Innovationen

Ideen für Innovationen sind das Kapital unserer Ingenieure und Techniker, mit dem sie ThyssenKrupp fit für den Weltmarkt halten. Unsere Forscher haben zahlreiche Produkte und Prozesse neu entwickelt oder entscheidend verbessert: Damit machen sie den Konzern noch wettbewerbsfähiger und bieten unseren Kunden einen technischen und wirtschaftlichen Vorsprung auf deren Märkten.

Hohe Innovationsanstrengungen

Unsere Wettbewerbsfähigkeit und der langfristige Unternehmenserfolg hängen in hohem Maße vom Innovationsgrad unserer Produkte, Dienstleistungen und Herstellungsverfahren ab. Auch im wirtschaftlich schwierigen Geschäftsjahr 2008/2009 hat es erhebliche Anstrengungen und hohe finanzielle Aufwendungen für Innovationen gegeben.

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Die gesamten Innovationsaufwendungen beliefen sich auf 735 Mio €. Für die freie Forschung und Entwicklung – einschließlich aktivierter Entwicklungsaufwendungen – haben wir 284 Mio € ausgegeben. Die Aufwendungen für kundenbezogene Entwicklungen betrugen 193 Mio €, die technische Qualitätssicherung umfasste 258 Mio €. Der Rückgang der Innovationsaufwendungen um 13 % gegenüber dem Vorjahr geht vor allem auf geringere kundenbezogene Entwicklungen zurück, die wegen der verschlechterten Auftragslage vorübergehend abgenommen haben. Weiterhin wurden die Aufwendungen für den Bezug externer Entwicklungsleistungen zeitlich gestreckt. Auch wenn Kostensenkungen notwendig sind, halten wir dennoch an unseren wichtigsten Forschungs- und Entwicklungsprojekten unverändert fest.

Trends und Märkte als Innovationstreiber

Weltweite technologische Trends und Entwicklungen sowie anspruchsvolle Anforderungen der Märkte treiben unsere Innovationen wesentlich an. Dazu zählen Umwelt- und Klimaschutz sowie der verantwortliche Umgang mit begrenzten Ressourcen und Energie. Sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gründen fordern unsere Kunden viel von den Forschern und Entwicklern.

Etwa 3.500 hervorragend qualifizierte Mitarbeiter, vorwiegend mit naturwissenschaftlicher, ingenieurwissenschaftlicher oder technischer Ausbildung, entwickeln die Innovationen unserer Produkte und Verfahren – kundenorientiert und stets mit Blick auf künftige globale Entwicklungen. Hierbei ergänzen sich die Kompetenzen der Mitarbeiter unserer verschiedenen Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen auf vielfältige Weise. Synergien zwischen den unterschiedlichen Konzernbereichen im Bereich Forschung und Entwicklung werden gezielt und gewinnbringend genutzt. Eine weitere wesentliche Quelle für Innovationen sind die enge Zusammenarbeit mit unseren Kunden in Entwicklungspartnerschaften sowie unser breit angelegtes strategisches Netzwerk mit wissenschaftlichen Institutionen, Universitäten und Hochschulen.

Umweltschonende Produkte als Entwicklungsschwerpunkt

Auch im Berichtsjahr wurden bei ThyssenKrupp vielfältige Forschungs- und Entwicklungsprojekte durchgeführt. Neben einem hohen Kundennutzen zieht sich aber vor allem ein Thema wie ein roter Faden durch die umfangreiche Projektlandschaft – der effiziente Umgang mit Energie und Ressourcen sowie die Vermeidung umweltschädlicher Emissionen. Dies gilt sowohl für Produkte und Dienstleistungen als auch für Prozesse und Verfahren.

35 Erfolge bei InCar

Im Rahmen des InCar-Projekts – der konzernweiten Forschungs- und Entwicklungsinitiative für Innovationen im Automobilbau – haben wir mehr als 30 neue Lösungen für Karosserie, Antriebsstrang und Fahrwerk entwickelt. Zu den Highlights gehört eine innovative Ventilsteuerung, die den Kraftstoffverbrauch beachtlich verringert. Außerdem lässt ein neuentwickeltes zweistufiges Dämpfersystem den Autofahrer je nach Wunsch zwischen komfortbetonten oder sportlich straffen Fahreigenschaften wechseln. Das InCar-System kostet rund 44 % weniger als herkömmliche kontinuierlich verstellbare Dämpfer.

Auch ein innovativer Vorderachsträger mit integriertem Lenkgetriebe gehört zu unseren InCar- Entwicklungen. Bislang sind Lenkgetriebe in einem separaten, mit dem Achsträger verschraubten Gehäuse untergebracht. Der neu entwickelte Träger dient einerseits zur Aufnahme des Lenkgetriebes und erfüllt gleichzeitig alle statischen Anforderungen. Dies spart 11 % Gewicht sowie 3 % Bauteil- und Fertigungskosten im Vergleich zu einem herkömmlichen Achsträger. Dieses Projekt wurde mit dem zweiten Platz in unserem diesjährigen Innovationswettbewerb ausgezeichnet.

Das Potenzial höherfester Stähle zeigt das im Rahmen des InCar-Projekts entwickelte Leichtbau- Chassis-Konzept LCK II. In diesem Konzept ist die Hinterachse aus Stahl bei gleicher Belastbarkeit nur 4 % schwerer als die Vergleichsbaugruppe aus Aluminium, jedoch um 50 % kostengünstiger. 11 % weniger Gewicht und verbesserte Crash-Performance bei gleich bleibenden Kosten bietet das Advanced-Door-Konzept: Hier setzen die InCar-Entwickler auf ein hochintegriertes Tür-Innenblech und eine dünne, leichte Außenhaut aus hochfestem Dualphasenstahl. In dem Innenblech sind nahezu alle Türverstärkungsteile vereinigt, so dass mehrere Einzelteile und Fügeoperationen entfallen.

Um dem Klimaschutz bei der Entwicklung neuer Automobile Rechnung zu tragen, ließen wir außerdem für jede neue InCar-Lösung die CO₂-Emissionen analysieren. Die ganzheitliche Untersuchung umfasste nicht nur die Emissionen während der Nutzungsphase, sondern auch die Treibhausgase, die bei der Produktion entstehen. Wer als Autohersteller die aus ökologischer Sicht besten Innovationen aus dem InCar-Projekt kombiniert, kann die CO₂-Emissionen pro gefahrenen Kilometer um mehr als 17 g senken. Über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs geht der Schadstoffausstoß damit um etwa 5.500 kg CO₂ zurück. Die Untersuchung wurde von einem unabhängigen Institut durchgeführt; sie folgt der europäischen Norm ISO 14044 und ist durch den TÜV zertifiziert.

Leichter, kostengünstiger und funktionell verbessert – InCar bietet als konsequent kundenorientierte Initiative anspruchsvolle Ergebnisse, die zugleich umweltfreundlich sind. Aus diesem Baukastensystem können unsere Kunden Lösungen unmittelbar in ihre automobile Serienfertigung übernehmen.

Neue Werkstoffe und verbesserte Eigenschaften

Speziell für PKW-Elektromotoren haben wir einen neuen Elektrobandwerkstoff entwickelt. Er ist auf den begrenzten Bauraum sowie die hohen Drehzahlen und Temperaturen schnell drehender elektrischer Antriebe abgestimmt und ermöglicht höhere Leistungen. Damit ist er sowohl für Hybridantriebe, bei denen der Verbrennungsmotor zeitweise durch einen Elektroantrieb abgelöst wird, als auch für vollelektrische Antriebe geeignet. Der Werkstoffbedarf ist hoch: Je 10 Kilowatt Antriebsleistung benötigen diese Antriebe 2,8 kg bis 5,6 kg Elektroblech.

Das DOC® Dortmunder OberflächenCentrum, eines der weltweit leistungsfähigsten Entwicklungszentren für Stahl-Oberflächen, hat in Zusammenarbeit mit der Deutschen BP eine neue Beschichtung entwickelt, die es den Kunden erleichtert, Stahlwerkstoffe in Umformwerkzeugen zu verarbeiten. Die im Bandbeschichtungsverfahren direkt auf das Coil aufgebrachte Oberfläche verringert die Reibung zwischen Werkzeug und Stahlwerkstoff beim Umformvorgang. Bislang notwendige Zusatzbehandlungen in den Presswerken können entfallen.

Höhere Qualität durch dynamische Fertigungssteuerung

Im Bereich Prozessinnovationen wollen wir die Anlagen und Fertigungsabläufe strategisch weiterentwickeln und dabei branchenweit neue Maßstäbe setzen. Unser Werkstoffkompetenzzentrum hat im vergangenen Geschäftsjahr das Pilotprojekt "Dynamische Fertigungssteuerung" initiiert, das die Qualität unserer Werkstoffe weiter erhöhen soll. Dafür werden die verschiedenen Produktionsstufen bei der Stahlerzeugung so miteinander vernetzt, dass eventuelle Qualitätsschwankungen auf der jeweils nächsten Prozess-Stufe ausgeglichen werden können. Ein zentraler Rechner, der von den Fertigungsleitrechnern kontinuierlich Informationen erhält, steuert diesen Prozess.

Impulse für Leichtbau der Zukunft

Der verstärkte Einsatz von Hohlprofilen gilt als Schlüssel für den automobilen Leichtbau der Zukunft.

Mit der T3-Technologie hat unser Stahlbereich ein Verfahren entwickelt, mit dem sich endkonturnahe Profile fertigen lassen. Weil diese Profile bereits weitestgehend die Form des späteren Bauteils haben, lassen sich mehrere heute noch notwendige Prozessschritte einsparen. Diese Technologie kann jetzt mit entsprechenden Umformwerkzeugen auch auf konventionellen Tiefziehpressen angewendet werden. Die so geformten hochgenauen Bauteile werden anschließend im Laserschweißverfahren geschlossen.

Unser Konzept der lasergeschweißten Tailored Products kommt auch im Bereich Grobblech zum Einsatz. Analog zu den im Automobilbau bereits erfolgreichen Tailored Blanks bestehen auch die neuen Platinen aus verschweißten Einzelblechen unterschiedlicher Sorte oder Dicke, die von vornherein auf die lokal unterschiedlichen Belastungen des späteren Bauteils zugeschnitten sind. Dadurch lassen sich sowohl das Gewicht der Bauteile als auch die Fertigungskosten verringern. Solche Grobblechplatinen werden beim Bau von Kränen und LKW sowie Erdbewegungs- und Bergbaumaschinen eingesetzt.

Neue Platinen aus Edelstahl und Dualphasenstahl

In einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt mehrerer Konzernbereiche ist es unseren Forschern und Entwicklern gelungen, Platinen aus Edelstahl und Dualphasenstahl mittels einer Laserschweißnaht belastungssicher zu verbinden. Die extrem schmale Schweißnaht hält sowohl dem späteren Umformen als auch den Belastungen z.B. im Crashfall stand. In einem weiteren Schritt arbeitet das Entwicklungsteam derzeit an Tailored Strips; hier handelt es sich um ein maßgeschneidertes Stahlband aus Stählen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung für gewichts-, beanspruchungs- und kostenoptimierte Fahrzeugkomponenten.

Größter in Europa hergestellter Gussblock

Der Bau eines neuen Manipulators zusammen mit der neu errichteten VOD-Anlage bei ThyssenKrupp Acciai Speciali Terni hat das Produktportfolio am Standort Terni auf besonders große und schwere Schmiedestücke ausgeweitet. Im November 2008 wurde nach langer Vorarbeit der größte jemals in Europa hergestellte Gussblock mit einem Gewicht von 500 t hergestellt. Die neue Technologie erhielt den dritten Preis beim ThyssenKrupp Innovationswettbewerb – eine Würdigung des besonderen Know-how der Schmiede, die vor allem Generatoren und Niederdruck-Wellen für den Energiesektor herstellt.

Star Process® – neues hochproduktives Verfahren zur Propylenherstellung

Propylen dient hauptsächlich zur Herstellung von unterschiedlichen Kunststoffen, z.B. für Verpackungen, Automobilteile, technische Fasern und Konsumgüter. Traditionell fällt es als Koppelprodukt bei der Ethylen- und Kraftstofferzeugung an. Da die Nachfrage nach dem Gas aber stärker wächst als die nach Ethylen, muss Propylen gezielt hergestellt werden. Hierzu haben unsere Verfahrenstechniker den STAR Process® entwickelt, der im diesjährigen ThyssenKrupp Innovationswettbewerb den ersten Platz erreichte. Aus dem ausreichend und preiswert zur Verfügung stehenden Propan entsteht durch Wasserstoff-Abspaltung das gefragte Propylen. Die erste Anlage dieses Typs wird im Frühjahr 2010 an einen ägyptischen Kunden übergeben.

Brennstoffzelle für Überwasserschiffe

Hoch effiziente Brennstoffzellen können in Verbindung mit sauberen Energieträgern wie Gas, Wasserstoff oder aus Biomasse hergestellten Dieselkraftstoffen künftig Schiffe umweltfreundlich mit Energie versorgen. Nach den Erfolgen der Brennstoffzellentechnologie in der neuesten U-Boot-Generation werden jetzt im "Nationalen Innovationsprogramm Wasserstoff- und Brennstoffzellentechnologie" – unterstützt durch das Bundesverkehrsministerium – Brennstoffzellen verschiedener Leistungsklassen auf Überwasserschiffen erprobt. Unsere Schiffbauingenieure kümmern sich dabei um die Integration der Brennstoffzelle in die Schiffsarchitektur. Durch die Brennstoffzelle und geeignete Brennstoffe wie schwefelfreien Dieselkraftstoff lassen sich bestimmte Emissionen völlig vermeiden; der Ausstoß von Kohlendioxid geht um 25 % zurück.

Großwälzlager für hocheffiziente Windkraftanlagen

Der Trend bei Windkraftanlagen geht hin zu permanent schwenkenden Rotorblättern, um diese bei jeder Rotorumdrehung kontinuierlich auf die Windverhältnisse einzustellen und damit den Gesamtwirkungsgrad der Anlage zu optimieren. Wir entwickeln für diese innovativen Windenergieanlagen die entsprechenden Blattverstell-Lager, die den gestiegenen Anforderungen problemlos standhalten.

Nachhaltigkeit und Qualität im Aufzugsbau

Dank einer auf langfristigen Erfolg ausgelegten Innovationsstrategie hat sich Elevator eine starke Marktposition in Technologie und Qualität erarbeitet. Wir haben den Auftrag für den weltweit einhundertsten TWIN-Aufzug erhalten: Einsatzort ist ein neues Hotel in Frankfurt am Main. Technologische Präzision und Effizienz haben TWIN zu einer globalen Erfolgsgeschichte gemacht. Immer mehr Bauherren und Architekten entscheiden sich für die exklusiv von ThyssenKrupp Elevator angebotene Technik: Zwei Aufzugskabinen laufen übereinander und unabhängig voneinander in einem Schacht – das beansprucht deutlich weniger Platz und sorgt für einen großen Gewinn an Leistung und Komfort.

Maschinenraumloser Aufzug synergy weiterentwickelt

Neben dem erfolgreichen TWIN-System gibt es weitere technologische Highlights bei Elevator, die den Fahrkomfort der Passagiere deutlich erhöhen und die Planungen von Bauherren und Architekten vereinfachen. Dazu zählt der synergy-Aufzug. Für die zwei größten Bauprojekte Ägyptens – zwei Städtebauvorhaben in der Nähe von Kairo – liefern wir beispielsweise insgesamt 584 solcher Aufzüge – nachdem in einer ersten Bestellung bereits 364 dieser Hightech-Anlagen in Auftrag gegeben wurden. Für den europäischen Markt haben wir ein besonders leistungsfähiges Modell mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1,6 m pro Sekunde im Programm. Als Standard bei maschinenraumlosen Aufzügen galt bisher 1,0 m pro Sekunde.

Energieverbrauch von Aufzügen reduziert

Neben der Standardisierung von Komponenten stehen bei unseren Aufzügen vor allem neue Technologien und nachhaltige Konzepte für die Umwelt im Vordergrund. LED-Beleuchtung, Lichtabschaltung bei ruhendem Betrieb, intelligente Zielauswahlsteuerung, Sparmodus für Steuerungen – vieles lässt sich problemlos nachrüsten.

Unsere Entwicklungsingenieure unterstützen Bauherren in aller Welt, besonders "grüne" Gebäude zu konzipieren. So erfüllen unsere Anlagen auf dem nordamerikanischen Markt zum Beispiel alle Kriterien für das anerkannte LEED-Zertifikat (Leadership in Energy and Environmental Design) des US Green Building Council für umweltgerechtes Bauen. Allein im Berichtsjahr lieferten wir 38 energiesparende Aufzüge für den Great American Tower in Cincinnati/Ohio sowie fünf Fahrtreppen und Aufzüge für den Wachovia First Street Office Tower in Charlotte/North Carolina. Beide Gebäude erhielten durch ihre umweltgerechten Produkte das begehrte LEED-Zertifikat.

Innovative Entwicklungen im Dienstleistungsportfolio

Bei unseren Dienstleistungen liegt der Innovationsschwerpunkt auf besseren Prozessen und neuentwickelten Leistungsangeboten für unsere Kunden.

Insbesondere in der Tiefbautechnik konnten wir neue Anwendungsfelder erschließen. Beim Bau von Windparks ist beispielsweise ein sicheres Fundament der Windkraftanlagen erforderlich. Die Belastungen sind enorm: So beträgt die Stahlmasse einer Rotoranlage im Offshore-Betrieb rund 1.000 t, wobei der Wind in einer Fläche von eineinhalb Fußballfeldern aufgefangen wird und die Drehgeschwindigkeit der Rotoren bis zu 320 km pro Stunde an den Rotorspitzen beträgt. Wir nutzen deshalb für die Tiefengründung einen speziellen Hochfrequenzvibrator; dieser gewährleistet sowohl bei Anlagen an Land als auch unter schwierigen Witterungsverhältnissen auf See hervorragende Ergebnisse für die sichere Verankerung der Türme.

Ein weiteres innovatives Dienstleistungsangebot ist die Modernisierung von konventionellen Kraftwerken. Wir steigern den Wirkungsgrad und reduzieren gleichzeitig den Schadstoffausstoß. Insbesondere gehen die CO₂-Emissionen zurück. Dank des neuen modularen Retrofitting-Konzepts, in dem sich unser vorhandenes Know-how bündelt, können wir jetzt die Anforderungen der Kunden maßgeschneidert und trotzdem mit einem standardisierten Konzept realisieren. Die Umbauzeiten verkürzen sich beachtlich, und die Investitionssumme sowie die Betriebskosten sind niedriger. Vor allem aber verbessern sich Energieeffizienz und Schadstoffemissionen. Dieses Projekt erhielt den diesjährigen Sonderinnovationspreis Umwelt unseres Konzerns.

Weiterführende Informationen zu Inhalten auf dieser Seite

• Technologiekompetenz
• Rede des Vorstandsvorsitzenden Dr.-Ing. Ekkehard D. Schulz ab Minute 6:40 (Aufzeichnung Bilanzpressekonferenz, 27. November 2009)