Siemens sieht Polymere und Keramik als Schlüsselwerkstoffe für Innovationen

Die Geschwindigkeit und Präzision, mit der ein Computertomograph Bilder erzeugt, die Erhöhung des Wirkungsgrades von Gasturbinen, die Senkung des Treibstoffverbrauchs bei Fahrzeugen – bei diesen Innovationsbeispielen komplexer Systeme nehmen neue Materialien eine Schlüsselrolle ein. „Nur wer hierfür die eigene Kompetenz kontinuierlich weiterentwickelt und im internationalen Wettbewerb in der ersten Reihe steht, kann bei Produkten und Lösungen Trendsetter sein“, betonte Prof. Dr. Claus Weyrich, Mitglied des Vorstands der Siemens AG und Leiter der Zentralabteilung Corporate Technology heute in München. Dabei ziele die Materialforschung bei Siemens auf sehr konkrete Anwendungen ab. „Wir setzen vor allem auf neue Polymere, Keramiken und die Nanotechnologie“, so Weyrich. Der Grund hierfür liegt in den nahezu unbegrenzten Möglichkeiten, die Eigenschaften derartiger Werkstoffe zu gestalten und an unterschiedliche Produktanforderungen anzupassen.

Die zunehmende Leistungsfähigkeit von Produkten und Systemen und die mit ihr einhergehende Komplexität erfordern nicht nur die perfekte Beherrschung der Integration unterschiedlicher Technologien, sondern auch eine Spitzenstellung bei so genannten Schlüsseltechnologien. „Dazu gehören für uns auch neue Materialien, denn sie waren immer schon Auslöser und Treiber innovativer Entwicklungen“, erklärte Weyrich.

Neue Materialien sind einer der Forschungsschwerpunkte von Corporate Technology. Ein Beispiel: elektrisch leitende Polymere. „Sie vereinen die Vorteile von zwei Grundstoffen – die einfache, kostengünstige Verarbeitung des Kunststoffes und die elektrische Leitfähigkeit von Metallen. Im Fokus unseres Interesses stehen neuartige Displaytechnologien auf der Basis von organischen Leuchtdioden mit bislang unerreichter Helligkeit und Brillanz ebenso wie elektrochrome Displays, die die Grundlage für ,elektronisches Papier’ bilden“, so Thomas Grandke, Leiter der Siemens Materialforschung.

Die Keramikforschung arbeitet unter anderem an einer exakten Farbtönung für LED-Leuchtstoffe. „Die Automobilhersteller haben beispielsweise ganz genaue Vorstellungen, wie die Farbgebung ihrer Armaturenbeleuchtung aussehen sollte“, erklärte Grandke eine typische Kundenanforderung. „Die erwarten nicht eine Grundfarbe, wie zum Beispiel Blau, sondern einen definierten Blauton. Mit unseren Leuchtstoffen kann man nun nach den Spezifikationen der Automobilhersteller Leuchtdioden nach Wunsch – ,Color on Demand’ – produzieren.“

Ein weiteres Ergebnis der Keramikentwicklung findet man in Computertomographen. Eine Anforderung der Ärzte ist, die Verweildauer der Patienten in dem Gerät soweit wie möglich zu reduzieren und dennoch möglichst scharfe Bilder zu erhalten. Ein Wettbewerbsvorteil des neuesten Produktes „Somatom Sensation 64“ liegt daher darin, dass sich damit beispielsweise 3D-Bilder des schlagenden Herzens in nur neun Sekunden erstellen lassen. Hochempfindliche und schnelle Keramikdetektoren, die von Siemens eigens für Computertomographen entwickelt wurden, tragen dazu bei, solche Spitzenwerte zu erreichen – bei einer bislang unerreichten räumlichen Auflösung von 0,4 Millimetern, die noch die kleinsten Blutgefäße zeigt.

„Für die Zukunft erwarten wir uns auch wichtige Ergebnisse aus der Nanoforschung“, unterstreicht Grandke die wachsende Bedeutung dieses Trends. Als Nanotechnologie werden Verfahren bezeichnet, die mit Strukturen kleiner als 0,1 Mikrometer (= 100 Nanometer) arbeiten. Aufgrund physikalischer Quanteneffekte treten bei diesen winzigen Abmessungen neue Materialeigenschaften auf, die sich nutzen lassen. Auf erste Erfolge kann Grandke hier bereits verweisen. Der Wirkungsgrad organischer Photodetektoren, in denen Fullerene, ein typischer „Nanowerkstoff“, zum Einsatz kommen, konnte kürzlich von bisher höchstens drei Prozent auf nunmehr fünf Prozent gesteigert werden, wodurch diese Technologie einer kommerziellen Nutzung deutlich näher gekommen ist.