zu handhaben.
“Die Weichen in der Pharmaindustrie – auch in der deutschen – sind gestellt. Die neue Biotechnologie ist dort fest etabliert”, hat Prof. Hans Günter Gassen vom Institut für Biochemie der TH Darmstadt beobachtet. Deutsche Unternehmen verdienen bereits Geld mit biotechnologisch hergestellten Wirkstoffen oder sitzen mit Produkten in den Startlöchern.
Beispiel Schering: Das Pharmaunternehmen mit Stammsitz in Berlin setzte 1996 mit dem Multiple-Sklerose-Medikament Interferon beta-1b (Markenname: Betaferon) nach eigenen Angaben weltweit rund 533 Millionen Mark um – ein Erfolg, der nicht hausgemacht, sondern gekauft war. 1990 hatte Schering die US-Firma Triton übernommen, die den Wirkstoff maßgeblich entwickelt hatte.
Diese Geschichte ist typisch für die Anschlußsuche der meisten deutschen Pharmamultis an die internationale Biotech-Szene: Die Firmen haben Know-how in den USA gekauft und dort Forschungskapazitäten aufgebaut. “Der späte Einstieg ist kein Drama. Die Aufholjagd der Pharmakonzerne war erfolgreich”, konstatiert der Bremer Wirtschaftswissenschaftler Dr. Ulrich Dolata, der in einem Buch die Entwicklung der deutschen Gentechnik-Landschaft nachgezeichnet hat. Er hält die gelungene Internationalisierung der Pharmariesen sogar für ein Zeichen von Stärke.
Die Großen der Branche scheint es wieder stärker nach Deutschland zu ziehen. So eröffnet Hoechst in diesem Jahr einen neuen Standort für Genforschung in Martinsried bei München. Und Bayer hat im vergangenen Jahr einen Risikokapital-Fonds mit 20 Millionen Mark eingerichtet – vor allem, um hiesige Firmengründungen zu unterstützen.
Informations- und Kommunikationstechnologie
“Deutsche Unternehmen müssen die Informationstechnik vor allem als Werkzeug nutzen, um sich Wettbewerbsvorteile zu verschaffen”, sagt Peter Zoche, Leiter der ISI-Abteilung Informations- und Kommunikationssysteme. Seine Einschätzung: Im internationalen Vergleich schneiden die deutschen Firmen nicht schlecht ab.
Drei Felder hält der Karlsruher Wissenschaftler für entscheidend:
Virtual-Reality-Techniken: Schon in einer frühen Entwicklungsphase können sich Ingenieure ein Bild vom späteren Produkt machen, virtuelle Prototypen bauen und damit Entwicklungszeiten verkürzen.
Teleservice und Telewartung: Über Datenfernleitungen können Hersteller ihre Kunden weltweit bei der Einrichtung und Reparatur von Maschinen und Anlagen unterstützen.
Vernetztes Entwickeln: Ein neues Produkt wird nicht an einem Ort, sondern von mehreren Teams in verschiedenen Ländern gemeinsam entwickelt. Die Ingenieure kommunizieren über leistungsstarke Datenleitungen mit Multimedia-Methoden.
Umwelttechnik, Neue Werkstoffe, Biotechnologie und Teile der Informationstechnik: In diesen vom Karlsruher ISI definierten Schlüsseltechnologien für das 21. Jahrhundert schneidet die deutsche Wirtschaft nicht schlecht ab – auch wenn die Unternehmen weltweit meist nicht an der Spitze stehen.
Bei den Ranglisten des internationalen Technologiewettbewerbs sieht Hariolf Grupp ohnedies eine Menge Psychologie im Spiel: “Gerade für die USA ist es eine Imagefrage, Weltspitzenforschung zu betreiben. Das bringt Wettbewerbsvorteile, erfordert aber auch massive Investitionen.” Und Kollege Frieder Meyer-Krahmer ergänzt: “Man muß nicht auf allen Gebieten Technologieführer sein. Wichtig ist, international mitmischen zu können.”
Frank Fleschner
