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Leichtbau in der Hauptstadtregion Berlin-Brandenburg

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Branchenstruktur- und Standortanalyse für den Bereich Leichtbau in Berlin und Brandenburg

Potenzialanalyse

Potenzialanalyse Leichtbau 3. Zukunftstechnologie Leichtbau — Einleitung Leichtbau zählt zu einer der branchenübergreifenden Schlüsseltechnologien für Deutschland, welche u. a. in Bereichen wie der Automobil-, Verkehrs- und Transportindustrie, der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie bei temporären Bauwerken und im Freizeitbereich Anwendung findet. Der material- und branchenübergreifende Leichtbau ist darüber hinaus neben Ressourceneffizienzpotenzialen, der Additiven Fertigung sowie der Anwendung digitaler Verfahren bei der Technologieentwicklung eng mit einer wettbewerbsfähigen und nachhaltigen Wirtschaft 4.0 verbunden und damit auch in der Hightech- Strategie 2025 der Bundesregierung verankert [BMWI 2018]. Zudem hat das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) den Leichtbau in seiner Industriestrategie 2030 als eine der neuen Game-Changer-Technologien 1 benannt [BMWI 2019]. Im Einklang damit veröffentlichte das BMWi die Leichtbaustrategie mit Zielen und Maßnahmen für den Industriestandort Deutschland [BMWI 2021b]. Ein Überblick über die Technologiefelder, Fertigungsverfahren und die Materialien, die im Leichtbau eingesetzt werden, ist in Abb. 3 dargestellt. Abb. 3: Facetten des Leichtbaus, Quelle: angelehnt an die Darstellung der Initiative Leichtbau des BMWi, https://www.bmwi.de/Redaktion/DE/Dossier/leichtbau.html, 20.12.20 1 Game-Changer-Technologien sind Basis-Technologien, die bedeutenden volkswirtschaftlichen Einfluss aufweisen. 7

Potenzialanalyse Leichtbau Im Folgenden werden verschiedene Leichtbaustrategien erläutert. Zu benennen ist einmal der Konzeptleichtbau [LBW 2019]: Er betrachtet das Produkt als Ganzes und zielt darauf ab, ein Produkt von Grund auf komplett zu denken. Und dies bereits in der frühen Phase der Konzeption, in der noch ein großer Umfang der Kosten beeinflusst werden kann. Durch diesen Ansatz können signifikante Massereduktionspotenziale gehoben werden, ohne dabei auf teurere Materialien oder komplexere Fertigungsprozesse zurückgreifen zu müssen. Unter Materialleichtbau wird die Verwendung von Werkstoffen mit einem günstigen Verhältnis von spezifischem Gewicht (Gewicht pro Volumen) zur ausnutzbaren Festigkeit (Beanspruchbarkeit, bevor es zum Versagen kommt), zur ausnutzbaren Dehnung (bevor der Werkstoff reißt) oder zur ausnutzbaren Steifigkeit (bevor sich der Werkstoff verformt) verstanden. Ein wesentlicher Trend im Leichtbau wird der zunehmende Einsatz von kostengünstigen Werkstoffen oder Werkstoffkombinationen (hybrider Leichtbau). Diese ermöglichen einerseits die Bündelung der Vorteile der jeweiligen Komponenten, andererseits das Schaffen von neuen Eigenschaften. Beim Strukturleichtbau geht man von der Ebene der Werkstoffe sowie deren Kombination und Fügung zu Bauteilen und den aus ihnen zusammengesetzten Baugruppen bzw. Tragwerken über. So löst der Strukturleichtbau die Aufgabe, eine gegebene Last mit einem Minimum an Eigengewicht der Konstruktion unter Einhaltung einer Reihe vorgegebener Restriktionen aufzunehmen. Die Anzahl und Anordnung der Bauteile, aus denen eine tragende Struktur minimalen Gewichts gebildet wird, ist letztlich die Lösung eines Minimierungs-, d. h. Optimierungsproblems. Beim funktionsintegrierten Leichtbau können unterstützende Funktionen in Tragstrukturen integriert werden, die damit an anderer Stelle reduziert oder eingespart werden können. Ein Beispiel der Umsetzung ist das Einbringen von Sensoren und Aktoren in Faserverbundkonstruktionen. Durch Funktionsintegration fallen ergänzend Aufwendungen für das Material und die Montage weg. 4. Branchenstruktur-, Bedarfs- und Potenzialanalyse für die Region a. Branchenstrukturanalyse der Anwender und Anbieter Die regionale Wertschöpfungskette Übergeordnet wurde zunächst erfasst, zu welchem Typ die im Rahmen der Recherche identifizierten 530 Einrichtungen mit Leichtbaubezug gehören. Unterschieden wurde dabei in kleine und mittlere Unternehmen (per Definition der EU bis 249 Mitarbeiter), Großunternehmen (ab 250 Mitarbeiter), FuE-Einrichtungen/Hochschulen und Netzwerke/Verbände/Vereine. Als Vergleich wurden die im LEICHTBAUATLAS des BMWi eingetragenen Institutionen auf der Bundesebene herangezogen. Der Atlas präsentiert 657 Profile aus Deutschland 2 und damit die entsprechenden leichtbaurelevanten Kompetenzen 3 . Der LEICHT- BAUATLAS ist darüber hinaus die einzige bundeslandübergreifende Darstellung von Leichtbauakteuren, die im Rahmen dieser Analyse identifiziert werden konnte. In Summe lässt sich festhalten, dass die Akteurswelt in Berlin und Brandenburg mit 65 % bzw. 67 % gegenüber 41 % im Bundesvergleich stark mittelständisch geprägt ist (vgl. Abb. 4). Großunternehmen sind mit 19 % in Brandenburg stärker vertreten als in Berlin (11 %). 2 Stand: 20.12.2020 3 Es wurde die Annahme getroffen, dass die Auflistung im LEICHTBAUATLAS in jedem Bundesland mit Blick auf die vertretenen Organisationstypen grundsätzlich repräsentativ ist. 8

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