Forschung und Entwicklung

Mit seiner Forschung und Entwicklung (F & E) 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.

Die F & E-Quote – das Verhältnis der Forschungs- und Entwicklungsaufwendungen zum Konzernumsatz – liegt mit 3,5 Prozent (2018: 3,3 Prozent) auf Grund gestiegener Forschungsaktivitäten über dem Vorjahr.

Im Geschäftsjahr 2019 haben wir 99 Erfindungen zum Patent angemeldet (2018: 87). Unser Patentportfolio umfasst derzeit weltweit rund 4.200 aktive Patente sowie 1.600 laufende Patentanmeldungen. F & E-Know-how mittels Lizenzen von Dritten erwerben wir nur in geringem Umfang. Bei Forschungskooperationen mit Hochschulen sind uns die Ergebnisse in der Regel mittels Übertragung der Nutzungsrechte oder kostenlos zugänglich.

Wir haben in neue Labore und deren Ausstattung investiert sowie in Werkzeuge, um Arbeitsprozesse zu digitalisieren und automatisieren. Ein Beispiel sind digitale Mess- und Analysetechnologien. Labor- und Pilotreaktoren haben wir am Standort Burghausen, bei WACKER POLYMERS in Korea sowie in der zentralen Forschung in München aufgebaut.

Investitionen in F & E-Einrichtungen

in Mio. €

Ein Großteil unserer F & E-Kosten entfiel darauf, Produkte und Produktionsverfahren zu entwickeln. Die Zukunftsfelder, in denen WACKER tätig ist, sind insbesondere Energiegewinnung und -speicherung, Elektronik, Automobil, Bau, Produkte für Haushalt, Medizin/Health Care und Kosmetik sowie Nahrungsmittel und Biotechnologie.

Struktur der F & E-Aufwendungen 2019

in %

Mit unserer Initiative „New Solutions“ entwickeln wir technisch und kommerziell überlegene Lösungen für neue Anwendungen. Wir bündeln unsere Kompetenzen konzernweit und setzen sie bereichsübergreifend bedarfsgerecht ein.

Einige unserer Forschungsprojekte werden durch Zuwendungen von öffentlicher Hand gefördert. Der Schwerpunkt dieser Projekte lag im Berichtszeitraum auf der Weiterentwicklung von Lithium-Ionen-Batterien.

Forschungs- und Entwicklungsarbeit auf zwei Ebenen

WACKER forscht und entwickelt auf zwei Ebenen: im Zentralbereich F & E sowie dezentral in den Geschäftsbereichen, die anwendungsnah forschen und entwickeln. Der Zentralbereich F & E koordiniert diese Arbeiten unternehmensweit und bindet andere Bereiche ein. Im Projekt System Innovation (PSI) steuern wir unsere Produkt- und Prozessinnovationen konzernweit, indem wir Kundennutzen, Umsatzpotenzial, Profitabilität und Technologieposition systematisch bewerten.

Strategische Zusammenarbeit mit Kunden und Forschungseinrichtungen

Wir kooperieren mit Kunden, wissenschaftlichen Instituten und Universitäten, um schneller und effizienter Forschungserfolge zu erzielen. Die Themen unserer Kooperationen sind unter anderem Stromspeicherung, Bauanwendungen sowie Prozesssimulation und -entwicklung.

Die Wacker Chemie AG gründete im Jahr 2006 gemeinsam mit der Technischen Universität München (TUM) das am Forschungscampus Garching beheimatete WACKER-Institut für Siliciumchemie, das wir seither fördern.

Forschungsarbeit bei WACKER

In der F & E waren im Jahr 2019 bei WACKER 766 Mitarbeiter beschäftigt (2018: 728). Dies entspricht 5,2 Prozent der Mitarbeiter im Konzern (2018: 5,0 Prozent). Davon arbeiteten 594 Mitarbeiter bei der F & E in Deutschland und 172 im Ausland.

Alexander Wacker Innovationspreis

Den mit 10.000 € dotierten Alexander Wacker Innovationspreis verleihen wir seit dem Jahr 2006 im Rahmen der WACKER Innovation Days, des jährlichen Forschungssymposiums des Konzerns. Im Jahr 2019 wurden zwei Mitarbeiter für die Entwicklung von CAVACURMIN^® ausgezeichnet. Das Nahrungsergänzungsmittel enthält Curcumin, ein Pflanzenextrakt aus der Gelbwurz mit entzündungshemmenden und antibakteriellen Eigenschaften. Weil es nicht wasserlöslich ist, wird Curcumin im menschlichen Blutkreislauf nur schlecht aufgenommen. Eingeschlossen in die ringförmigen Zuckermoleküle von Cyclodextrinen kann es deutlich leichter vom Körper verwertet werden.

Ausgewählte Forschungsthemen des Zentralbereichs Forschung und Entwicklung

Wir forschen am Einsatz nachhaltiger Rohstoffe und an Verfahren, um CO₂-Emissionen weiter zu reduzieren. Gemeinsam mit den Geschäftsbereichen WACKER POLYMERS und WACKER BIOSOLUTIONS untersucht die zentrale Forschung neue bioabbaubare Vinylacetat-Ethylen(VAE)-Produkte.

Ein Schwerpunkt unserer Grundlagenforschung bleibt die Chemie des niedervalenten Siliciums zum industriellen Einsatz beispielsweise in der Katalyse und Synthese. Dabei kooperieren wir eng mit dem WACKER-Institut für Siliciumchemie an der Technischen Universität München.

Wir forschen verstärkt an hochkapazitiven, auf Silicium basierenden Anodenmaterialien und haben uns dazu mit 24,99 Prozent an der britischen Nexeon Ltd. beteiligt. Mit diesem Partner fördern wir den Einsatz von Siliciumbatterien verschiedener Zellkonzepte z. B. für Konsumentenelektronik und Elektrofahrzeuge.

Ein weiterer Forschungsschwerpunkt ist eine neue Generation von ESETEC^®-Stämmen zur Herstellung von Biopharmazeutika. Sie ermöglicht unseren Kunden, bestimmte Proteine aus einer Mikroorganismenzelle gezielt zu einem bestimmten Zeitpunkt im Produktionsprozess freizusetzen. Diese ESETEC^®-Stämme übertragen wir in die Produktion und testen, ob sich damit auch Plasmidbakterien für pharmazeutische Zwecke erzeugen lassen.

Unsere hochoptimierten L-Cystin-Stämme verbessern wir durch digitale Modelle, um die Produktausbeute unserer Kunden zu erhöhen. Wir entwickeln ein Verfahren, um L-Cystin enzymatisch und ohne chemische Elektrolyse in L-Cystein umzuwandeln. Diese ohne tierische Produkte gewonnenen Aminosäuren setzen unsere Kunden z. B. aus der Lebensmittel- oder Kosmetikbranche ein.

Ausgewählte Forschungsprojekte aus unseren Geschäftsbereichen

Die Forscher von WACKER SILICONES arbeiten an Konzepten, um elektroaktive Silicone in mehrlagig geschichteten Systemen für Aktoren und Sensoren zu nutzen. Wir haben unsere Antischaummittel weiterentwickelt, die Kunden z. B. bei der Produktion von Papier oder in Flüssigwaschmitteln einsetzen, und stellen sie mit neuen Technologien in Pilotanlagen her. Für Kosmetikprodukte haben wir hydrophile und oleophile Elastomergele entwickelt, die unseren Kunden – genau an deren spezifische Produktentwicklungen angepasst – mehr Möglichkeiten für Formulierungen geben.

Produkte mit Siliconharzen gewinnen zunehmend in neuen Anwendungsfeldern an Bedeutung. Ein Beispiel sind harzmodifizierte Organopolymer-Dispersionen, die Holzbeschichtungen gegenüber UV-Licht und Wettereinflüssen beständiger machen. Solche Produkte mit Harzanteil verbessern die Oberflächen von glatten Materialien.

Rohstoffe für Beton und Mörtel werden global knapp; Einsatzprodukte von hoher Qualität müssen oft über weite Entfernungen transportiert werden. Umso aufwändiger werden Sanierungen, wenn z. B. regelmäßiger Nässe oder Salzen ausgesetzte Gebäude geschädigt sind. WACKER hat Siliconadditive entwickelt, die die Bausubstanz schädigende Alkali-Kieselsäure-Reaktion deutlich verlangsamen oder sogar verhindern. Mit diesen Additiven können Produzenten von Beton mehr lokal verfügbare Materialien verwenden und sparen Transportwege.

In Indien haben wir ein Additiv auf organomodifizierter Silanbasis entwickelt. Damit stellen unsere Kunden hydrophoben Zement her, der in tropischen Ländern mit feuchtheißem Klima weniger verklumpt und nach der Verarbeitung zu Mörtel oder Beton die Gebäude vor dem Eindringen von Feuchtigkeit schützt. Durch seine verbesserten Eigenschaften lässt sich solch ein mit Siliconen behandelter Zement energiesparender herstellen.

WACKER POLYMERS legt einen Forschungsschwerpunkt auf nachhaltige funktionelle polymere Bindemittel, die unter anderem in der Baubranche und zahlreichen Konsumgütern zum Einsatz kommen. Wir verbessern fortlaufend Produkte, die frei von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) sind und zugleich den Einsatz nachhaltiger Formulierungskomponenten in den verschiedensten Materialien erlauben. Einen Fokus setzen wir auf nachwachsende Rohstoffe sowie polymere funktionelle Additive zur Produktion bioabbaubarer Materialien. Im Berichtszeitraum haben wir funktionalisierte Polymerdispersionen, polymere Dispersionspulver und polymere Harze auf den Markt gebracht, mit denen unsere Kunden veredelte Dispersionsfarben und leistungsfähige Kompositmaterialien herstellen. Zudem haben wir Klebstoffe und zementäre Baustoffe für nachhaltige Anwendungen in der Baubranche eingeführt.

Die Forschung von WACKER BIOSOLUTIONS stärkt ihre biotechnologische und mikrobiologische Kompetenz. Wir arbeiten an neuen und verbesserten Herstellprozessen für hochwertige funktionelle Substanzen, die in Lebens- und Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt werden. Für unsere Kunden aus der Biopharmazie arbeiten wir an unserer Produktionsplattform ESETEC^®, um die Produktion auch schwierig zugänglicher pharmazeutisch aktiver Proteine zu ermöglichen. Bei Cyclodextrinen entwickeln wir Anwendungen z. B. für die Lebensmittelbranche, Pharmazie und Landwirtschaft 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 über 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.