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.
- Wir konzentrieren uns darauf, innovative Produkte und Anwendungen für neue Märkte zu schaffen sowie Zukunftsfelder zu bedienen wie Energiespeicherung, Erzeugung regenerativer Energie, Elektromobilität, modernes Bauen und Biotechnologie.
Forschung entlang der Wertschöpfungskette
Bei unseren Forschungs- und Entwicklungsprojekten betrachten wir die Nachhaltigkeitsaspekte der neuen Produkte und Verfahren. Beispiele dafür, wie wir ökologisch vorteilhafte Rohstoffe einsetzen:
- Mit BELSIL® eco hat WACKER SILICONES eine Produktlinie für Siliconöle etabliert, bei deren Herstellung Biomethanol aus erneuerbaren Ressourcen, aus Stroh oder Grasschnitt, zum Einsatz kommt.
- In der Produktfamilie VINNEX® bietet WACKER ein Bindemittelsystem für Biokunststoffe an. Damit lassen sich Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen wie handelsübliche Thermoplaste verarbeiten.
- Mit der Produktlinie VINNECO® hat WACKER POLYMERS im Berichtzeitraum Bindemittel auf Basis nachwachsender Rohstoffe wie Bioessigsäure entwickelt.
- Siliconharze ersetzen organische Bindemittel in Kompositmaterialien (Verbundwerkstoffe aus Siliconharzen und natürlichen Füllstoffen bzw. hochfesten Fasern). Bei der Produktion von Siliconharzen vermeiden wir organische Lösungsmittel.
Ein Großteil unserer F&E-Kosten entfiel auf die Entwicklung neuer Produkte und Produktionsverfahren. Unsere Wissenschaftler arbeiten derzeit an rund 270 Projekten, davon betreffen 14 Prozent strategische Schlüsselprojekte. Die Zukunftsfelder, in denen WACKER tätig ist, sind unter anderem Energiegewinnung und -speicherung, Elektronik, Automobil, Bau, Produkte für Haushalt, Medizin/Health Care und Kosmetik sowie Nahrungsmittel und Biotechnologie.
Struktur der F&E-Aufwendungen 2018
Mit unserer Initiative „New Solutions“ entwickeln wir technisch und kommerziell überlegene Lösungen für neue Anwendungen. Die Kompetenzen werden konzernweit bereichsübergreifend gebündelt und bedarfsgerecht eingesetzt. In diesem Programm bearbeiten wir rund fünf Prozent unserer Projekte. Im Jahr 2018 haben wir im Rahmen dieser Initiative ein Projekt im Bereich Gebäudeisolierung gestartet.
Einige unserer Forschungsprojekte werden durch Zuwendungen von öffentlicher Hand gefördert. Der Schwerpunkt dieser Projekte lag im Berichtszeitraum auf der Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien.
Mitarbeiter in der Forschung und Entwicklung
WACKER forscht und entwickelt auf zwei Ebenen: im Zentralbereich Forschung und Entwicklung sowie dezentral in den Geschäftsbereichen. Der Zentralbereich F&E 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. Im Projekt System Innovation (PSI) steuern wir unsere Produkt- und Prozessinnovationen konzernweit, indem wir Kundennutzen, Umsatzpotenzial, Profitabilität und Technologieposition systematisch bewerten.
In der Forschung und Entwicklung waren im Jahr 2018 bei WACKER 728 Mitarbeiter beschäftigt (2017: 728). Dies entspricht 5,0 Prozent der Mitarbeiter im Konzern (2017: 5,3 Prozent). Davon arbeiteten 575 Mitarbeiter bei der Forschung und Entwicklung in Deutschland und 153 im Ausland.
Den Einsatz unserer Forscher honorieren wir auch mit Auszeichnungen
Den mit 10.000 € dotierten Alexander Wacker Innovationspreis verleihen wir seit dem Jahr 2006 abwechselnd in den Kategorien Produkt- und Prozessinnovation sowie Grundlagenforschung.
- Im Jahr 2018 wurden zwei Chemiker aus Burghausen in der Kategorie Produktinnovation ausgezeichnet. Sie haben Bindemittel entwickelt, mit denen besonders leistungsfähige Kleb- und Dichtstoffe, Holzlacke und Beschichtungsmittel hergestellt werden können. Einsatzgebiete sind unter anderem Parkettkleber, Fugenmörtel, Rissvergussmassen, Anstrichmittel, Fliesenkleber oder abriebfeste Beschichtungen für Betonböden, die unter dem Markennamen GENIOSIL® STP-E vertrieben werden.
- Im Jahr 2017 wurde der Alexander Wacker Innovationspreis in der Kategorie Grundlagenforschung verliehen. Der Preis ging für die Aufklärung des Verhaltens von Siliconen im Hochtemperaturbereich an ein Forscherteam. Vier Spezialisten aus dem konzerneigenen Forschungszentrum „Consortium für elektrochemische Industrie“ entwickelten hochtemperaturbeständige Siliconöle: Das Produkt HELISOL® ermöglicht in Solarthermieanlagen Wirkungsgrade, die sich mit bisherigen Wärmeträgerflüssigkeiten nicht erreichen lassen.
Zusammenarbeit mit Kunden und Forschungseinrichtungen
Unsere Geschäftsbereiche betreiben eine anwendungsnahe Forschung und Entwicklung. Sie konzentrieren sich auf Produkt- und Prozessinnovationen in der 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 2018 arbeitete WACKER bei rund 45 Forschungsvorhaben mit 40 internationalen Forschungseinrichtungen auf drei Kontinenten zusammen. (2017: rund 26 Forschungsvorhaben mit mehr als 20 Forschungseinrichtungen.) Die Themen unserer Kooperationen sind unter anderem Stromspeicherung, Prozesssimulation sowie Prozessentwicklung.
Mit der WACKER ACADEMY bieten wir eine Plattform zum branchenspezifischen Wissensaustausch zwischen Kunden, Vertriebspartnern und WACKER-Experten. Im Fokus stehen industriespezifische Trainings zu Anwendungen unserer Geschäftsbereiche WACKER BIOSOLUTIONS, WACKER SILICONES und WACKER POLYMERS, z.B. für die Kosmetik-, Bau- und Farbenbranche. Die Nähe zu den Entwicklungs- und Testlabors fördert den Austausch und ermöglicht den Teilnehmern Praxistests vor Ort. Wir arbeiten mit der firmeneigenen Anwendungstechnik und Forschungsabteilung, aber auch mit Universitäten und Instituten zusammen, um unser Seminarangebot auf dem aktuellen Stand der Wissenschaft zu halten.
Forschen für eine nachhaltige Entwicklung
Schwerpunkte unserer Forschungs- und Entwicklungsarbeit sind die Zukunftsfelder Energie, Elektronik, Consumer Care, Biotechnologie und Bauanwendungen. Besonderes Augenmerk legen wir dabei auf die Themen Energiespeicherung und Erzeugung regenerativer Energie.
Energie aus Sonne
- Polysilicium für die Photovoltaik
- Wärmeträgeröle für Solarkraftwerke
Energie aus Wasser
- Elektroaktive Polymere für Wellenkraftwerke
Energiespeicherung und -einsparung
- Aktivmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien
- Wärmedämmmittel für den Wohnungsbau
Projekte des Zentralbereichs Forschung und Entwicklung
Ein Schwerpunkt unserer Grundlagenforschung ist die Chemie des niedervalenten Siliciums zur mittel- bis langfristigen industriellen Nutzung, beispielsweise in der Katalyse. Dabei kooperieren wir eng mit dem Institut für Siliciumchemie der Technischen Universität München.
Ziel unserer Forschung zu Lithium-Ionen-Batterien ist es, hochkapazitive, auf Silicium basierende Anodenmaterialien zu entwickeln, um die Kapazität und Energiedichte von Lithium-Ionen-Zellen signifikant zu steigern. Industriell gefertigte Testzellen zeigen abhängig vom Zellformat eine bis zu 30 Prozent höhere Kapazität als graphitbasierte Referenzzellen. Entsprechende Entwicklungsprodukte befinden sich bei namhaften Zellherstellern in der Evaluierung.
Ein weiterer Forschungsschwerpunkt waren im Berichtszeitraum unsere Arbeiten an ESETEC® 2.0, einem mikrobiellen Produktionssystem für die Biopharmazeutika-Klasse der Antikörperfragmente. WACKER entwickelt eine neue Generation von ESETEC®-Stämmen, die bei der Kontrolle von Proteinproduktion, -faltung und -freisetzung flexibler für neue Pharmaproteinklassen sind. Ein neues Konzept der ESETEC® 3.0-Stämme ermöglicht, ein Protein gezielt zum idealen Zeitpunkt im Prozess freizusetzen.
Forschungsprojekte unserer Geschäftsbereiche
WACKER SILICONES setzt auf Energieeffizienz
Die Forscher von WACKER SILICONES haben Mehrlagensysteme unserer ultrapräzisen Siliconfolien weiterentwickelt: Mit neuen Silicon-Elektrodenmaterialien haben wir Mehrlagenstapel hergestellt; diese können als Aktoren eingesetzt werden, um elektrische Signale z.B. in mechanische Bewegung umzusetzen.
Ein Themenschwerpunkt lag im Berichtszeitraum auf wärmeleitfähigen Materialien zum optimalen Wärme- und Gewichtsmanagement in Batterien von Elektrofahrzeugen. Um die Produktivität in der Elektronik weiter zu erhöhen, erforschen wir lösemittelfreie, bei Raumtemperatur vernetzende Silicone zum optischen Kleben, Versiegeln und Einbetten von Bauteilen.
Wir haben selbsthaftende Elastomere entwickelt, die schon bei niedrigen Temperaturen auf verschiedenen Substraten gut haften. Neue Klebertypen auf Basis unserer hochreaktiven, silanterminierten Polymere weisen in Kombination mit Siliconharzen eine hervorragende Bindekraft auf.
Ein Schwerpunkt unserer Forschung bleiben Kompositmaterialien, also Verbundwerkstoffe aus Siliconharzen und natürlichen Füllstoffen bzw. hochfesten Fasern. Sie werden z. B. als Kunststein oder als Strukturbauteil in der Bau-, Energie- und Automobilindustrie eingesetzt.
Wir arbeiten an dem kontrollierten Auslass von Wirkstoffen aus siliconhaltigen Netzwerkstrukturen, die z.B. in Wund- und Medizintechniken eingesetzt werden. Unsere sphärischen Siliconharzpartikel stellen eine neue Plattform für vielfältige Anwendungen dar, z.B. als Antiblockmittel in Polymerfilmen.
WACKER POLYMERS: Emissionsarme Produkte und nachwachsende Rohstoffe im Fokus
Einen Schwerpunkt legt die Forschung von WACKER POLYMERS weiterhin auf funktionelle polymere Bindemittel, die unter anderem in der Baubranche eingesetzt werden. Wir verbessern fortlaufend Produkte, die frei von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sind.
Auf nachwachsende Rohstoffe wie Bioessigsäure oder Stärkederivate setzen wir nach wie vor einen Fokus. Im Berichtszeitraum haben wir funktionalisierte Polymerdispersionen, polymere Dispersionspulver und polymere Harze auf den Markt gebracht, mit denen veredelte Dispersionsfarben, Klebstoffe und zementäre Baustoffe hergestellt werden.
WACKER BIOSOLUTIONS arbeitet an bioaktiven Substanzen
Die Forschung von WACKER BIOSOLUTIONS stärkt die biotechnologische Kompetenz dieses Geschäftsbereichs. Wir arbeiten an Produktionsverfahren und Technologien, um hochwertige, bioaktive Substanzen zum Einsatz in der Nahrungsmittelbranche und als Nahrungsergänzungsmittel herzustellen.
Wir entwickeln unsere Produktionsplattform ESETEC®, um die Produktion auch schwierig zugänglicher pharmazeutisch aktiver Proteine zu ermöglichen. Bei Cyclodextrinen entwickeln wir Anwendungen im Pharma- und Agrobereich sowie für industrielle Anwendungen.
WACKER POLYSILICON: Wirkungsgrade von Solarzellen steigen weiter
Die technologische Entwicklung der Solarmodule macht enorme Fortschritte über alle Schritte der Wertschöpfungskette. Parallel steigt der Zellwirkungsgrad kontinuierlich. Höchste Zellwirkungsgrade können nur mit höchstreinem Polysilicium erzielt werden, wie es von WACKER POLYSILICON produziert wird. Referenzstudien wie die International Technology Roadmap for Photovoltaic (ITRPV) weisen für monokristalline Solarzellen mit PERC-Technologie (Passivated Emitter Rear Cell) Wirkungsgrade von fast 22 Prozent aus. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der eingestrahlten Energie eine Solarzelle in Strom umwandelt. Monokristalline Hochleistungszellen, z. B. Heterojunction- oder Interdigitated-Back-Contact-Solarzellen, erreichen Wirkungsgrade von 22 bis 24 Prozent. Solche Hochleistungssegmente setzen die hohe Qualität des Polysiliciums von WACKER voraus.