Forschung und Entwicklung

Mit seiner Forschung und Entwicklung verfolgt WACKER drei Ziele: Wir suchen nach Lösungen für die Bedürfnisse unserer Kunden, um einen Beitrag zu deren Markterfolg zu leisten. Wir optimieren unsere Verfahren und Prozesse, um in der Technologie führend zu sein und nachhaltig zu wirtschaften. Und wir konzentrieren uns darauf, innovative Produkte und Anwendungen für neue Märkte zu schaffen sowie Zukunftstrends zu bedienen. Dazu zählen der steigende Energiebedarf, die Urbanisierung, die Digitalisierung und der Wohlstandszuwachs.

WACKER gehört zu den forschungsintensiven Chemieunternehmen der Welt. Die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung (F&E) betrugen im abgelaufenen Geschäftsjahr 174,5 Mio. € (2011: 172,9 Mio. €). Die F&E-Quote – das Verhältnis der Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen zum Konzernumsatz – liegt mit 3,8 Prozent leicht über dem Vorjahr.

Anteil neuer Produkte am Umsatz leicht gestiegen

Die Neuproduktrate (Umsatzanteil der in den vergangenen fünf Jahren eingeführten Produkte) ist auf 24,1 Prozent leicht gestiegen (2011: 24,0 Prozent). Ursachen dafür sind die stärkeren Umsätze mit Wafern der neuen Design-Rule-Generation sowie mit neuen Dispersionen für den Teppichmarkt.

Anteil Neuproduktrate (NPR)¹

¹ Umsatzanteil der in den vergangenen fünf Jahren eingeführten Produkte

Aus Lizenzvergaben erhielten wir im Jahr 2012 rund 7,1 Mio. € (2011: 6,7 Mio. €). Die Zahl der von uns gehaltenen Patente und Patentanmeldungen ist ein Spiegelbild unserer Innovationskraft. Im Geschäftsjahr 2012 haben wir 119 Erfindungen zum Patent angemeldet (2011: 138). Unser Patentportfolio umfasst derzeit weltweit rund 5.400 aktive Patente sowie 2.900 laufende Patentanmeldungen.

Einnahmen aus Lizenzvergaben

Im Jahr 2012 investierte WACKER 8,9 Mio. € in F&E-Einrichtungen (2011: 17,3 Mio. €). Das sind 0,8 Prozent unserer Gesamtinvestitionen. Der gegenüber dem Vorjahr reduzierte Betrag resultiert aus langfristigen Investitionsprojekten, die bereits im Jahr 2011 bilanziert wurden. In unserer zentralen Forschungsstätte, dem Consortium für elektrochemische Industrie in München, haben unsere Mitarbeiter ein neues Laborgebäude bezogen. Am Standort Burghausen hat unser Geschäftsbereich WACKER SILICONES ein neues Laborgebäude für Anwendungstechnik, F&E und Qualitätssicherung in Betrieb genommen. Auch die Zentrale Analytik arbeitet nun in diesem neuen Gebäude.

Weitere Investitionen der Forschung und Entwicklung flossen in ein Hochdurchsatzscreening für die effiziente Produktion von Proteinen mit ESETEC ^® sowie in Simulationssoftware, die Auswirkungen von Prozessänderungen vorhersagen kann. Wir haben in Labor- und Pilotanlagen investiert, zum Beispiel für Prozessoptimierungen bei der Herstellung von VAE-Dispersionen (Vinylacetat-Ethylen-Copolymer) und Vinylacetat Monomer (VAM) sowie für die Erforschung von Lithium-Ionen-Batterien. In Burghausen haben wir ein Labor eingerichtet, in dem wir aus unseren Rohstoffen Testformulierungen entwickeln, beispielsweise für die Lebensmittelindustrie.

Investitionen in Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen

Struktur der Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen

Forschungs- und Entwicklungskosten

Ein Großteil unserer F&E-Kosten in Höhe von 174,5 Mio. € entfiel auf die Entwicklung neuer Produkte und Produktionsverfahren. F&E-Know-how von Dritten haben wir im Jahr 2012 mit Ausgaben von rund 250.000 € nur in geringem Umfang erworben. Diese Ausgaben verteilen sich auf sechs Lizenzgeber, wobei wir vier Fünftel des Betrags in zwei Know-how-Lizenzen zu 120.000 € und 80.000 € investiert haben.

Einige unserer im Jahr 2012 laufenden Forschungsprojekte wurden durch Zuwendungen von öffentlicher Hand gefördert. Beispiele:

• Aus unserer Teilnahme in der Nationalen Plattform Elektromobilität (NPE, eine Initiative von Bundesregierung und Industrie) resultieren mehrere Kooperationsprojekte, an denen unsere Zentrale Forschung beteiligt ist. Einige dieser Projekte werden öffentlich gefördert, zum Beispiel das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützte Projekt SafeBatt für brandsicher und explosionsgeschützt konstruierte (eigensichere) Lithium-Ionen Batterien. Und das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderte Projekt alpha-Laion, in dem wir an Hochenergie-Lithiumbatterien für Elektrofahrzeuge forschen.
• Der Geschäftsbereich WACKER SILICONES entwickelt in einem vom BMBF geförderten Projekt elektroaktive Polymere auf Siliconbasis zum Einsatz in der Energiegewinnung.

Unsere Geschäftsbereiche und die Zentrale Forschung haben öffentliche Forschungsgelder für weitere Projekte beantragt, die noch in der Genehmigungsphase sind. Wir koordinieren unsere extern geförderten Forschungsprojekte in unserer Stelle für Fördermanagement, die mögliche Programme evaluiert, unsere Vorhaben anmeldet und sich mit dem Förderträger austauscht.

Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf zwei Ebenen

WACKER forscht und entwickelt auf zwei Ebenen: im Zentralbereich Forschung und Entwicklung sowie dezentral in den Geschäftsbereichen. Der Zentralbereich koordiniert diese Arbeiten unternehmensweit und bindet andere Bereiche ein, beispielsweise die Ingenieurtechnik bei der Prozessentwicklung. Das Portfolio unserer Forschungs- und Entwicklungsprojekte stellen wir in einem Portfoliomanagementprozess konzernweit transparent dar. Unser Projekt System Innovation (PSI), mit dem wir unser Innovationsportfolio steuern, haben wir im Jahr 2012 erweitert: Wir haben die Risikoerfassung verbessert und Aspekte der Nachhaltigkeit verstärkt. So bewerten wir bei der Erforschung neuer Produkte nun auch systematisch den Einsatz von Material, Energie und Wasser sowie die Ökotoxizität über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg.

Unsere Wissenschaftler arbeiten derzeit an rund 260 Projekten auf mehr als 40 Technologieplattformen. Über ein Viertel dieser Themen betrifft strategische Schlüsselprojekte, für die wir im Berichtsjahr 45 Prozent der angefallenen Projektkosten von insgesamt 77 Mio. € aufgewendet haben. Die Zukunftsfelder, auf denen WACKER tätig ist, sind unter anderem Energie, Automobil und Bau, Produkte für Haushalt und Körperpflege sowie Nahrungsmittel und Biotechnologie.

Strategische Zusammenarbeit mit Kunden und Forschungseinrichtungen

Unsere Geschäftsbereiche betreiben eine anwendungsnahe Forschung und Entwicklung. Sie konzentrieren sich auf Produkt- und Prozessinnovationen in der Halbleitertechnologie, Silicon- und Polymerchemie, Biotechnologie sowie auf neue Verfahren zur Herstellung von polykristallinem Silicium. Um schneller und effizienter Forschungserfolge zu erzielen, kooperieren wir mit Kunden, wissenschaftlichen Instituten und Universitäten. Im Jahr 2012 arbeitete WACKER bei 59 Forschungsvorhaben mit mehr als 56 internationalen Forschungseinrichtungen auf drei Kontinenten zusammen.

Die Themen unserer Kooperationen sind unter anderem Stromspeicherung, Biotechnologie, Prozesssimulation sowie Materialforschung zur regenerativen Energiegewinnung. Ein Projektbeispiel: Die Zentrale Forschung arbeitet beim Thema Lithium-Ionen-Batterien unter anderem mit der Universität Münster zusammen.

WACKER hat weltweit ein Netz von 21 technischen Kompetenzzentren geknüpft. Sie sind Bindeglieder zwischen Vertriebsniederlassungen und lokalen Produktionsstätten. In diesen Zentren passen unsere Spezialisten Produkte an regionale Besonderheiten an, zum Beispiel an klimatische Bedingungen, länderspezifische Normen und lokale Rohstoffe.

Forschungsarbeit bei WACKER

Die zentrale Konzernforschung hat die Aufgabe, wissenschaftliche Zusammenhänge zu erforschen, um neue Produkte und Prozesse effizient zu entwickeln. Eine weitere Aufgabe ist es, neue Geschäftsfelder, die zu den Kernkompetenzen des Konzerns passen, zu erschließen und aufzubauen.

Organisation von Forschung und Entwicklung

In der Forschung und Entwicklung waren im Jahr 2012 bei WACKER 1.008 Mitarbeiter beschäftigt. Dies sind 6,2 Prozent der Mitarbeiter im Konzern. Unsere Wissenschaftler und Ingenieure erforschen wissenschaftliche Grundlagen, entwickeln neue Produkte und Prozesse und verbessern bestehende Verfahren. Unsere Laboranten und Techniker in der Forschung und Entwicklung, in der Anwendungstechnik und Betriebsunterstützung arbeiten in unseren Labors, Produktions- und Pilotanlagen oder vor Ort in den Anlagen der Kunden. Unser sonstiges F&E-Personal baut unter anderem in den Werkstätten Forschungsequipment oder arbeitet in der Verwaltung, zum Beispiel als Marktforscher oder Trendanalyst.

Alexander Wacker Innovationspreis

WACKER hat 2012 drei Mitarbeiter aus dem Geschäftsbereich WACKER POLYMERS für eine Produktinnovation mit dem „Alexander Wacker Innovationspreis“ ausgezeichnet. Die Forscher haben zwei neuartige Dispersionen auf Basis von Vinlyacetat-Ethylen-Copolymeren entwickelt, die vor allem in den USA zunehmend zur Beschichtung von Papier eingesetzt werden. Diese Beschichtungen machen zum Beispiel den Druck auf Kartonverpackungen besonders beständig und farbintensiv. Gegenüber Produkten auf Acrylatbasis bieten die beiden Dispersionen VINNAPAS^® EF 101 und EF 575 den Kunden eine technologische Alternative und erhebliche Kostenvorteile.

Ausgewählte Forschungsthemen des Zentralbereichs Forschung und Entwicklung

Beim Thema Energie haben wir uns weiter mit dem Speichern von Strom und der Energiewandlung befasst. Wir beschäftigen uns mit Materialien für Lithium-Ionen-Batterien, um diesen Batterietyp für den Einsatz in Konsumgütern und Autos weiterzuentwickeln. Einen weiteren Schwerpunkt setzen wir auf den Leichtbau, durch den mit leichteren Bauelementen – zum Beispiel für die Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie – Rohstoffe und Energie eingespart werden können. Wir entwickeln hierzu Bausteine für Anwendungen in Verbundwerkstoffen (Composites).

In einem Projekt unseres Zentralbereichs Forschung und Entwicklung haben wir Kunststoffe modifiziert und die Marke VENTOTEC^® in den Markt eingeführt. Der technologische Fortschritt fordert heute immer bessere Materialien: Kunststoffe, die wirtschaftlich zu produzieren sind und extremen Temperaturen standhalten, ohne spröde zu werden; Bauteile, die immer leistungsfähiger und zugleich leichter werden. Oft sind Eigenschaften gefordert, die ein einziger Werkstoff nicht leisten kann. Hier bietet VENTOTEC^® eine Lösung: Schlagzähmodifizierung nach dem Core-Shell-Prinzip. Das pulverförmige Additiv besteht aus kugelförmigen Teilchen mit einem weichelastischen Siliconkern und einer harten Schale aus einem organischen Polymer. Nur geringe Einsatzmengen von VENTOTEC^® sind notwendig, um die Zähigkeit des gehärteten Harzes deutlich zu erhöhen. Weil die Siliconteilchen bis zu etwa -130°C weichelastisch sind, bleibt diese Wirkung auch bei sehr niedrigen Temperaturen erhalten.

Ausgewählte Forschungsprojekte aus unseren Geschäftsbereichen

WACKER SILICONES hat daran gearbeitet, die Produktionsprozesse von Methylchlorsilan und HDK^® weiter zu optimieren und damit auch die Herstellkosten zu senken. Ein weiterer Schwerpunkt in diesem Geschäftsbereich war, auf spezifische Kundenbedürfnisse abzustimmen. Wir haben Siliconprodukte entwickelt, die bei der Stromerzeugung mit Wasserkraft eingesetzt werden können, aber auch Marktneuheiten für die Körperpflege und neue GENIOSIL^®-Produkttypen für die Klebstoffindustrie.

WACKER POLYMERS legt den Fokus auf Nachhaltigkeit und startete Projekte, um seine Produktpalette frei von schwer abbaubaren Stoffen zu machen. Zudem haben wir Zusatzstoffe ausgetauscht, die Formaldehyd freisetzen könnten. Ein weiterer Schwerpunkt lag darauf, die Produktionsverfahren für Dispersionen und Dispersionspulver weiter zu verbessern. Dadurch sparen wir Rohstoffe und Energie. Wir haben unsere Herstellprozesse für Vinylacetatmonomer (VAM) sowie für Dispersionen auf Basis von Vinylacetat-Ethylen (VAE) weiterentwickelt.

WACKER BIOSOLUTIONS hat seinen ESETEC^®-Prozess für Pharmaproteine optimiert. In einer Machbarkeitsstudie haben wir untersucht, wie ein PASyliertes menschliches Wachstumshormon in hoher Ausbeute hergestellt werden kann. (PAS steht für die Aminosäuren Prolin, Alanin und Serin.) Mit der PASylation^®-Technologie lassen sich Biopharmazeutika herstellen, die besser verträglich sind und eine verlängerte Wirkdauer bei weniger häufiger Wirkstoffgabe haben. In den Bereichen Nahrungsmittel, Pharma und Agro haben wir unsere Anlagen ausgebaut. Wir haben für Cyclodextrine neue Anwendungen erschlossen, zum Beispiel in Milchprodukten oder fettreduzierten Nahrungsmitteln. Die Europäische Kommission hat uns die Zulassung für den Einsatz von gamma-Cyclodextrin als Zutat für Nahrungsmittel und Getränke erteilt. Diese können bitteren Geschmack maskieren, zum Beispiel in Grüntee-Produkten. Sie steigern die Bioverfügbarkeit von Inhaltsstoffen wie Curcumin und Coenzym Q10. Gemeinsam mit Kunden hat WACKER BIOSOLUTIONS auch bei Pflanzenschutzmitteln neue Projekte gestartet.

Um die Energiebilanz von Solarzellen zu verbessern und unsere Kosten zu verringern, arbeiten wir bei der Herstellung von Polysilicium daran, den Energieverbrauch weiter zu senken. WACKER POLYSILICON hat Abläufe in seinem geschlossenen Produktionskreislauf optimiert. Wir haben die Reinheit des Polysiliciums durch verbesserte Produktionsschritte erhöht und den Energieverbrauch bei der Abscheidung und Konvertierung weiter gesenkt.

Die Leistungsfähigkeit von Halbleiterbauteilen verdoppelt sich etwa alle zwei Jahre. Ein Schlüsselparameter für die Leistungssteigerung sind Strukturbreiten auf dem Siliciumwafer – sie sind die Basis dafür, wie viele Transistoren pro Quadratzentimeter auf einem Bauteil untergebracht werden können. Die gängigen Strukturbreiten in der Halbleiterindustrie sind gegenwärtig 32 und 22 Nanometer (nm). In den kommenden Jahren werden sie auf 16 und dann auf elf nm zurückgehen. Wir entwickeln Verfahren zur Produktion von 300 mm Wafern, die für 16 und elf Nanometer Design Rules (Strukturbreite von Elektronik-chips) genutzt werden. Erste 16 nm Produkte sind in den Freigabeprozessen bei den Kunden. Wir haben die Technologie für 11 nm Wafer evaluiert und erste Versuchsprodukte hergestellt.

Wissenstransfer vor Ort

Unter dem Namen WACKER ACADEMY bieten wir Foren zum branchenspezifischen Wissenstransfer zwischen Kunden, Vertriebspartnern und WACKER-Experten. Im Fokus stehen bauchemische Trainings, die neben der Polymerchemie auch Siliconanwendungen für die Bauindustrie abdecken, sowie Schulungen für andere Industriezweige, zum Beispiel die Kosmetik- und Farbenbranche. Die Nähe zu den Entwicklungs- und Testlabors fördert den Austausch und ermöglicht den Teilnehmern Praxistests vor Ort. Wir arbeiten mit firmeneigenen Forschungsstätten, aber auch mit Universitäten und Instituten zusammen, um unser Seminarangebot auf dem aktuellen Stand der Wissenschaft zu halten.

WACKER legt großen Wert darauf, den wissenschaftlichen Nachwuchs zu fördern und engen Kontakt zu den Hochschulen zu halten. Im Jahr 2012 haben wir 31 Abschlussarbeiten an 19 internationalen Hochschulen beauftragt. Zusätzlich haben wir im sechsten Jahr nach Gründung des Instituts für Siliciumchemie an der Technischen Universität München 19 Stipendiaten gefördert. Sieben unserer Stipendiaten haben 2012 ihren Abschluss gemacht. Weitere Absolventen haben ihren Berufseinstieg in die Forschung und Entwicklung von WACKER gefunden, andere stehen kurz vor dem Start bei WACKER.