Forschung und Entwicklung

Das Leitbild 5P formuliert zum Thema Produkte und Innovation:

„Auf der Basis von Stahl und Technologie behaupten wir uns mit innovativen, hochwertigen Produkten und anspruchsvollen Dienstleistungen im Wettbewerb. Wir tragen zum nachhaltigen Erfolg unserer Kunden bei. Produkte und Dienstleistungen der Salzgitter-Gruppe schaffen einen Mehrwert für Kunden. Die ständige Weiterentwicklung unserer Produkte und Dienstleistungen ist Bestandteil unseres unternehmerischen Handelns.”

Einfacher gesagt: Wir wollen unsere Kunden zufriedenstellen.

Um dies nachhaltig zu gewährleisten, sind neben ständigen Produkt- und Prozessoptimierungen vor allem echte Innovationen erforderlich. Diese betreuen wir im Rahmen eines ausgereiften Innovationsmanagements. Innovationstreiber und zentraler Forschungs-und-Entwicklungs-(FuE-)Koordinator ist für die stahlnahen Aktivitäten die Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH (SZMF). Sie führt die Marktbedürfnisse und das in der Salzgitter-Gruppe vorhandene Produkt-, Prozess- und Produktionswissen mit den neuesten wissenschaftlichen Trends zusammen. Die Innovationsziele werden grundsätzlich strategiekongruent festgelegt und sind somit an dem Anspruch ausgerichtet, auch zukünftig zu den Besten in Stahl und Technologie zu gehören.

Die SZMF verfügt über hervorragend qualifizierte Mitarbeiter mit klaren, sich an festgelegten Technologie- Roadmaps orientierenden Zielen. Die Aktivitäten der SZMF liegen insbesondere im Bereich der anwendungsnahen FuE und weniger in der reinen Grundlagenforschung. Dies macht eine enge Vernetzung mit Universitäten, anderen Forschungseinrichtungen und industriellen Partnern notwendig. Daraus resultierende Forschungskooperation bevorzugen wir klar gegenüber dem Zukauf externen Know-hows, weshalb im Berichtszeitraum auch keine entsprechenden Aufwendungen entstanden sind.

Im Geschäftsjahr 2009 arbeiteten die SZMF-Mitarbeiter in über 60 bi- und multilateralen, teilweise internationalen Projekten aktiv an Innovationen rund um den mit Abstand wichtigsten Konstruktionswerkstoff: Stahl.

Für den Unternehmensbereich Technologie standen die FuE-Aktivitäten 2009 ganz im Zeichen der weltweit größten Messe der Abfüll- und Verpackungsbranche: „drinktec” in München. Unter dem Motto „Competence in Solutions” positionierte sich die KHS AG mit einer beeindruckenden Präsentation zahlreicher Innovationen noch stärker als Technologieführer, verlässlicher Partner und Komplettlösungsanbieter der Getränke- und Liquid-Food-Industrie.

FuE-Aufwendungen

Forschungs- und
Entwicklungs auf wand
nach Unternehmensbereichen

Im Jahr 2009 verfügte der Salzgitter-Konzern über ein Gesamtbudget für FuE- bzw. FuE-nahe Aktivitäten in Höhe von 93,46 Mio. €; davon bestritten Drittkunden 12,8 Mio. €. Die Aufteilung innerhalb der Unternehmensbereiche stellt sich wie folgt dar: Stahl 28,8 %, Röhren 24,2 %, Technologie 31,6 % und Dienstleistungen 15,3 %. Darüber hinaus war die Salzgitter AG mit einem Beitrag von etwa 179 Mio. € an Kooperationsprojekten mit anderen Marktakteuren und Forschungseinrichtungen beteiligt. Bezogen auf die Konzernwertschöpfung betrugen die wertschöpfungsbezogenen FuE-Aufwendungen 9,0 % (Vorjahr 3,3 %).

Zum 31. Dezember 2009 arbeiteten in unserem Unternehmen 916 Mitarbeiter an FuE- bzw. FuE-nahen Aktivitäten, davon 311 als Mitarbeiter der zentralen FuE-Gesellschaft SZMF und 605 (66 %) in den operativen Gesellschaften. Dieses Verhältnis unterstreicht die Prozess- und damit Kundenorientierung unserer FuE-Aktivitäten. Der leichte Anstieg der Beschäftigten der zentralen Entwicklung im Jahr 2009 (+3 Mitarbeiter) resultiert in erster Linie aus verstärkten Aktivitäten im Bereich der Werkstoffentwicklung und Ingenieurtechnik.

Das hochqualifizierte Team der Salzgitter Mannesmann Forschung ist mit Anlagen und Instrumenten ausgerüstet, die dem neuesten Stand der Technik entsprechen. Sie umfassen selbst entwickelte Mess- und Analyseeinrichtungen sowie Prototypen für neue Fertigungsanlagen. Damit bilden wir die gesamte Wertschöpfungskette ab, vom metallurgischen Erzeugen der Schmelze über das Verarbeiten und Veredeln von Stahl bis zu dessen Verwendung. Neben realen Versuchen setzen wir in der Forschung und Entwicklung auch auf numerische Simulationsverfahren.

Qualifi kationsstruktur
in der zentralen
Forschung
und Entwicklung

Forschungs- und
Entwicklungsaufwand
nach Aktionsfeldern

FuE-Schwerpunkte 2009

Höchstfeste Stähle standen auch im abgelaufenen Geschäftsjahr im Mittelpunkt unserer FuE-Aktivitäten. Neben dem Weiterentwickeln von Werkstoffen für den automobilen Leichtbau und höchstfesten Rohrgüten spielt auch die Optimierung der Erzeugungsprozesse anhand von Simulations- und Data-Mining-Methoden eine große Rolle. Weitere Leichtbaupotenziale für den Automobilbau ergeben sich durch den Einsatz dünner Dualphasenstähle, die das Substitutionspotenzial von Leichtmetallen in der Karosserieaußenhaut deutlich reduzieren.

Im Folgenden werden exemplarisch einige wesentliche FuE-Schwerpunkte des Geschäftsjahres 2009 aus den Unternehmensbereichen Stahl, Röhren und Technologie vorgestellt:

Dünner Dualphasenstahl für Karosserieaußenhautteile

Im Bereich Flachprodukte wurde für Anwendungen in der Karosserieaußenhaut ein feuerverzinkter Dualphasenstahl im Blechdickenbereich von 0,5 mm entwickelt. Nutzungsmöglichkeiten sind beispielsweise Kotflügel, Türen sowie Front- und Heckklappen. Aufgrund der hohen Festigkeit bei gleichzeitig gutem Umformvermögen können die dünnen Dualphasenbleche selbst für komplexe Bauteilgeometrien verwendet und somit weitergehende Leichtbaupotenziale realisiert werden. Alle notwendigen Tests der Automobilhersteller wurden erfolgreich bestanden.

Serienfertigung lufthärtender Stähle

Im Vorderachsträger der neuen Mercedes-E-Klasse wird erstmalig der lufthärtende Stahl LH^®800, den die SZMF zusammen mit der Salzgitter Flachstahl GmbH (SZFG) entwickelt hat, in Großserie eingesetzt. Neben dieser ersten erfolgreichen Anwendung testen Automobilhersteller und -zulieferer derzeit zusätzliche Einsatzgebiete für die LH^®-Stähle. Im Fokus stehen dabei insbesondere tragende und sicherheitsrelevante Bauteile, die statisch und dynamisch hoch belastet sind. Beispiele hierfür sind Kardanwellen, Hybrid- und Querlenker, Überrollbügel und Trailerachsen. Durch den Einsatz der LH^®-Stähle werden weitere Potenziale zur Reduzierung des Fahrzeuggewichts und damit des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen geschaffen. Darüber hinaus werden neue Anwendungen bei der Herstellung emaillierter Anlagenkomponenten für die Bereiche Industrie- und Energietechnik erprobt. Hierbei zeigen erste Ergebnisse aus Emaillierversuchen unserer Kunden sehr vielversprechende Resultate hinsichtlich der Emaillierfähigkeit und mechanischen Kennwerte der fertigen Bauteile.

Analyse technischer Prozesse mit Data-Mining-Methoden

Moderne Produktionsanlagen der Gesellschaften in der Salzgitter-Gruppe ermöglichen das Erfassen und Speichern zahlreicher Produkt- und Prozessparameter. Diese Daten sind eine wichtige Ressource zur Optimierung des Prozesswissens und damit der Produktionsabläufe und der Produktqualität. Die großen Datenmengen und vieldimensionalen Abhängigkeiten zwischen Produkt- und Prozessparametern erfordern automatisierte Methoden zur Informationsaufbereitung und -analyse. Dazu verwenden wir moderne Data-Mining-Methoden. Wir stärken dieses Kompetenzfeld der SZMF und können damit viele Projekte schnell und erfolgreich zum Ziel führen. Ein Beispiel ist das Optimieren des Glühprozesses im Durchlaufofen der Feuerverzinkungsanlage durch geometrieabhängige Neumodellierung. Die Resultate sind eine bessere Produktqualität und geringere Energieverbräuche. Auch im Bereich der Roheisenerzeugung, beim Glühen, Kaltwalzen und Oberflächenveredeln der Flachprodukte und bei der Herstellung von Röhren haben wir mithilfe von Data-Mining-Methoden signifikante Verbesserungen erzielt. Zusätzlich zu den beschriebenen Themen finden werkstoff- und prozessseitige Weiterentwicklungen primär in den Bereichen Leitungs- und Präzisionsstahlrohre sowie Band- und Blechprodukte statt.

Optimierung der Werkzeuge für die X100-Großrohrproduktion durch Simulationen

Im Frühjahr 2009 produzierte die EUROPIPE GmbH (EP) zum Bau einer Demonstrationsleitung in Nordamerika erfolgreich Großrohre der Güte X100. Die höchstfeste Rohrgüte ermöglicht den ressourcenschonenden und wirtschaftlichen Erdgastransport unter hohem Druck über große Distanzen. Die starke Rückfederung des Materials stellte eine besondere Herausforderung bei der Rohreinformung dar. Unter Einsatz der numerischen Simulation optimierte die SZMF die Werkzeuge und erreichte damit eine kontrollierte Rückfederung der Bleche im Einformprozess.

Höherfestes Warmband für Rohrgüten

Stähle für Gashochdruckleitungen, wie sie die Salzgitter Mannesmann Großrohr GmbH (MGR) herstellt, werden vom Markt zunehmend mit deutlich höherer Festigkeit angefordert. Dieser Nachfrage folgend, hat die SZMF ein Warmband entwickelt, das sich durch einen niedrigen Kohlenstoff- und hohen Niob-Anteil auszeichnet und die Kundenanforderungen übererfüllt. Aus dem Legierungskonzept ergeben sich eine Reihe prozesstechnischer Vorteile bei der Erzeugung im Stahlwerk und der Weiterverarbeitung im Warmbreitbandwalzwerk. Die Entwicklung erfolgte in enger Zusammenarbeit mit dem südkoreanischen Stahlhersteller POSCO.

Im Unternehmensbereich Technologie wurden im Geschäftsjahr 2009 folgende FuE-Schwerpunkte bearbeitet:

Streckblasmaschinen-Generation InnoPET Blomax Serie IV

Um die steigenden Kundenanforderungen der Getränkeindustrie hinsichtlich Nachhaltigkeit und geringer Gesamtbetriebskosten zu erfüllen, hat die KHS Corpoplast GmbH & Co. KG (BEVCP), Hamburg, eine neue Streckblasmaschinen-Generation entwickelt. Der Schwerpunkt hierbei lag auf der ressourcenschonenden Produktion von PET-Flaschen bei optimaler Raum- und Anlagenausnutzung. Als Ergebnis können nun größere Maschinen angeboten werden, die eine erhöhte spezifische Leistung je Blasstation aufweisen. Der Maximalausstoß wurde um mehr als 60 % auf 72.000 Flaschen pro Stunde gesteigert. Zusätzlich erhöhte sich die Prozessstabilität, beispielsweise durch den Verzicht auf Übergabeeinrichtungen. Mithilfe des StretchFlexx-Vorgangs ist ein Recken der PET-Flaschen unabhängig von der Maschinendrehzahl beim Blasvorgang möglich. Unter anderem dadurch lassen sich für den Kunden die Umbauzeiten halbieren, es wird zusätzlich die Flexibilität verbessert und insgesamt die Anlagenverfügbarkeit deutlich gesteigert.

Powerwall und 3-D-Laserscanning

In der Anlagentechnik der KHS AG erfolgt die Planung jetzt dreidimensional mit einer Powerwall, einem Großflächenprojektionssystem und dem 3-D-Laserscanning. Damit setzt die KHS AG neue Maßstäbe. Eine auf diese Weise geplante komplexe Anlage wird auf der Powerwall großflächig dargestellt, und der Betrachter ist somit in der Lage, die Konstruktionselemente in drei Dimensionen zu erfassen. Darüber hinaus kann das System zum Review von Konstruktionen genutzt werden und es können somit Konstruktionszeiten zum Beispiel durch schnelles Erkennen möglicher Konfliktsituationen erheblich gekürzt werden.

Light Weight 0,5-Liter-PET-Flasche „SixPointFour”

Im Bottles & Shapes™ Center in Hamburg wurde eine Light Weight 0,5-Liter-PET-Flasche entwickelt, die die KHS AG auf der „drinktec” dem Fachpublikum präsentierte. „SixPointFour” heißt die mit nur 6,4 Gramm weltweit leichteste aller 0,5-Liter-PET-Flaschen. Sie schont nicht nur die Ressourcen, sondern besitzt auch alle notwendigen Voraussetzungen zum Füllen, Etikettieren, Palettieren und Transportieren. Das Super-Leichtgewicht benötigt nur halb so viel Material wie eine herkömmliche 0,5-Liter- PET-Flasche. Das geringere Recyclingvolumen leistet einen wesentlichen Beitrag zum Schutz unserer Umwelt.

Zukünftige FuE-Schwerpunkte des Konzerns

Unsere Entwicklungsaktivitäten fokussieren wir auch zukünftig neben ökonomischen auf ökologische Aspekte. Dabei wollen wir nicht nur den Kundennutzen steigern, beispielsweise durch festigkeits- und medienresistenzoptimierte Stähle für den Leichtbau von Fahrzeugen oder für den Transport und die Lagerung von Kohlendioxid. Vielmehr unternehmen wir auch massive Anstrengungen, um unsere Produkte immer umweltverträglicher und ressourcenschonender zu erzeugen; denn neben der Nutzungsphase eines Produkts gewinnen dessen Herstellung und Recycling immer stärkere Bedeutung. Wir wollen hierbei einen ganzheitlich positiven Beitrag leisten und damit gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit von Stahl als wichtigstem Konstruktionswerkstoff sowie aller anderen Produkte unseres Konzerns auch unter ökologischen Gesichtspunkten nachhaltig sicherstellen.

Unsere FuE-Schwerpunkte legen wir nach wie vor auf das Entwickeln höher- und höchstfester Stähle mit hervorragenden qualitativen Eigenschaften sowie auf die Optimierung der Produktionsprozesse. Als Voraussetzung hierfür werden wir auch unsere Methoden-Kompetenzen, beispielweise in Data- Mining-Methoden oder der Simulation unserer Produkte und Prozesse, konsequent weiter stärken.

Im Unternehmensbereich Technologie werden wir das InnoPET-PLASMAX-Verfahren, bei dem die Innenseite der PET-Flaschen mit einer sehr dünnen, hochtransparenten und flexiblen Glasschicht – einem Siliziumoxid – überzogen wird, weiter vorantreiben. Die Barriere-Schicht macht, unter Beibehaltung der glasklaren Flaschenoptik, die PET-Flasche kohlendioxid- und sauerstoffundurchlässig und erhält so Qualität und Geschmack der abgefüllten Produkte bei verlängerter Haltbarkeit. Nachdem die Basismaschine mit einer Leistung von maximal 12.000 Flaschen pro Stunde erfolgreich im Markt etabliert wurde, wird die Serie nun weiterentwickelt und um ein Modell ergänzt, welches bis zu 40.000 Flaschen pro Stunde leisten soll.

Mehrperiodenübersicht zum Forschungs- und Entwicklungsbereich

		GJ 2009³⁾	GJ 2008³⁾	GJ 2007	GJ 2006	GJ 2005	GJ 2004	GJ 2003⁴⁾	GJ 2002	GJ 2001
FuE-Aufwand	Mio. €	81	80	60	58	58	57	58	47	48
FuE-Mitarbeiter	Blm.	916	983	725	688	706	701	670	400	400
FuE-Quote¹⁾	%	1,2	0,6	0,6	0,7	0,8	1,0	1,2	1,0	1,0
FuE-Intensität²⁾	%	9,0	3,0	2,2	2,0	2,9	4,2	5,3	4,2	4,3

1) FuE-Aufwand bezogen auf den Konzernumsatz
2) FuE-Aufwand bezogen auf die Konzernwertschöpfung
3) KHS AG voll konsolidiert
4) erstmalige Erfassung von forschungsnahem Aufwand (Mitarbeiter) MRW

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