Förderung der Materialforschung

Stahlguss (© shutterstock.com/g/difeng)
Stahlguss (© shutterstock.com/g/difeng)

Die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik stellt eine Querschnittstechnologie von herausragender Bedeutung für den Wirtschaftsstandort Deutschland dar. Schätzungen zufolge basieren bis zu 70 Prozent aller Produktneuheiten auf neuen Werkstoffen. Innovationen in Industriebereichen wie der Informationstechnologie, Energieversorgung oder dem Automobilbau wären ohne neue Materialien nicht möglich. Dementsprechend wird die Forschung und Entwicklung in diesem Technologiefeld seit vielen Jahren intensiv durch die Bundesregierung sowie durch einige Bundesländer gefördert.

„Die Entwicklung neuer Materialien für industrielle Anwendungen ist oft ein sehr langwieriger Prozess, bei dem von der Erforschung der Grundlagen bis zur kommerziellen Anwendung mehr als zehn Jahre vergehen können. Bei diesen Entwicklungszeiten ist die öffentliche Förderung in der Material- und Werkstoffforschung von besonderer Bedeutung“, erklärt Dr. Franz-Josef Bremer, Leiter des Geschäftsbereiches Neue Materialien und Chemie (NMT) beim Projektträger Jülich. Entsprechend langfristig sind auch die Rahmenprogramme der Bundesregierung angelegt.

Schon Anfang der 1970er Jahre trat die „Materialwissenschaft und Werkstofftechnik“ mehr und mehr als Fördergebiet in Erscheinung. 1975 wurde dieses Gebiet mit dem Bereich „Rohstoffe und ihre industrielle Verwendung“ in das Rahmenprogramm Rohstoffforschung integriert. Ende der 1970er Jahre wurde die Förderung mit dem Sonderforschungsprogramm Stahl um zusätzliche Werkstoffgruppen erweitert. Seit dieser Zeit haben der Projektträger Jülich und seine Vorläuferorganisationen NMT und PLR die Förderung der Werkstoff- und Materialforschung der Bundesrepublik Deutschland als Projektträger begleitet.

Programm Materialforschung (MatFo) 1985 – 1994

„Mitte der 1980er Jahre führte das Rahmenprogramm Materialforschung (MatFo) erstmals die Förderung der Materialforschung und Werkstoffkunde in einem eigenständigen Forschungsprogramm zusammen“, erinnert sich Wolfgang Faul, der von 1990 bis 2001 den Projektträger PLR bzw. NMT leitete.

In diesem Materialforschungsprogramm wurden besonders aussichtsreiche Werkstoffe und Materialien in einzelnen Gruppen zusammengefasst und mit spezifischen Förderzielen versehen. Die Projektförderung bezog sich auf das Verständnis und die Verbesserung von Werkstoffeigenschaften, die in ihren späteren Einsatzmöglichkeiten noch offen waren. Anwendungsszenarien wurden eher perspektivisch formuliert.

Im Rahmen des MatFo-Programms wurden unter anderem grundlegende Erkenntnisse zur Überwindung der Sprödigkeit von Keramiken gewonnen. „Die erarbeiteten Ergebnisse konnten später in zahlreichen Anwendungen im Maschinenbau, etwa beim Bau von Keramikwalzen zur Herstellung von Stahlteilen, genutzt werden“, erklärt Faul. Weiterhin wurden intensive Entwicklungsarbeiten zum Verständnis und zur Herstellung von sogenannten einkristallinen oder gerichtet erstarrten Superlegierungen durchgeführt, die heute als Turbinenschaufeln in Flugmotoren höchsten Belastungen ausgesetzt werden können.

Programm Neue Materialien (MaTech) 1994 – 2003

Mit dem Rahmenprogramm Neue Materialien für Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts (MaTech) wurde die Förderung ab 1994 neu ausgerichtet. Statt einer Orientierung an bestimmten Werkstoffgruppen konzentrierte sich die Förderung nun auf werkstoffbasierte Anwendungsgebiete, in denen eine Technologieführerschaft als Voraussetzung für die internationale Wettbewerbsfähigkeit gesehen wurde. Als „Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts“, in denen leistungsfähige Materialien für eine wirtschaftliche Entwicklung als unbedingt erforderlich gelten, wurden die Anwendungsfelder Informationstechnik, Verkehrstechnik, Energietechnik, Medizintechnik und Fertigungstechnik identifiziert. Diese Felder wurden durch werkstoff- und technikübergreifende Querschnittsaufgaben ergänzt.

„Im MaTech-Programm wurden Forschungs- und Entwicklungsprojekte etwa zur Herstellung synthetischer Diamanten und insbesondere zur Diamantbeschichtung von Werkzeugen durchgeführt. Durch die entwickelte Technik konnte eine erhebliche Verbesserung des Verschleißverhaltens, zum Beispiel von Werkzeugen zur Steinbearbeitung, erreicht werden“, erinnert sich Faul.

Programm WING 2004 – 2014

Materialbeschichtung von Batterieschichten (© Leclanché GmbH)
Materialbeschichtung von Batterieschichten (© Leclanché GmbH)

Im 2003 vorgestellten Rahmenprogramm „Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft – WING“ wurde die starke Anwendungsorientierung in der Werkstoffforschung fortgeführt. Wie zuvor im MaTech-Programm mit der „Erarbeitung günstiger nationaler Technologiepositionen“ wurden auch im Rahmenprogramm WING wirtschaftspolitische Ziele wie die „Stärkung der Innovationskraft der Unternehmen“ verfolgt. „Das WING-Programm orientiert sich inhaltlich an gesellschaftlichen Bedarfsfeldern, wie sie etwa in der Hightech-Strategie der Bundesregierung formuliert wurden, und setzt diese im Rahmen von spezifischen Handlungsfeldern um. Durch Beibehaltung und Ausbau der Verbundstrukturen werden die Anwendungsorientierung der Forschung, der Austausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft sowie die Einbindung von kleinen und mittleren Unternehmen in den Innovationsprozess gestärkt“, erläutert Bremer. So sollen Wertschöpfungsketten in relevanten Branchen etabliert und ausgebaut werden.

Im Rahmen des WING-Programms wurden etwa thermoelektrische Werkstoffe zur Gewinnung von Strom aus Wärmeenergie durch Nutzung von ‚Abfallwärme‘ oder Methoden zur Reinigung von Abwässern mittels Diamantelektroden entwickelt.

Perspektiven für die Materialforschungsförderung

Das Materialforschungsprogramm WING läuft 2014 aus, daher wird aktuell an einem Nachfolgeprogramm gearbeitet. Mit dem neuen Programm soll die Anwendungsorientierung der Vorläuferprogramme MaTech und WING fortgeführt werden. Inhaltlich wird sich die Förderung weiterhin auch an gesellschaftlichen Herausforderungen orientieren – insbesondere in den Gebieten Mobilität, Gesundheit, umweltverträgliche Energieversorgung sowie Fertigungstechnik. Darüber hinaus werden auch neue Förderstrukturen in das Programm aufgenommen. Durch Materialinnovationen soll ein Beitrag zur Zukunftsfähigkeit der Gesellschaft geleistet werden.

„Auf Grund unserer starken Vernetzung mit der Wirtschaft und der Wissenschaft sind wir maßgeblich in die Ausarbeitung des neuen Werkstoffforschungsprogramms der Bundesregierung eingebunden und werden auch in Zukunft die Weiterentwicklung der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik engagiert begleiten“, so Bremer.

Ein Beitrag von Dr. Rainer Schultze, Referent für EU, Internationales, Fachstrategie im Geschäftsbereich Neue Materialien und Chemie (NMT).

Entstehung der Projektförderung

Förderung der Energieforschung

Entwicklung der Umweltforschung

Entwicklung der Biotechnologie

Regionen-orientierte Innovationsförderung

Europäischer Forschungsraum