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.
• 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.

Ausgaben für Forschung und Entwicklung

Die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung (F & E) betrugen im abgelaufenen Geschäftsjahr 175,3 Mio. € (2014: 183,1 Mio. €). Die F & E-Quote – das Verhältnis der Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen zum Konzernumsatz – liegt mit 3,3 Prozent auf Grund der positiven Umsatzentwicklung und gesunkener Aufwendungen unter dem Vorjahr (2014: 3,8 Prozent).

Aus Lizenzvergaben erhielten wir im Jahr 2015 rund 4,2 Mio. € (2014: 3,2 Mio. €). Die Zahl der von uns gehaltenen Patente und Patentanmeldungen ist ein Spiegelbild unserer Innovationskraft. Im Geschäftsjahr 2015 haben wir 114 Erfindungen zum Patent angemeldet (2014: 111). Unser Patentportfolio umfasst derzeit weltweit rund 5.300 aktive Patente sowie 2.000 laufende Patentanmeldungen.

Im Jahr 2015 investierte WACKER 7,5 Mio. € in F & E-Einrichtungen (2014: 7,8 Mio. €). Wir haben unter anderem in neue Pilotreaktoren investiert, um erfolgreiche Projektergebnisse hochzuskalieren und im nächsten Schritt in die Produktion zu übertragen. Beispiel dafür sind Polymerisationsreaktoren von WACKER POLYMERS und Abscheidereaktoren von WACKER POLYSILICON. Weitere Investitionen gingen in die Ausstattung von Laboren, um Entwicklungen vor Ort bei Kunden voranzutreiben. Wir haben in analytische Geräte investiert, um schnelle und präzise Ergebnisse zur Beurteilung von Versuchen zu erhalten.

Ein Großteil unserer F & E-Kosten in Höhe von 175,3 Mio. € (2014: 183,1 Mio. €) entfiel auf die Entwicklung neuer Produkte und Produktionsverfahren. Unsere Wissenschaftler arbeiten derzeit an rund 260 Projekten auf mehr als 40 Technologieplattformen. 24 Prozent dieser Themen betreffen strategische Schlüsselprojekte, für die wir im Berichtsjahr 36 Prozent der angefallenen Projektkosten von insgesamt 67,3 Mio. € aufgewendet haben. Die Zukunftsfelder, in denen WACKER tätig ist, sind unter anderem Energie, Elektronik, Automobil und Bau, Produkte für Haushalt und Körperpflege sowie Nahrungsmittel und Biotechnologie.

Im Jahr 2013 hatten wir die Initiative New Solutions gestartet. Das Ziel ist, technisch und kommerziell überlegene Lösungen für neue Anwendungen rasch zu entwickeln. Die Kompetenzen werden konzernweit bereichsübergreifend gebündelt und bedarfsgerecht eingesetzt. Im Jahr 2015 haben wir in diesem Programm ein neues Projekt gestartet. Die Markt- und Technologieevaluierungen dazu zeigen Umsatzpotenziale im dreistelligen Millionenbereich. Erste Entwicklungen befinden sich in der Markteinführung.

F & E-Know-how von Dritten haben wir im Jahr 2015 mit Ausgaben von rund 208.000 € (2014: 768.000 €) erworben. Diese Ausgaben verteilen sich auf vier Partner.

Einige unserer im Jahr 2015 abgeschlossenen Forschungsprojekte wurden durch Zuwendungen von öffentlicher Hand gefördert. Beispiele:

• Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt Forschungsvorhaben für die Energiewende. Darunter war das von 2012 bis 2015 mit 6,3 Mio. € geförderte iC4-Projekt (Integrated Carbon Capture, Conversion and Cycling). Überschüssiger Ökostrom soll dabei zur Wasserelektrolyse eingesetzt werden: Der entstehende Wasserstoff wird mit Kohlendioxid zu Methangas umgesetzt und im Gasnetz gespeichert. Neben acht Lehrstühlen der TU München und dem Fraunhofer Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik waren WACKER und Clariant sowie E.ON, Linde, MAN und Siemens beteiligt. WACKER leitete zwei von vier Teilprojekten.
• Das Ziel des Projekts SafeBatt war die Erforschung von Batteriekomponenten, um die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Lithium-Ionen-Batterien (LIB) für Elektrofahrzeuge zu erhöhen. Von 2012 bis 2015 entwickelten 14 Projektpartner aus Industrie und Wissenschaft Werkstoffe, Modelle, Testmethoden, Sensoren und Auswertungselektronik. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) förderte SafeBatt mit 19 Mio. €. WACKER arbeitete in diesem Kreis an siliciumhaltigen Additiven, die den Brandschutz von Lithium-Ionen-Batterien verbessern.
• Das Verbundprojekt Alpha-Laion wurde im Jahr 2012 gestartet, um Hochenergie-Traktionsbatterien für Elektrofahrzeuge zu entwickeln. Die Projektleitung lag bei Bosch, die weiteren Partner sind neben WACKER die BASF, SGL, BMW und Daimler. WACKER entwickelte in diesem Projekt siliciumhaltige Anodenmaterialien. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) förderte Alpha-Laion für drei Jahre mit 13 Mio. €.

Unsere Geschäftsbereiche und die Zentrale Forschung haben im Jahr 2015 für weitere sechs Projekte aus den Bereichen Energieerzeugung und -speicherung, Electronics und neue Materialien bei öffentlichen Förderstellen Anträge eingereicht, über die noch entschieden wird. Wir koordinieren unsere extern geförderten Forschungsprojekte in unserem Fördermanagement. Es evaluiert mögliche Programme, meldet unsere Vorhaben an und tauscht sich mit dem Förderträger aus.

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. Unsere Forschungs- und Entwicklungsprojekte stellen wir in einem Managementprozess konzernweit transparent dar. Das Projekt System Innovation (PSI), mit dem wir unsere Projekte steuern, haben wir im Jahr 2015 in weiteren Tochtergesellschaften eingeführt.

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 2015 arbeitete WACKER bei rund 50 Forschungsvorhaben mit mehr als 40 internationalen Forschungseinrichtungen auf drei Kontinenten zusammen. Die Themen unserer Kooperationen sind unter anderem Stromspeicherung, Biotechnologie, Prozesssimulation sowie Prozessentwicklung. An Projekten zur Stromspeicherung haben wir mit Hochschulen in Braunschweig, München und Münster gearbeitet.

WACKER hat weltweit ein Netz von 21 technischen Kompetenzzentren geknüpft. Sie sind Bindeglieder zwischen Vertriebsniederlassungen und lokalen Produktionsstätten. In diesen Zentren passen Spezialisten Produkte an regionale Besonderheiten an, zum Beispiel an klimatische Bedingungen, länderspezifische Normen und lokale Rohstoffe. Sie entwickeln Formulierungen für neue Produkte der Kunden oder optimieren bestehende Rezepturen.

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.

In der Forschung und Entwicklung waren im Jahr 2015 bei WACKER 1.043 Mitarbeiter beschäftigt. Dies sind 6,1 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, z. B. als Marktforscher oder Trendanalyst.

Mitarbeiter in Forschung und Entwicklung zum 31. Dezember 2015

Alexander Wacker Innovationspreis

WACKER zeichnete einen Forscher vom Standort Burghausen mit dem Alexander Wacker Innovationspreis 2015 in der Kategorie Produktinnovation aus. Ihm war es gelungen, einen Produktionsprozess zur Herstellung hauchdünner Siliconfolien zu entwickeln. Die bis zu zehn Mikrometer dünnen Präzisionsfolien sind mit ihren dielektrischen Eigenschaften z. B. in der Elektronik, Robotik, Sensorik und Medizintechnik die Basis innovativer Produkte. Der nach dem Unternehmensgründer benannte, mit 10.000 € dotierte Preis wird seit 2006 abwechselnd in den Kategorien Produktinnovation, Prozessinnovation und Grundlagenforschung verliehen.

Siltronic Inventor Award

Mit dem Inventor Award, der ebenfalls mit 10.000 € dotiert ist, zeichnet die Siltronic AG Mitarbeiter aus, die technologische Innovationen hervorgebracht haben. Im Jahr 2015 wurden mit dem Preis Simulationen gewürdigt, die höhere Ausbeuten und bessere Defektkontrollen beim Siliciumkristallziehen ermöglichen. Durch das Projekt „Crystal Growth Control“ hat Siltronic den Anteil des gezogenen Kristalls, der den Kundenspezifikationen für sogenannte Prime Wafer entspricht, deutlich erhöht.

Ausgewählte Forschungsthemen des Zentralbereichs Forschung und Entwicklung

Ein Forschungsschwerpunkt waren Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe, so genannte Wood Plastic Composites (WPC). WPC bestehen aus einer Mischung von bis zu 75 Prozent Holzfasern, z. B. Sägemehl, und einem thermoplastischen Polymer wie Polypropylen. WPC können mit modernen Verfahren der Kunststofftechnik zur gewünschten Form verarbeitet werden: durch Extrusion, Spritz- und Rotationsguss, Pressen und Thermoformverfahren. Durch den Einsatz von GENIOPLAST^® PP als Prozesshilfsmittel steigt die Produktivität deutlich, was wiederum die Prozesskosten senkt. Anwendungsgebiete sind unter anderem Bodenbeläge oder Automobilinnenverkleidungen.

Mit ESETEC^® 2.0 bieten wir ein effizientes Verfahren, um Antikörperfragmente für medizinische Therapien mit hohen Ausbeuten herzustellen. Ein großer Schritt unserer Forschungsarbeiten zu diesem System war, ein selektierbares Element zu entwickeln, das eine stabile Fermentation ohne den sonst üblichen Einsatz von Antibiotika ermöglicht. Dieser patentierte, antibiotikafreie Prozess zur Produktion von Pharmaproteinen bei hohen Ausbeuten trägt auch zu einer höheren Sicherheit und Umweltverträglichkeit bei.

Ausgewählte Forschungsprojekte aus unseren Geschäftsbereichen

Die Forschung von WACKER SILICONES arbeitet an einem Verfahren, um Silicone im 3D-Druck zu verarbeiten. Einsatzmöglichkeiten sind z. B. die Fertigung von Bauteilen in der Autobranche, für Medizin und Optik oder Haushaltsprodukte. Zur Effizienzsteigerung in der Papierproduktion entwickeln wir Entschäumer, die bei geringerer Dosierung langanhaltender wirken. Bei unseren Forschungsarbeiten haben wir neue Anwendungsgebiete für Siliconharze als Bindemittel entdeckt, z. B. für Mineralwolle oder Kunststeine, auch in Außenbereichen. Für moderne Wundauflagen haben wir hautverträgliche SILPURAN^®-Silicongele entwickelt. Eine Variante dieser Auflagen enthält Plasma, das Mikroorganismen einschließlich multiresistenter Bakterien abtötet und die Wundheilung anregt.

WACKER POLYMERS legt einen Forschungsschwerpunkt auf Polymere, die das Formulieren emissionsarmer Endprodukte ermöglichen und damit die Anforderungen strengster Umweltsiegel erreichen. Im Sinne der Nachhaltigkeit haben wir Produkte entwickelt oder verbessert, die frei von alkylphenol-modifizierten Tensiden (APEO) und Formaldehyd bzw. arm an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sind. Beispiele unserer Entwicklungsarbeiten sind reaktive selbstvernetzende Dispersionspulver für zementäre Fußbodensysteme und Polymerdispersionen zum Veredeln mineralischer Oberflächen. Wir haben unsere Arbeiten an Silica-Polymer-Compositematerialien für Dispersionsfarben und Holzbeschichtungen intensiviert.

Der Geschäftsbereich WACKER BIOSOLUTIONS hat sein Verfahren ESETEC^® 2.0 zur Herstellung eines Antikörperfragments an MedImmune lizenziert, die Forschungssparte für Biopharmazeutika von AstraZeneca. Unsere Technologie trägt durch hohe Produktivität und einfache Aufreinigungsprozesse dazu bei, Patienten schneller neue Medikamente zur Verfügung zu stellen.

Um die Energiebilanz von Solarzellen zu verbessern und Kosten zu reduzieren, arbeiten wir bei der Herstellung von Polysilicium daran, den Energieverbrauch weiter zu senken. WACKER POLYSILICON hat die Abläufe in seinem geschlossenen Produktionskreislauf weiter optimiert. So haben wir den Energieverbrauch in der Abscheidung und Konvertierung erneut gesenkt. Die technologische Entwicklung der Solarmodule macht weiterhin enorme Fortschritte. Unsere Kunden haben die Waferdicke kontinuierlich reduziert: von 450 µm im Jahr 1995 über 250 µm im Jahr 2005 bis auf unter 200 µm im Jahr 2010. Aktuell liegen Standarddicken im Bereich von 180 µm. Parallel wurde der Zellenwirkungsgrad erhöht. Bei multikristallinen Standardzellen liegt er mittlerweile im Bereich um 18 Prozent, bei monokristallinen deutlich über 19 Prozent. Wirkungsgrade monokristalliner Hochleistungszellen (High Efficiency Cells) reichen von über 20 bis zu 25 Prozent. Die Energierückflusszeit – also die nötige Betriebsdauer einer Photovoltaikzelle, um den Energieaufwand ihrer Herstellung zu erzeugen – liegt je nach geografischer Lage der installierten Solarzellen zwischen sechs (Sahara) und 18 Monaten (Nordeuropa).

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 in den letzten Jahren gängigen Strukturbreiten in der Halbleiterindustrie von 22 und 16 Nanometer (nm) wurden zum Teil bereits von elf nm abgelöst. In den kommenden Jahren erwarten wir die Fortsetzung dieses Trends und Strukturbreiten, die dann zunehmend auch auf acht nm zurückgehen. Siltronic entwickelt derzeit Verfahren zur Produktion von 300 mm Wafern, die für diese neuen Design-Rules (Strukturbreite von Elektronikchips) genutzt werden. Im Berichtszeitraum hat das laufende Geschäft mit elf nm Scheiben weiter zugenommen und wir haben die Technologie für acht nm Wafer weiterentwickelt. Wir haben an Wafern für Power- und LED-Anwendungen sowie für Hochfrequenzanwendungen im Mobilfunkbereich gearbeitet.

Wissenstransfer vor Ort

Unter dem Namen WACKER ACADEMY bieten wir Foren zum branchenspezifischen Wissenstransfer zwischen Kunden, Vertriebspartnern und WACKER-Experten. Im Fokus stehen industriespezifische Trainings, die neben der Polymerchemie auch Siliconanwendungen abdecken, zum Beispiel für 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 2015 haben wir rund 210 Abschlussarbeiten und Praktika mit Studenten an über 50 internationalen Hochschulen betreut. Zusätzlich haben die Wacker Chemie AG und die Technische Universität München (TUM) ihre bestehende Partnerschaft in der Siliciumchemie für weitere sechs Jahre verlängert. Eine entsprechende Vereinbarung hatten die TUM und WACKER im Jahr 2014 unterzeichnet. WACKER und die TUM hatten das Institut für Siliciumchemie im Jahr 2006 gegründet.

Wichtigste Produkteinführungen 2015