Wissens- und Technologietransfer als Innovationstreiber

Wissens- und Technologietransfer als Innovationstreiber

Klaus-Rainer Bräutigam€•Â€Alexander Gerybadze Herausgeber

Wissensund Technologietransfer als Innovationstreiber Mit Beispielen aus der Materialforschung

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Herausgeber Dipl.- Phys. Klaus-Rainer Bräutigam Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse Karlsruher Institut für Technologie (KIT) 76021 Karlsruhe Deutschland [email protected]

Prof. Dr. Alexander Gerybadze Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID) Universität Hohenheim 70593 Stuttgart Deutschland [email protected]

ISBN 978-3-642-16512-2â•…â•…â•…â•… e-ISBN 978-3-642-16513-9 DOI 10.1007/978-3-642-16513-9 Springer Heidelberg Dordrecht London New York Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.d-nb.de abrufbar. © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Einbandentwurf: WMXDesign GmbH, Heidelberg Gedruckt auf säurefreiem Papier Springer ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media (www.springer.com)

Vorwort

Neue Materialien sind ein wesentlicher Bestandteil hochinnovativer Technikfelder. Daher bildet die Entwicklung von neuen Materialien sowie von Technologien für deren Produktion und Verarbeitung eine wichtige Grundlage der allgemeinen Technikentwicklung. Viele Erfolge in einer Reihe von Schlüsseltechnologien – wie etwa Bio-, Energie- und Fahrzeugtechnik – wären ohne den Einsatz neuer Materialien nicht denkbar. Nur ein Teil der Neuentwicklungen in der Materialforschung kann jedoch wirtschaftlich erfolgreich eingesetzt werden. Dies ist im Regelfall dann möglich, wenn durch die Materialinnovation neue Produkte ermöglicht und durch diese wiederum neue Märkte erschlossen werden können. Neue Funktionswerkstoffe, die nur in geringen Mengen benötigt werden, finden dagegen oft keinen Hersteller, da die Aufwendungen für ihre Entwicklung hoch sind und gleichzeitig die beim Hersteller selbst stattfindende Wertschöpfung zu gering ist. Die Entwicklung neuer Werkstoffe und deren Überführung in marktfähige Produkte erfolgt in einem Prozess, dessen Erfolg wesentlich von der Qualität der Zusammenarbeit von Materialforschung, Materialherstellung und diesbezüglicher Verfahrenstechnik sowie dem Endanwender und seiner Fertigungstechnik geprägt ist. Dies führt zu einer Reihe von Forschungsfragen, welche auch die Transferkompetenz staatlich finanzierter Forschung berühren. Bei den Forscher(inne)n aus der Materialforschung selbst wächst zudem der Bedarf, sich kompetent und erfolgreich innerhalb der verschiedenen Optionen des Technologietransfers zu bewegen und dabei die eigenen Chancen und Nachteile reflektieren zu können. Der aktuelle Stand der Forschung zur Analyse dieser Innovations- und Transferprozesse bietet kaum empirische Studien, die auf der Ebene konkreten Forschungs- und Entwicklungshandelns ansetzen und die Ergebnisse dieser Analysen mit Erkenntnissen der Wissenssoziologie, Innovationsforschung und Technikfolgenabschätzung verknüpfen. Das hier vorliegende Buch versucht, dieser Situation in besonderer Weise Rechnung zu tragen, indem es Ergebnisse einer über einen längeren Zeitraum durchgeführten begleitenden Untersuchung von konkreten Transfervorhaben mit verschiedenen analytischen und theoretischen Perspektiven verbindet. In dem von der Helmholtz-Gemeinschaft e.€ V. aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds unter der Vertragsnummer SO-031 geförderten Projekt „Wissens- und v

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Vorwort

Technologietransfer in der Materialforschung – Merkmale und Bedingungen erfolgreicher Produktinnovation (InnoMat)“ wurde daher empirisch der Wissens- und Technologietransfer aus staatlich finanzierten Forschungseinrichtungen in die industrielle Anwendung untersucht. Als Beispiele dienten neun Materialforschungsprojekte aus drei Typen von Forschungsorganisationen (Fraunhofer-Institute, Technische Universitäten sowie die Helmholtz Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren). Diese Arbeiten wurden gemeinsam von Forschungspartnern der Forschungsstelle Internationales Management und Innovation der Universität Hohenheim, dem Deutschen Forschungsinstitut für Öffentliche Verwaltung Speyer, dem FraunhoferInstitut für System- und Innovationsforschung (ISI) Karlsruhe sowie dem Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) durchgeführt, wobei letztgenanntem auch die Leitung des Gesamtprojektes oblag. Transferprozesse in der Materialforschung zeichnen sich durch hohe Komplexität, die Beteiligung unterschiedlichster Akteure und lange Laufzeiten aus. Erhebungsverfahren müssen daher speziell ausgewählt und darauf abgestimmt werden. In InnoMat wurden systemanalytische Fragestellungen mit etablierten sozialwissenschaftlichen Instrumenten kombiniert. Das Forschungsdesign war explorativ und dialogisch ausgerichtet. Sowohl Materialforschungsteams als auch potentielle Anwender wurden früh in die Durchführung der Studie eingebunden. Zu den eingesetzten Forschungsverfahren gehörten unter anderem Leitfaden-Interviews, teilnehmende Beobachtungen, Workshops mit den Forschungspartnern und den Materialforschern, Dokumentenanalyse und Telefoninterviews sowie themenzentrierte Experten-Interviews. Das Kap.€1 des Buches beschreibt die Zielsetzung der Studie sowie das Projektdesign und gibt einen kurzen Überblick über die in der Studie untersuchten Transferprojekte. In Kap.€2 werden die Bedeutung der Materialforschung, deren Charakterisierung als sektorübergreifendes Forschungs- und Innovationsfeld sowie das Management von Werkstoff-Innovationsprojekten thematisiert. Darüber hinaus werden wichtige Grundlagen für die Folgekapitel des Buches gelegt. Das dritte Kapitel geht zunächst auf das Konzept der nationalen Innovationssysteme ein. Anschließend wendet es sich Aspekten des Wandels der Materialforschung und der Passförmigkeit von materialwissenschaftlichen Anforderungen an die Governance von Forschungs- und Transferprozessen und den institutionellen Strukturen des deutschen Innovationssystems zu. Kapitel€ 4 enthält eine kurze Beschreibung der neun in InnoMat beobachteten Transferprojekte aus der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.€V., aus Instituten der Fraunhofer Gesellschaft sowie aus Technischen Universitäten. Dabei wird einerseits auf die technischen Spezifika der jeweiligen Projekte als auch auf den Verlauf des Transfervorhabens eingegangen. Da mit dem Forschungsvorhaben InnoMat ein dialogischer Forschungsprozess gewählt wurde, nahm auch die Partizipation der Forschungspartner aus der Materialforschung eine besondere Rolle ein. Durch drei Interviewwellen mit jeweils neun Interviews sowie drei gemeinsamen Workshops wurden die Forschungsgruppen über einen Zeitraum von zwei Jahren beobachtet. Die Ergebnisse dieser „Beobachtung“ werden ausführlich in Kap.€ 5 dargestellt.

Vorwort

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Das Kap.€6 erörtert die Begriffe Ziele, Zielsysteme, Erfolg, Erfolgsfaktoren und Erfolgsmaße von Wissens- und Technologietransfer im Allgemeinen und anhand der Spezifika der neun in InnoMat untersuchten Transferprojekte. Um den Prozess des Wissenstransfers und des Projektmanagements in Werkstoff-Innovationsprojekten eingehend zu untersuchen, wurden aus den neun in InnoMat untersuchten Transferprojekten zwei Werkstoff-Innovationsprojekte ausgewählt, die in einem explorativen Vorgehen über etwa drei Jahre intensiv begleitet und beobachtet wurden. Im Kap.€7 erfolgt eine Beschreibung dieser Werkstoff-Innovationen, des relevanten Marktkontexts und der beteiligten Akteure sowie deren Rolle und Aktivitäten innerhalb der Kooperation. Das Kap.€ 8 geht auf die unterschiedlichen Forschungs- und Transferstrategien der großen Wissenschaftsorganisationen in der außeruniversitären Forschung Deutschlands ein. Im Kap.€ 9 wird mit Hilfe wichtiger theoretischer Grundlagen und der Darstellung sowie Visualisierung empirischer Ergebnisse ein Überblick zu Innovationsnetzwerken und Clustern im Bereich neuer Werkstoffe gegeben. Das Kap.€10 fasst dann die in den einzelnen Kapiteln dargestellten Ergebnisse zusammen und erarbeitet daraus Empfehlungen für Forscherteams, Forschungseinrichtungen, für die Forschungspolitik sowie für das Innovationsmanagement. Die Durchführung des Projekts war nur mit der engagierten Beteiligung der Wissenschaftler aus den neun untersuchten Transferprojekten möglich. Die drei Interviewwellen mit jeweils mindestens einem Interview pro Transferprojekt mit Wissenschaftlern aus den Transferprojekten sowie die drei mit Vertretern aller Transferprojekte durchgeführten Workshops lieferten dabei die empirische Datenbasis für die vorliegende Studie. Wir möchten uns daher bei den am Projekt InnoMat beteiligten Wissenschaftlern von folgenden Einrichtungen ganz herzlich bedanken: • Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des Karlsruher Instituts für Technologie, • Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.€V., Stuttgart, • Institut für Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik 1 des Forschungszentrums Jülich • Fraunhofer Institut für Chemische Technologie, Karlsruhe • Fraunhofer Institut für Silicatforschung, Würzburg • Fraunhofer Institut für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe, Dresden • Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen sowie der 3T TextilTechnologieTransfer GmbH, Aachen • Institut für Werkstoffwissenschaften – Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg • Institut für Polymer -Werkstoff- und Kunststoff-Technik der Technischen Universität Clausthal-Zellerfeld Besonderer Dank gilt Lambert Feher vom Karlsruher Institut für Technologie, der sich intensiv an der Diskussion von Konzeption und Ergebnissen des Vorhabens beteiligt hat sowie Yasmin Dorostan, die die geführten Interviews transkribiert und

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Vorwort

während eines Praktikums am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse zur Auswertung der Interviews beigetragen hat. Karlsruhe Stuttgart

Klaus-Rainer Bräutigam Alexander Gerybadze

Inhalt

1  Zur Zielsetzung der Studie und ihrem Projektdesign ��������������������������� â•… 1 Peter Hocke, Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer und Anna Schleisiek 2  B  edeutung der Materialforschung und Stand der Forschung im Bereich des Managements von   Werkstoff-Innovationsprojekten ����������������������������������尓��������������������������� â•… 17 Alexander Gerybadze, Daniel Gredel und Christopher Gresse 3  Governance des deutschen Forschungssystems ����������������������������������尓��� â•… 77 Hans-Willy Hohn 4  Anwendungsfelder ����������������������������������尓������������������������������������尓��������������� ╇ 107 Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer und Peter Hocke 5  W  ie Wissenschaftler Transferprozesse gestalten: Technologietransfer im Spannungsfeld zwischen Wissenschaft und Wirtschaft ����������������������������������尓��������������������������������� ╇ 127 Anna Schleisiek, Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer und Peter Hocke 6  Erfolg von Technologietransfer in der Materialforschung ������������������� ╇ 181 Joachim Hemer 7  F  allstudien zum Management von   Werkstoff-Innovationsprojekten ����������������������������������尓��������������������������� ╇ 207 Alexander Gerybadze, Daniel Gredel und Christopher Gresse 8  I nstitutionelle Dynamik und Persistenz im deutschen Forschungssystem ����������������������������������尓������������������������������������尓��������������� ╇ 247 Hans-Willy Hohn

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Inhalt

╇ 9  R  egionale Cluster im Bereich neuer Werkstoffe und ihre Bedeutung für die Innovationsfähigkeit von Unternehmen ���������������� ╇ 267 Alexander Gerybadze und Sylvie van Cour 10  Schlussfolgerungen und Empfehlungen ����������������������������������尓�������������� ╇ 281 Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer, Alexander Gerybadze, Daniel Gredel, Christopher Gresse, Joachim Hemer, Peter Hocke, Hans-Willy Hohn und Anna Schleisiek Anhang: Empirisches Design und Vorgehen im Rahmen   der qualitativen Sozialforschung in Kapitel 5 ����������������������������������尓������������ ╇ 303 Anna Schleisiek Bibliographie ����������������������������������尓������������������������������������尓����������������������������� ╇ 317 Sachverzeichnis ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������� ╇ 329

Autorenverzeichnis

Dipl.- Phys. Klaus-Rainer Bräutigam╇ studierte Physik an der TU Hannover und ist seit 1977 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Seine Arbeitsschwerpunkte sind systemanalytische Studien zu unterschiedlichen Technologien und technischen Verfahren und hier insbesondere deren Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), 76021 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected] Sylvie van Cour╇ ist seit Januar 2009 wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Forschungsstelle Internationales Management und Innovation der Universität Hohenheim. Sie studierte Kommunikationswissenschaften mit betriebswirtschaftlichem Schwerpunkt an der Universität Hohenheim und der Université de Nice Sophia Antipolis. Ihre Studienschwerpunkte waren insb. Internationales Management, Marketing, BWL/VWL und Public Relations. Ihre Forschungsschwerpunkte sind regionale Innovationscluster sowie die Bedeutung von Talentmigration für das Innovationsmanagement. Hierbei untersucht sie speziell die Rolle von ausländischen Hochqualifizierten in F&E-intensiven, multinationalen Unternehmen. Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID), Forschungsstelle Internationales Management und Innovation, Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, Deutschland E-Mail: [email protected] Torsten Fleischer╇ stellvertretender Leiter des Forschungsbereichs „Innovationsprozesse und Technikfolgen“ am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Studium der Physik in Berlin, ab 1991 wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Angewandte Systemanalyse des Kernforschungszentrums Karlsruhe. Seit 1995 mehrjährige Tätigkeit am Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB) in Bonn bzw. Berlin. Koordiniert seit 2003 die ITAS-Arbeiten zum Thema Nanotechnologie, unter anderem als Leiter des HGF-Projektes NanoHealth und des xi

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Autorenverzeichnis

ITAS-Teils im BMBF-Projekt NanoCare. Forschungsinteressen: Technikfolgenabschätzung und Innovationsforschung bei Neuen Materialien und Nanotechnologien sowie deren Anwendungen im Energie- und Verkehrsbereich; Methoden und Verfahren der Technikfolgenabschätzung und der Wissenschaftskommunikation. Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), 76021 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected] Prof. Dr. Alexander Gerybadze╇ Professor für Internationales Management an der Universität Hohenheim und Vorstand am Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID). Mitglied der Expertenkommission Forschung und Innovation der Bundesregierung (EFI). Studium der Wirtschaftswissenschaften und Mathematik in Heidelberg und Business Administration in Stanford. Promotion zum Dr. rer. pol. in Heidelberg. 1981–1983 VDI-Technologiezentrum Berlin. 1984–1991 Arthur D. Little International, Mitglied der Geschäftsleitung und des Europäischen Direktoriums. Aktuelle Forschungs- und Beratungsschwerpunkte zu internationalen Hightech-Strategien, zur Organisation von Forschung und Wissenstransfer und zum Management von Verbundprojekten. Einer der Anwendungsschwerpunkte liegt im Bereich der Effizienzsteigerung und Kostensenkung bei Werkstoff-Innovationsprojekten. Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID), Forschungsstelle Internationales Management und Innovation, Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, Deutschland E-Mail: [email protected] Daniel Gredel╇ ist seit 2006 wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Forschungsstelle Internationales Management und Innovation der Universität Hohenheim. Er studierte Betriebswirtschaftslehre an der Hochschule Reutlingen und der Universidad Politécnica de Valencia. Seine Forschungsschwerpunkte sind das Management von geistigem Eigentum (Intellectual Property Management), insbesondere in F&EÂ� Kooperationen, sowie der Wissens- und Technologietransfer zwischen öffentlicher Forschung und Industrie. In 2010 absolvierte er einen Aufenthalt als Gastwissenschaftler an der Haas School of Business der University of California in Berkeley. Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID), Forschungsstelle Internationales Management und Innovation, Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, Deutschland E-Mail: [email protected] Dr. Christopher Gresse╇ hat an der Forschungsstelle Internationales Management und Innovation der Universität Hohenheim in Forschungs- und Entwicklungskooperationen promoviert. Er studierte Psychologie mit den Schwerpunkten Arbeitsund Organisationspsychologie sowie Kognitionspsychologie an der Philipps-Universität Marburg und an der RWTH Aachen. Gegen Ende des Studiums war er auch als Gastwissenschaftler an der State University of New York in Binghamton tätig.

Autorenverzeichnis

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Den internationalen Aspekt des Wissenstransfers untersuchte er während eines Forschungsaufenthaltes an der University of California in Berkeley. Seine Forschungsschwerpunkte sind das Innovationsmanagement und die Organisation von technologiebezogenem Wissenstransfer. Mittlerweile arbeitet Dr. Gresse im Bereich Business Innovation in der Automobilindustrie. Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID), Forschungsstelle Internationales Management und Innovation, Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, Deutschland E-Mail: [email protected] Joachim Hemer╇ studierte Elektrotechnik und Wirtschaftsingenieurwesens an der TU Darmstadt. Abschluss 1977 als Diplom-Wirtschaftsingenieur. 1977 bis 1979 wissenschaftlicher Mitarbeiter der TU Darmstadt in einem Forschungsprojekt über die wirtschaftlichen Auswirkungen des informellen Wohnungsbaus in Entwicklungsländern. Danach 8 Monate Studienleiter Industriemarktforschung beim Marplan-Töpfer Marktforschungsinstitut, Rodgau. Seit September 1980 Mitarbeiter des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI) in Karlsruhe. Gegenwärtige Arbeitsschwerpunkte: Innovationsdienstleistungen, Förderung technologieorientierter kleiner und mittlerer Unternehmen, Gründungs- und Entwicklungsprozesse junger technologieorientierter Unternehmen, akademische Ausgründungen, Innovationsfinanzierung, Beteiligungskapitalmärkte, regionale technologiepolitische Analysen, Evaluation von Technologieförderprogrammen, wissenschaftliche Begleitung und Beratung von Projektträgern von Innovationsförderprogrammen, Instrumente der Technologie-, Innovations- und Förderpolitik, internationale Politikberatung, Technologietransfer und Zusammenarbeit Wissenschaft-Industrie. Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung, Breslauer Straße 48, 76139 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected] Dr. Peter Hocke╇ Diplompolitologe Dr. phil., „senior fellow“ am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) (früher Forschungszentrum Karlsruhe). Studium der Politischen Wissenschaft, Philosophie und Soziologie in Regensburg und Berlin, in den 1990er Jahren wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung „Öffentlichkeit und soziale Bewegungen“ am Wissenschaftszentrum Berlin, seit 2001 aktiv in der problemorientierten Forschung und der Politikberatung am ITAS, seit 2005 Leiter des Redaktionsteams der Zeitschrift „Technikfolgenabschätzung – Theorie und Praxis“ und seit 2008 wissenschaftliche Moderation im Bereich der nuklearen Entsorgung. Forschungsinteressen: Soziale und politische Konflikte beim Einsatz von Technologien, die Endlagerung nuklearer Abfälle, Expertenhandeln und Neue Materialien im Kontext der Technikfolgenabschätzung. Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), 76021 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected]

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Autorenverzeichnis

PD Dr. Hans-Willy Hohn╇ geb. 1953, Privatdozent an der Fakultät für Soziologie, Dr. rer. soc., Studium der Soziologie, Diplom, Promotion und Habilitation an der Universität Bielefeld. Von 1980 bis 1985 wissenschaftlicher Mitarbeiter am Internationalen Institut für Management und Verwaltung/Arbeitsmarktpolitik, Wissenschaftszentrum Berlin für Sozialforschung (WZB). 1985 bis 1986 Assistent am Lehrstuhl für Soziologie der wirtschaftswissenschaftlichen Fakultät der Universität Münster. Von 1987 bis 2002 wissenschaftlicher Mitarbeit und Projektleiter am Max-Planck-Institut für Gesellschaftsforschung Köln. Seit 2002 Senior Researcher am Deutschen Forschungsinstitut für Öffentliche Verwaltung Speyer. Tätigkeitsschwerpunkte: Soziologie der Zeit, Arbeitsmarktpolitik, Industrielle Beziehungen, Theorie und Empirie des kooperativen Föderalismus, Globalisierung und die Entwicklung nationaler Innovationssysteme. Deutsches Forschungsinstitut für öffentliche Verwaltung Speyer, Freiherr-vomStein-Straße 2, 67346 Speyer, Deutschland E-Mail: [email protected] Anna Schleisiek╇ Doktorandin am Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Studium der Soziologie (Diplom) mit den Wahlpflichtfächern Politikwissenschaft und Statistik an der Freien Universität Berlin (1998–2005). Wissenschaftliche Mitarbeiterin am ITAS mit Schwerpunkten in Wissenschaftsforschung und qualitativer Sozialforschung (2006–2009). Bereitet eine Dissertation zur Einführung ökonomischer Prinzipien in die wissenschaftliche Praxis vor. Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), 76021 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected]

Kapitel 1

Zur Zielsetzung der Studie und ihrem Projektdesign Peter Hocke, Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer und Anna Schleisiek

Inhalt 1.1â•…Einleitung ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓�����������������╅ 2 1.2â•…Technologietransfer ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓��╅ 3 1.3â•…Zum Projekt ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓�������������╅ 7 1.4â•…Zu den Heimatorganisationen der untersuchten Materialforscher ����������������������������������尓���╅ 9 1.5â•…Projektmodule und „dialogischer Forschungsprozess“ ����������������������������������尓�������������������╇ 11 Literatur ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓�����������������������������╇ 15

Zusammenfassung╇ Materialwissenschaften, Materialentwicklung und Werkstofftechniken werden weithin als Fundament für die allgemeine Technikentwicklung gesehen, da sie Basisinnovationen und die Anwendung von neuen Technologien in nahezu allen Bereichen moderner Volkswirtschaften überhaupt erst ermöglichen. In diesem einleitenden Kapitel wird zunächst auf die Rolle der öffentlichen Forschungsförderung im Bereich der Materialforschung und Werkstofftechnik eingegangen. Anschließend wird die Bedeutung des Begriffs „Technologietransfer“ erläutert. Die in den weiteren Kapiteln ausführlich dargestellte Studie beruht in ihren Kernelementen auf eigenen empirischen Erhebungen und Recherchen. Ausgangspunkt der Studie, deren Zielsetzung und konzeptionelles Design skizziert wird, sind dabei Transfervorhaben und -projekte, die sich an neun verschiedenen Forschungseinrichtungen aus der Fraunhofer-Gesellschaft, der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren sowie der Technischen Universitäten der Herausforderung stellten, Transfervorhaben im Feld neuer Materialien erfolgreich umzusetzen.

P. Hocke () Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), 76021 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected] K.-R. Bräutigam, A. Gerybadze (Hrsg.), Wissens- und Technologietransfer als Innovationstreiber, DOI 10.1007/978-3-642-16513-9_1, ©Â€Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

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1.1  Einleitung Techniken zur Herstellung und Verarbeitung neuer Werkstoffe können als Schlüsseltechnologien für innovationsorientierte Industriegesellschaften gelten. Materialwissenschaften, Materialentwicklung und Werkstofftechniken werden weithin als Fundament für die allgemeine Technikentwicklung gesehen, da sie Basisinnovationen und die Anwendung von neuen Technologien in nahezu allen Bereichen moderner Volkswirtschaften überhaupt erst ermöglichen. In vielen Fällen hängen Innovationen in produktbezogenen Technikfeldern entscheidend davon ab, dass Materialien mit den erforderlichen Eigenschaften entwickelt werden und für Endprodukthersteller verfügbar sind. In diesem Sinne sind Neue Materialen und Werkstofftechniken1 ermöglichende Techniken („enabling technologies“) für andere Technikfelder und damit eine wichtige Voraussetzung für Innovationsfähigkeit und Wirtschaftskraft. So ist beispielsweise die moderne Informations- und Kommunikationstechnik undenkbar ohne die Fähigkeit, das Halbleitermaterial Silizium in geeigneter Form herzustellen und zu bearbeiten. Aber auch für eher traditionelle Branchen wie die Automobilindustrie spielen neue Werkstoffe wie moderne Stähle – und in Zukunft möglicherweise auch in größerem Umfang Verbundmaterialien – eine wichtige Rolle zur Herstellung innovativer Produkte. Die Bedeutung wird auch durch zwei volkswirtschaftliche Kennziffern ausgedrückt: Nach einer Studie der Deutschen Akademie für Technikwissenschaften („Acatech“) erzielen die wichtigsten werkstoffbasierten Branchen in Deutschland einen jährlichen Umsatz von nahezu 1€Billion€€ und beschäftigen rund 5€Mio. Menschen (Acatech 2008). Dieser Tatsache trägt auch die öffentliche Forschungsförderung Rechnung. Materialforschung und Werkstofftechnik werden durch verschiedene Institutionen sowohl im Rahmen der institutionellen Förderung als auch der Projektfinanzierung unterstützt. Eine eigenständige Förderung der Materialforschung im Rahmen von Förderprogrammen findet durch die Bundesregierung seit den späten 1960er Jahren statt. Die in dieser ersten Phase gewonnenen Ansätze und Erfahrungen zur staatlichen Förderung im Bereich der Material- und Werkstofftechnologien wurden ab 1975 fortgeführt durch eine Förderung im Rahmen des Programms „Rohstoffforschung“, in dem ein zunehmendes Spektrum an Arbeiten aus dem Bereich Rohstoffe und deren industrieller Verwendung sowie der Material- und Werkstofftechnologien gefördert wurde. Ende der siebziger Jahre des letzten Jahrhunderts erfolgte eine Ausweitung der Förderung auf weitere Werkstoffgruppen im Bereich Eisen und Stahl, bevor die unterschiedlichen Ansätze aus dieser Zeit kritisch untersucht und ab 1985 im Programm Materialforschung (1985–1994) zusammengeführt wurden (Dörfler 2003). Dieses Programm formuliert erstmals ein Rahmenprogramm, in dem die gesamte allgemeine Werkstoffforschungsförderung abgedeckt und zusammengefasst ist. In seinem Zentrum stehen Werkstoffe mit einem besonders hohen Innovationspotenzial, die in einzelnen Werkstoffgruppen zusammengefasst 1╇ Unter Werkstofftechniken sind die Prozesstechniken zu verstehen, die zur Herstellung und Verarbeitung neuer Materialien benötigt werden.

1â•… Zur Zielsetzung der Studie und ihrem Projektdesign

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(keramische, polymere und metallische sowie Verbundwerkstoffe) und die mit jeweils spezifischen Teilzielen schwerpunktmäßig gefördert wurden.2 Eine erneute Neuausrichtung erfuhr die Förderung ab 1994 mit dem Programm MaTech. Darin ist die Förderung von Projekten nicht mehr von der Werkstoffgruppe, sondern von der Anwendungsseite der Werkstoffe für „Schlüsseltechnologien des 21. Jahrhunderts“ (BMFT 1994) in bestimmten industriellen Anwendungsfeldern (Informationstechnik, Verkehrstechnik, Energietechnik, Medizintechnik, Fertigungstechnik sowie neue Felder und Querschnittstechniken) abhängig. Das aktuelle, 2003 vorgestellte Rahmenprogramm der Bundesförderung „Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft – WING“ will die bisher vorliegenden guten Erfahrungen mit der anwendungsorientierten Ausrichtung der Projekte, den geschaffenen Verbundstrukturen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft sowie der Integration von Kleinen und Mittleren Unternehmen (KMU) in den Innovationsprozess nutzen und darüber hinaus die Multidisziplinarität steigern, indem man die für eine erfolgreiche Werkstoffentwicklung relevanten Wissenschaftsdisziplinen und Technologien möglichst auf Projektebene miteinander vernetzt (BMBF 2003). Dabei soll das Programm inhaltlich offener, am gesellschaftlichen Bedarf orientiert und mit flexibleren Handlungsfeldern ausgestaltet sein. Insbesondere den jüngeren Rahmenprogrammen zur Forschungsförderung im Werkstoffbereich ist eine starke Anwendungsorientierung sowie ein deutliches Bekenntnis zu wirtschaftspolitischen Förderzielen wie die Stärkung der Innovationskraft von Unternehmen (WING) oder die Erarbeitung günstiger nationaler Technologiepositionen (MaTech) gemeinsam. Darum wird in ihnen dem Transfer von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen (F&E-Ergebnissen) in die industrielle Anwendung eine Schlüsselrolle zugewiesen.

1.2  Technologietransfer Erfolgreicher Technologietransfer kann insbesondere in diesem Zusammenhang als ein wichtiger Stimulus für innovationsorientierte Industriegesellschaften betrachtet werden. Gerade in Zeiten wirtschaftlicher Krisen wird der Stellenwert, den industrielle Innovationen für wirtschaftliche Konkurrenzfähigkeit und Stabilität besitzen, besonders deutlich. Diese Bedeutung äußert sich nicht nur in politischen Bekundungen und forschungspolitischen Programmen, sondern auch in der Forschungsliteratur. Bevor das entsprechend entwickelte Projektdesign näher beschrieben wird, muss der Schlüsselbegriff des Technologietransfers etwas näher beleuchtet werden. Seit den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts hat der Begriff „Technologietransfer“ Einzug in das Vokabular der deutschsprachigen Wirtschafts- und Ingenieurwissenschaften gehalten. Wurde er in den frühen Jahren hauptsächlich im Zusammenhang mit dem Export von technologischem Wissen in Entwicklungsländer sowie in Bezug auf die Übertragung von Technologien aus deutschen Unternehmen 2╇

Zur Evaluation dieses Programms siehe Braun et€al. (1993).

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in deren ausländische Produktionsstätten verwendet (Walter 2003), beschreibt er heute in erster Linie die Überführung von Technologien aus (in der Regel öffentlich geförderten) Forschungseinrichtungen in die Wirtschaft. In diesem Sinne soll er auch in der hier vorgelegten Arbeit verstanden werden. Folgt man den synoptischen Darstellungen in der Literatur, so ist der Begriff nicht eindeutig festgelegt. Was genau unter „Technologietransfer“ zu verstehen ist und mit welcher theoretischen und analytischen Rahmung das jeweilig angesprochene Konzept verbunden wird, erfreut sich in der breiten Literaturdiskussion durchaus einer gewissen Pluralität.3 Der kleinste gemeinsame Nenner ist wohl, dass allen Beschreibungen eine Perspektive gemeinsam ist, Technologietransfer als einen Teil eines umfassenderen Innovationsprozesses zu sehen. Dieser prozessualen Sichtweise wohnt auch inne, Technologietransfer als ein Mittel zu begreifen, wissenschaftliches und technologisches Wissen in technisch-wirtschaftlich verwertbare Anwendungen zu überführen. Festzuhalten ist in diesem Kontext jedoch, dass nach Corsten Technologietransfer als „planvoller, zeitlich limitierter und freiwilliger Prozess der Übertragung einer Technologie“ betrachtet werden kann (Corsten 1982, S.€11).4 Lange Zeit wurden im klassischen Verständnis Innovationsprozesse als eine Kette sequentiell aufeinander folgender Phasen verstanden. Diese linearen Modelle beginnen mit einer Phase der Grundlagenforschung, die den Ausgangspunkt jeglicher Innovation bildet. Darauf folgen die Phasen der angewandten Forschung, der (Produkt-)Entwicklung und der Produktion, die schließlich in die Vermarktung (Diffusion5) der Innovation münden. Diese Auffassungen haben die frühe Transferforschung geprägt, und sie wirken teilweise bis heute nach. Die lineare Perspektive auf den Innovationsprozess – wie auch auf den Technologietransfer – wurde in Teilen der Innovationsforschung durch ein komplexeres Modell abgelöst. So beschreibt Rogers Technologietransfer als bidirektionalen Austauschprozess und hält fest: Technology transfer is the exchange of technical information between the R&D workers who create a technological information and the users of the new idea. The conventional conception of technology transfer is that it is a process through which the results of basic 3╇ Barry Bozeman fasst dies in seinem ausführlichen Übersichtsartikel – ein wenig launisch – wie folgt zusammen: „In the study of technology transfer, the neophyte and the veteran researcher are easily distinguished. The neophyte is the one who is not confused. Anyone studying technology transfer understands just how complicated it can be. First, putting a boundary on ‚the technology‘ is not so easy. Second, outlining the technology transfer process is virtually impossible because there are so many concurrent processes. Third, measuring the impacts of transferred technology challenges scholars and evaluators, requiring them to reach deep down into their research technique kit bag.“ (Bozeman 2000) 4╇ Dieser Transfer dient nach Corsten der „Reduzierung der Diskrepanz zwischen potenziellem und aktuellem Nutzungsgrad einer Technologie, die beim Technologienehmer häufig mit organisatorischen und/oder technologischen Veränderungen einher geht“ (Corsten 1982, S.€11). Dies können Veränderungen sein, die auch industrielle Anwender vor Herausforderungen stellen, die häufig und gerade unter Marktbedingungen nicht einfach umzusetzen sind. 5╇ Der Begriff der Diffusion von Innovationen wird in der Innovationsforschung auch breiter verwendet, was regelmäßig zu begrifflichen Missverständnissen führt.

1â•… Zur Zielsetzung der Studie und ihrem Projektdesign

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and applied research are put into use. This view implies that technology transfer is a oneway process, usually from university-based basic researchers to individuals in private companies who develop and commercialize the technological innovation. Further, in this traditional and limited view of technology transfer, the technology is seen mainly as hardware technology, a physical product (…). Even when a technology moves in one direction, such as from university or a federal R&D lab to a private company, the two or more parties must participate in a series of communication exchanges as they seek to establish a mutual understanding about the meaning of the technology. (Rogers 1995, S.€141)

Gibson und Rogers (1994) unterscheiden drei unterschiedliche Ebenen (oder Grade) des Technologietransfers: 1. Wissen: Hier erfährt der Rezeptor (der „Empfänger“ im Prozess des Technologietransfers) von einer technischen Innovation und der dahinter stehenden neuen Idee (beispielsweise im Zuge der Medienberichterstattung). 2. Anwendung: Dabei hat der Rezeptor die Innovation in seine Organisation eingeführt. 3. Kommerzialisierung: Hier ist die Innovation in ein Produkt überführt worden, das auf dem Markt angeboten wird. Kommerzialisierung ist von den Dreien der komplexeste und voraussetzungsvollste Teil des Transferprozesses. Er erfordert die größere Zeit und umfangreiche Ressourcen. Auch der kommunikative Aufwand zwischen den am Transfer Beteiligten ist deutlich höher als bei den beiden anderen Ebenen. Gerybadze, Gredel und Gresse weisen in diesem Kontext darauf hin, dass die Kommerzialisierung von Werkstoff-Innovationen einen strukturierten Synchronisierungsprozess zwischen Marktbedürfnissen und potentiellen Anwendungsfeldern sowie den durch eine Werkstoff-Innovation ausgelösten technischen Möglichkeiten erfordert (Gerybadze et€al. 2010). Rogers resümiert wie folgt: These three degrees of technology transfer have often not been recognized in the past, with the result that thinking and writing about technology transfer have been confusing. Scholars who study technology transfer agree, however, that this process often fails. Technology transfer is very difficult, in part because we have underestimated just how much effort is required for it to occur. (Rogers 1995, S.€142)

Moderne Innovationsforschung begreift Technologietransfer als Interaktions- oder Austauschprozess, der die Übertragung von technischem Wissen in die kommerzielle Nutzung zum Ziel hat. Nach Walter werden unter „Technologietransfer wertorientierte, planvolle und zeitlich limitierte Austauschprozesse zwischen Organisationen verstanden, welche die Übertragung von Technologien aus ihrer wissenschaftlichen Basis in wirtschaftliche Anwendungen zum Ziel haben“ (Walter 2003, S.€16). Auch bei der Beschreibung des Austauschgegenstandes hat eine Begriffserweiterung stattgefunden. Während der Begriff „Technik“ im Allgemeinen nützliche Artefakte, deren Produktion sowie die Handhabung der Methode, ein Ergebnis zu erzielen, umfasst, schließt der Begriff neben dem manifesten Materiellen explizit auch als zweites die schwieriger zu fassende Komponente des „Wissens“ mit ein. Wissen ist dabei zu verstehen als all die immateriellen Komponenten, die zur Konzeption, Produktion und Nutzung von Technik sowie deren Weiterentwicklung und

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Anpassung erforderlich sind; häufig handelt es sich dabei auch um „tacit knowledge“, das eng an Personen und Arbeitsgruppen gebunden ist und nicht-verschriftetes Erfahrungswissen einschließt. Da moderne Technik aber – so Schmoch – wesentlich auf neuem Wissen beruht, ist eine Differenzierung zwischen Technik und Technologie kaum noch möglich. Für den Technologietransfer bedeute dieses Verständnis in jedem Fall, dass der Transfer sowohl von Artefakten als auch von anwendungsorientiertem Wissen inkl. seiner taziten Komponenten gemeint sein muss (Schmoch 2001, S.€ 4). Entsprechend erscheint es wichtig, bei der Analyse von innovationsorientierten Transferprozessen immer sowohl auf die Ebene der zu transferierenden Artefakte als auch auf die der zu übermittelnden Wissenskomponenten zu achten. Diese Sichtweise hat auch Einzug gehalten in die aktuellen Empfehlungen des Wissenschaftsrats zur Interaktion zwischen Wissenschaft und Wirtschaft. Der Text liefert zwar keine explizite Definition, legt aber nahe, dass das Gremium Technologietransfer in engem Zusammenhang mit Wissenstransfer sieht, daher konsequent von Wissens- und Technologietransfer spricht und darunter „wechselseitigen Wissensfluss zwischen Akteuren aus Wissenschaft und Wirtschaft“ sowie den „Austausch zwischen Wissenschaft und Wirtschaft (…) durch vielfältige Kanäle, die sich in ihrer Bedeutung sowohl für die einzelnen Einrichtungsformen der Wissenschaftslandschaft in Deutschland als auch für verschiedene wissenschaftliche Disziplinen unterscheiden“, versteht (Wissenschaftsrat 2007, S.€9). Unter den vielen möglichen Formen solcher Interaktionen gelten dem Wissenschaftsrat die folgenden als wesentlich: kooperative Forschung, An-Institute, Stiftungsprofessuren, gemeinsame Forschungseinrichtungen, Auftragsforschung und -entwicklung, Cluster, Patente und Lizenzen, Spin-offs, personengebundener Transfer und informelle Beziehungen (Wissenschaftsrat 2007, S.€34€ff.).6 Zugleich formuliert der Rat auch Warnungen an möglicherweise überbordende Erwartungen: Einerseits bestätigt er, dass die Beziehung von Wissenschaft und Wirtschaft enger geworden sei und sich gleichzeitig zu einem wichtigen Politikfeld entwickelt habe. Diese deutliche Annäherung zwischen Wissenschaft und Wirtschaft über die vergangenen Jahrzehnte dürfe jedoch nicht dazu führen, dass sie deckungsgleich würden. Wissenschaft und Wirtschaft fußen „auf der Unterschiedlichkeit dieser beiden gesellschaftlichen Bereiche. Gerade durch die Verschiedenheit werden an den Schnittstellen von Wissenschaft und Wirtschaft kreative Potentiale freigesetzt …“ (Wissenschaftsrat 2007, S.€11€f.). Auf der anderen Seite seien es aber gerade diese Unterschiede, die mitunter zu „Missverständnissen und falschen Erwartungen“ führen und produktive Interaktionen verhindern können. „Das Ziel nachhaltiger Innovationspolitik muss es daher sein, die Austauschprozesse zwischen Wissenschaft und Wirtschaft zu fördern, ohne dabei die Prinzipien und Handlungslogiken der beiden Bereiche zu vereinheitlichen.“ (ebd.)

6╇ Schmoch führt als weitere wichtige Interaktionsformen noch Publikationsaustausch, Konferenzen und Workshops, Personalvermittlung, Diplom- und Doktorarbeiten, die Ausrichtung von Seminaren und die industrienahe Gremientätigkeit an (Schmoch 2003, S.€262€ff.).

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1.3  Zum Projekt Das Projekt „Wissens- und Technologietransfer in der Materialforschung – Merkmale und Bedingungen erfolgreicher Produktinnovation (kurz: InnoMat)“ wird geprägt von der Fragestellung nach Merkmalen erfolgreichen Wissens- und Technologietransfers zwischen Materialforschungsteams aus öffentlich finanzierten Forschungseinrichtungen und Anwendern in Unternehmen, die für die Entwicklung innovativer Produkte und Verfahren die Verantwortung übernehmen. Die Anwender in Unternehmen entscheiden in diesen Prozessen sowohl darüber, ob Entwicklungsergebnisse in die unternehmensinterne F&E-Praxis aufgenommen werden als auch darüber, ob Entwicklungen Erfolg versprechender Neuer Materialen bis zur Produktreife fortgeführt werden. Gegenstand der Untersuchung sind sowohl neue Materialien („advanced materials“) als auch Techniken und Verfahren für ihre Herstellung und Verarbeitung. Viele Erfolge, insbesondere solche im Feld der Schlüsseltechnologien, wären nicht ohne die Innovationskapazität der Materialforschung erreicht worden. Ein Ziel von InnoMat ist daher auch, am Beispiel von Projekten in der Materialforschung Erfolgsfaktoren für die Entwicklung von innovativen Produkten herauszuarbeiten. Dabei wurde in InnoMat sowohl auf empirischer als auch auf analytisch-konzeptioneller Ebene ein neuer Ansatz gewählt, der das Handeln von Forscherteams wie auch ihre Kontextstrukturen berücksichtigt. Die dabei entstehenden Ergebnisse werden in die relevanten fachlichen Diskussionen eingebunden, die sich dieser breiten Fragestellung annehmen. Der gewählte Ansatz ist ein mikrosoziologischer, bei dem die Akteure und ihre Transfervorhaben analytisch in den Mittelpunkt des Interesses gerückt werden. Bei der Systematisierung der Beobachtungen werden auf der empirischen Ebene Ergebnisse der Wissenssoziologie, der wirtschaftswissenschaftlichen Forschung und der Managementdiskussion ebenso berücksichtigt wie die Resultate der Innovationstheorie und der Studien zu Technologie- und Wissenstransfer. InnoMat deckt dabei nicht alle Interaktionsformen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft in ihrer Breite ab, sondern konzentriert sich auf solche, die im empirischen Modul repräsentiert sind. Auch wenn insbesondere in der in Deutschland geführten Diskussion über Technologietransfer und Forschungspolitik die (manchmal nur vermeintlich) vorhandenen Defizite des deutschen Forschungssystems thematisiert werden, muss folgendes Grundproblem berücksichtigt werden: Große Unternehmen können aufgrund ihrer Ressourcenbasis die zeit- und kostenintensive Entwicklung neuer Materialien für die Herstellung neuer Produkte oder die Entwicklung neuer Verfahrenstechniken in den F&E-Abteilungen des Unternehmens selbst durchführen; im Erfolgsfall können die bei der erfolgreichen Vermarktung erwirtschafteten Überschüsse wiederum genutzt werden, um die F&E-Kosten unternehmensintern zu refinanzieren. Gerade im Vergleich zu KMU besitzen Großunternehmen dabei die Möglichkeit, Prozesse der Refinanzierung flexibler zu handhaben oder diese auch bei ausreichenden Marktchancen zu „strecken“, wenn nicht gar in Vorleistung zu treten. Für produktionsnahe KMU, die ebenso in vielen Fällen von neuen Materialien abhängig sind, sind die Spielräume meist deutlich geringer (u.€ a. wegen der dünneren Kapitaldecke). Da KMU eine wichtige Säule der deutschen Wirtschaft sind und

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die deutsche Materialforschung als ein aussichtsreiches Themenfeld einzustufen ist, wird immer wieder die Forderung nach einer Intensivierung und verstärkten Steuerung der Wissens- und Technologietransfer-Aktivitäten zwischen staatlichen Forschungseinrichtungen und innovationsorientierten Unternehmen laut. Die Hightech-Strategie der Bundesregierung ist in diesen Kontext einzuordnen.7 Auch bei den Technischen Universitäten (TU), der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF) und der Fraunhofer-Gesellschaft (FhG) werden die Bemühungen intensiviert, beim Technologietransfer die Erfolge zu steigern und neue Forschungskooperationen zu befördern, die wegen ihrer Qualität langfristige Erfolge auch in der Materialforschung ermöglichen. Ein Beispiel dafür sind die Forschungen im Bereich nanoskaliger Materialien, die als äußerst Erfolg versprechend eingestuft werden. Da der Transfer neuer Materialien generell nur gelingen kann, wenn eine hochwertige und vertrauensvolle Kooperation zwischen Materialforschern, Materialherstellern, Anwendern, aber auch den Spezialisten aus der anzupassenden Verfahrenstechnik, hergestellt werden kann und da die oft sehr langen Entwicklungszeiten (bis zur Marktgängigkeit und entsprechenden Gewinnen) Ausdruck eines sehr vielschichtigen und komplexen Prozesses sind, stellt sich auf der analytischen Ebene die Frage, ob ausreichende „Transferkompetenzen“ auf allen beteiligten Seiten vorhanden sind. Auf Seiten der Materialforschung müssen Forschungsgruppen die aktuellen Herausforderungen bei der Wissensgenese antizipieren können und ihre Aufarbeitung sowohl bei der Grundlagenforschung als auch in ihren primär anwendungsorientierten Forschungssegmenten entsprechend vorbereiten, um dann bei unternehmerischen Anfragen zielgenau zuarbeiten zu können. Bei den nachfragenden Unternehmen müssen nicht nur Entwicklungspotenziale, sondern auch der Wissensstand zu den „angedachten“ neuen Materialien angemessen berücksichtigt werden, und bei den intermediären Einrichtungen (z.€B. den Transferabteilungen in Großforschungseinrichtungen und Universitäten) müssen die Randbedingungen realistisch kalkuliert werden, bevor die allseits gewünschten win-win-Situationen vorbereitet und organisiert werden können. In dieser Studie, die in ihren Kernelementen auf eigenen empirischen Erhebungen und Recherchen beruht, wird der Ausgangspunkt auf Transfervorhaben und -projekte gerichtet, die sich an neun verschiedenen Forschungseinrichtungen der Herausforderung stellten, Transfervorhaben im Feld neuer Materialien erfolgreich umzusetzen. Dabei waren sie nicht nur durch ihre Heimatorganisationen (FhG, HGF, TUs), also auf der Makroebene in sehr unterschiedliche Settings und „Möglichkeitsräume“ (rechtlich, institutionell-organisatorisch etc.) eingebettet. Sie gingen jeweils auf ihre Art und vor dem Hintergrund ihrer lokalen Bedingungen (Ausstattung von Laboren, Personal etc.) auf die anvisierten Ziele ausgesprochen engagiert und professionell zu; allerdings konnte auch beobachtet werden, dass sie sich auf der strategischen Ebene in überraschender Weise ausgesprochen unterschiedlich verhielten.

7╇

Zur Hightech-Strategie der Bundesregierung siehe BMBF (2006) und BMBF (2009).

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Was die Ausgangsbedingungen in den drei verschiedenen institutionellen Typen von Heimatorganisationen (FhG, HGF, TU) waren, wird im folgenden Kapitel ebenso skizziert wie die Eingrenzung und Bestimmung all der Aktivitäten, die dem Technologietransfer zuzuschlagen sind. In diesem Zusammenhang werden auch einige theoretisch-konzeptionelle Bestimmungen eingeführt und in den dafür wichtigen Forschungskontext gestellt sowie die empirische Vorgehensweise skizziert.

1.4  Z  u den Heimatorganisationen der untersuchten Materialforscher Die drei Typen von Heimatorganisationen, aus denen jeweils drei Materialforschungsteams stammen, die näher befragt und über zweieinhalb Jahre begleitet wurden, werden in der Forschungsliteratur sehr unterschiedlich eingeschätzt. In Anlehnung an eine Studie von Schmoch et€al. zeichnen sich Technische Universitäten (TUs) dadurch aus, dass sie vor allem bei F&E-Kooperationen, die sich über mittlere oder längere Zeiträume erstrecken, ihre Stärken entwickeln (Schmoch et€al. 2001, S.€XVII). Die Fraunhofer-Gesellschaft (FhG) wird demgegenüber als ein zentrales und effizientes Element des deutschen Transfersystems eingestuft, das in besonderer Weise die Modernisierung der deutschen Wirtschaft unterstützt (Schmoch et€al. 2001, S.€XIX). Bei aller Heterogenität, die für die Helmholtz-Gemeinschaft (HGF) festgestellt wird, diagnostizieren Schmoch et€al., dass die HGF-Zentren vorrangig auf Spin-off-Modelle ausgerichtet sind. Das bedeute, dass es eine aktive und sehr kompetente Suche nach Industriepartnern gäbe, die die Verwertung der mehr oder weniger zufälligen Forschungsergebnisse der HGF übernehmen (Schmoch et€ al. 2001, S.€ XXIII). Eingedenk der internen Restrukturierung, die die HGF in den letzten Jahren vollzog, sowie der Einführung der „Programmorientierten Förderung“ als HGF-Steuerungsinstrument, das Instrumente des Wettbewerbs zwischen den Forschungsbereichen in den verschiedenen HGF-Zentren einzuführen versucht, fand eine Öffnung dieser Dachorganisation der Großforschungszentren statt; diese Öffnung kann als tendenzieller Abschied vom Spin-off-Modell interpretiert werden. Ob es dadurch bereits zu einer Verschiebung des oben beschriebenen HGF-Transfermodus und evtl. neuen Konkurrenzen zwischen den genannten Forschungsorganisationen kommt, gehört zu den empirisch offenen Fragen, denen in InnoMat nachgegangen wird. Gleichzeitig ist zu klären, ob und inwiefern diese Unterschiede auch für die Materialforschung in den drei verschiedenen untersuchten Heimatorganisationen gelten. Nach dem Diskussionsstand in der Literatur müssten gerade in dynamischen F&E-Feldern wie der Materialforschung Vernetzungsaktivitäten zwischen Forschungseinrichtungen und innovativen Unternehmen eine besondere Rolle spielen (Rammert 1997). Wenn „Erfolg“ im Technologietransfer das entscheidende Kriterium ist, dann muss weiterhin danach gefragt werden, wie diese Netzwerke im Einzelfall beschaffen und wie sie mit den „innovative environments“ (Castells 1996) verbunden sind.

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Die empirischen Beobachtungen und die dabei eingesetzten Schlüsseltheoreme, die bei der Untersuchung konkreten Transferhandelns (hier aus der Materialforschung) in der vorliegenden Literatur als Forschungsstand vorzufinden sind, nehmen hauptsächlich die Makroebene in den Blick. Nach Ruud Smits besteht das Ziel der Analysen von einzelnen Innovationsprozessen einerseits darin, die mit ihnen einhergehenden sozio-technischen Prozesse besser zu verstehen; das bedeutet, dass eine konkrete Produktinnovation untersucht wird und mit den bei ihrer Vorbereitung und Einführung stattfindenden Interaktionen zwischen Technikentwickler und Anwender in Verbindung gesetzt wird; über dieses (Einzel-)Fall orientierte Vorgehen werden dann allgemeine Merkmale von Transferprozessen identifiziert (Smits 2002, S.€ 875). Die Alternative zu dieser ersten Forschungsstrategie fragt dagegen pointiert nach den „Innovationssystemen“, also mesotheoretischen Konstellationen, ihren Organisationsformen und der Entwicklung neuer institutioneller Transfermuster, die im Fall ihrer stabilen Institutionalisierung in besonderer Weise innovativ sein könnten. Zum Zeitpunkt der Planung dieser Untersuchung musste davon ausgegangen werden, dass für die deutsche Forschungslandschaft zusätzlich die Beobachtung von Schmoch zutrifft, dass systematische, multi-dimensionale und interdisziplinäre Studien über Transferpraxis und Erfolge der öffentlich finanzierten Forschung selten sind.8 Vor allem von niederländischen Kollegen wie Ruud Smits wird der innovationstheoretische Ansatz vertreten, dass der tief greifende Wandel von Innovationsprozessen unter Bedingungen beschleunigter Technisierung und Prozessen globalisierter Wertschöpfungsketten auch substantielle Veränderungen der Transferprozesse in etablierten bedeutsamen F&E-Feldern (insbesondere bei Schlüsseltechnologien wie der Materialforschung) hervorbringt. Mit welchem Ertrag dieser Ansatz verbunden ist, wäre genauer zu bestimmen. Ob allerdings die angenommenen starken und grundsätzlichen Veränderungen der Transfermodi tatsächlich mit den Erwartungen an Erfolg versprechende Innovationsprozesse kompatibel sind, ist noch als empirisch offene Frage zu behandeln. Sicher ist zutreffend, dass sich die Abnehmer dieser Entwicklungen (die „Anwender“) mit Verschiebungen der ökonomischen Ordnungen, aber auch der „Wissensordnungen“, aktiv auseinandersetzen müssen. Auch ist einzuräumen, dass die Grenzen zwischen Subsektoren (wie dem industriellen Subsektor und dem der Dienstleistungen) aufbrechen und neue Wissensordnungen zwischen Wissenschaft und Wirtschaft sich nicht nur bei der Wissensgenese durchsetzen9; ob sie aber auch die Organisation, die Qualität und die Zeitdauer von Kooperationen zwischen Wissenschaft und industriellem Anwender auf neue Beine stellen, verdient näherer Prüfung. Bei dem hier eingesetzten Verfahren, das nicht allein die Ergebnisse des Transfers (Erfolg oder Misserfolg), sondern auch den Input der Akteure betont, ist zu bedenken, 8╇ Die Vorbereitungen für das Projekt begannen bereits 2003/2004 und orientierten sich früh auf die Suche nach Materialforschungsteams, die bereit waren, sich über einen Zeitraum von rund zwei Jahren begleiten zu lassen. Realisiert werden konnte dieses Vorhaben erst 2005/2006 und gewann auch zu diesem Zeitpunkt erst seine empirische Gestalt (siehe dazu Bräutigam und Fleischer 2006). 9╇ Zum Konzept der Wissensordnungen und ihrer Relevanz im Kontext von Innovation siehe Wehling (2004) und Rammert (2003).

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dass Institutionen generell, aber natürlich auch Forschungsorganisationen, „Routinen“ besitzen. Da mit Malerba unter diesen Routinen allgemeine Verhaltensweisen, etablierte Praktiken (informell, manchmal aber auch formell), normierte Regeln und Verfahren sowie auf der Mikroebene liegende Standards zu verstehen sind, ist davon auszugehen, dass sie sowohl für einzelne Materialforscher-Teams, aber auch für deren potentielle Anwender und deren Interaktionen mit den Materialforschern meist „steuernd“ wirken (Malerba 2002). Entsprechend galt es, ein forschungsleitendes Verfahren mit einer entsprechenden Konzeptionalisierung zu entwickeln, das diesen Routinen nachspürt und sie an den untersuchten Fällen rekonstruierbar macht.

1.5  Projektmodule und „dialogischer Forschungsprozess“ Wenn Erfolgsbedingungen für Technologietransfer reflektiert werden sollen, bieten sich verschiedene Herangehensweisen an. InnoMat hat sich dafür entschieden, die Aktivitäten von neun kleineren Materialforschungsteams ins Zentrum der Aufmerksamkeit zu stellen. Insofern orientiert sich das Projektdesign an den Transferaktivitäten, die von den Materialforschern während des zweijährigen Untersuchungszeitraums mit dem Ziel „Technologietransfer“ durchgeführt wurden. Diese Aktivitäten wurden jeweils durch mehrere strukturierte Interviews und teilnehmende Beobachtungen durch eines der InnoMat-Forscherteams begleitet und analysiert. Um dieses Kernmodul gruppierten sich eine Reihe weiterer Analysen, die von weiteren Forscherteams durchgeführt und unter der Leitung von ITAS (Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse im Karlsruher Institut für Technologie) zusammengeführt wurden. Die wissenschaftlichen Ergebnisse wurden einerseits für die Forschung aufbereitet, sie waren zugleich aber auch Gegenstand von Dialog und Reflexion mit den Materialforscherteams im Verlauf des Forschungsprozesses. Dieses „dialogische“ Modul wurde bewusst und kontrolliert in das Gesamtvorhaben integriert. Die Materialforscher hatten so die Möglichkeit, ausgewählte Forschungsergebnisse sowie die Beobachtungen und Erhebungen der Forscherteams mit diesen zu besprechen und kritisch zu diskutieren. Bevor auf das Projektdesign i.€e.€S. eingegangen wird, ist noch eine konzeptionelle Anmerkung von Bedeutung. Bei der Konzeptionalisierung des Gegenstandes „Wissens- und TechnologieTransfer“ zeigte sich, dass die Forschung sich von linearen Vorstellungen dieses Transfers inzwischen weitgehend verabschiedet hat. Am Beginn der Wertschöpfungskette steht nicht mehr zuerst der (Material-)Forscher, der unabhängig von Gesellschaft und Wirtschaft Grundlagenforschung betreibt, deren Ergebnisse punktuell weiterentwickelt und publiziert werden, um so schrittweise Produkte und neue Verfahren vorzubereiten, die anschließend durch zufällige Kooperationen an einen Anwender weitergegeben werden. Dieser Anwender hatte in dem klassischen linearen Modell dann auch dafür Sorge zu tragen, dass auf dem Wissen des Forschers aufbauend erfolgreiche Produkte entstehen. Vielmehr sind in der neueren Forschung wesentlich komplexere Modellvorstellungen entwickelt worden. Für das Untersuchungsdesign von InnoMat sind sowohl Komponenten des „zirkulären Modells“

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des Innovationsprozesses nach Roy und Cross (1983) als auch Modellannahmen wichtig, die die „Interaktion“ und die „Rekursivität“ von Transferprozessen thematisieren. Ohne dies hier näher auszuführen, ist wichtig zu wissen, dass das „zirkuläre Modell“ des Innovationsprozesses nach Roy und Cross (1983) den Lebenszyklus eines Produktes in den Mittelpunkt stellt und als Phasen des Transfers solche mit primärer Orientierung auf „Forschung“ und der davon zu unterscheidenden, aber auch noch früh stattfindenden „Entwicklung“ gegenüberstellt und diese wiederum von den Phasen „Optimierung“, „Markt“ und „Niedergang“ des Produkts unterscheidet. „Rekursive Modelle“ dagegen setzen ähnlich an, in dem sie die verschiedenen Stufen des Innovationsprozesses aufgreifen; sie zeigen den Transferprozess in Abhängigkeit von sich vernetzenden Forschungsaktivitäten in Wissenschaft und Unternehmen einerseits und der Entwicklung von Wissensbeständen andererseits, an denen die Wissenschaft in jeweils unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung beteiligt sein kann. Interaktionsmodelle schließlich differenzieren zwischen verschiedenen Forschungstypen (z.€ B. reiner Grundlagenforschung, orientierter Grundlagenforschung, angewandter Forschung und schließlich Entwicklung) und werden von der Annahme getragen, dass die Arbeiten von wissenschaftlichen Einrichtungen und Unternehmen parallel zueinander verlaufen und ein ständiger, wechselseitiger Austausch stattfindet (vgl. Schmoch 2001, S.€5€ff.). Um ein integratives Verständnis für den Erfolg und die Hemmnisse erfolgreichen Technologietransfers in den Blick zu bekommen, sind sowohl die jeweiligen Phasen eines Transfergutes zu reflektieren, auf die die F&E-Leistung im Transferprozess abhebt, als auch die rekursiven Prozesse zwischen Forschern und Anwendern bei der Gestaltung von Kooperationen und die konkreten Interaktionen zwischen den verschiedenen beteiligten Akteuren als Dimensionen zu berücksichtigen. Im Rahmen der multidisziplinären Ausrichtung dieser Studie wurden sie auch durch die unterschiedlichen Module des Projektdesigns aus unterschiedlichen disziplinären Perspektiven heraus betrachtet und interpretiert. Die verschiedenen Analysemodule, die im Rahmen des Projektdesigns bearbeitet wurden, beziehen sich – wie bereits herausgestellt – zum einen auf das Transferhandeln der einzelnen Forschungsteams (Kap.€5) und zum anderen auf die „Kontextstrukturen“, in die dieses Projekthandeln eingebunden wurde (Kap.€3). Unter Transferhandeln werden hier alle die Aktivitäten aus einem Materialforscherteam verstanden, die einem spezifischen Transferziel zugeschrieben werden können; zu ihnen gehören die Vorbereitung einer Kooperation genauso wie auch die konkrete Zusammenarbeit mit einem Anwender an einem Transferprodukt, das bereits weit vorangetrieben ist. Zu den Kontextstrukturen gehören sowohl die institutionellen Randbedingungen einer Forschungsabteilung, eines Lehrstuhls oder eines Forschungsinstituts, in die die Materialforschungsteams eingebunden sind, aber auch die Vorgaben und Zielsetzungen, die ihre Heimatorganisationen10 ihnen zu- oder 10╇ Als Heimatorganisationen sind an dieser Stelle das jeweilige Forschungszentrum (z.€B. in der Helmholtz-Gemeinschaft), der Fachbereich oder die Universitätsleitung, aber auch die zuständigen Vorstandsgremien für die jeweiligen funktionalen Einheiten zu verstehen, denen die neun Forschungsteams zuzuordnen sind.

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vorschreiben.11 Während in Kap.€5 das Transferhandeln und die Kontextstrukturen entlang der Fallgeschichten rekonstruiert wird, stellen sich die anderen Forschungspartner einer vertieften Auseinandersetzung mit den institutionellen Strukturmerkmalen der Forschungseinrichtungen und den Erfolgsmaßen für Technologietransfer (Kap.€3, 6 und 8). Parallel dazu werden in zwei Fallstudien von einem weiteren Forschungspartner die Interaktionen zwischen den Industriepartnern und den Materialforscher-Teams selbst auf ihre Passförmigkeit zwischen Wissensgenese und kommerzieller Produktentwicklung untersucht (Kap.€7). In Kap.€2 und Kap.€8 werden schließlich auf der Ebene des nationalen Forschungssystems die Materialforschung als innovatives Teilsystem wissenschaftlicher F&E, die institutionellen Rahmenbedingungen (Entwicklung von HGF, FhG und TUs) und deren Auswirkungen auf die Transferstrategien der Materialforschung untersucht. In Kap.€2 werden die Bedeutung der Materialforschung, deren Charakterisierung als sektorübergreifendes Forschungs- und Innovationsfeld sowie das Management von Werkstoff-Innovationsprojekten thematisiert. Zu den empirischen Verfahren, die bei dieser komparativ angelegten Studie eingesetzt wurden, gehörten Leitfaden-Interviews, teilnehmende Beobachtungen und Workshops ebenso wie problemorientierte Interviews mit einzelnen Schlüsselakteuren und Experten sowie Verfahren der Dokumentenanalyse und die gezielte Teilnahme an Veranstaltungen, die größtenteils von den Materialforschungsteams selbst organisiert wurden.12 Dieses Material wurde systematisch ausgewertet und im multidisziplinären Forscherteam, aber auch ergebnisorientiert mit den beteiligten Materialforschern diskutiert. In Kap.€9 wird die starke Bedeutung von regionalen Netzwerken und Clustern für das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe vertiefend behandelt. Hierbei werden neben einer Aufarbeitung theoretischer Grundlagen auch empirische Ergebnisse aus einem Forschungsprojekt vorgestellt, in dem die Erfolgsfaktoren eines Werkstoff-Clusters exemplarisch untersucht und allgemeine Schlussfolgerungen zu der effektiven Steuerung von Werkstoff-Clustern herausgearbeitet wurden. Kapitel€10 fasst die Ergebnisse des InnoMat-Projektes zusammen und formuliert Handlungsempfehlungen für die Steuerung von Werkstoff-Innovationsaktivitäten. Diese Empfehlungen sind auf Forscherteams, Forschungseinrichtungen, die Forschungspolitik sowie das Innovationsmanagement bezogen. Ausgangspunkt der Studie sind neun Transfervorhaben, bei denen F&E-Arbeiten aus den Bereichen „Materialinnovation“ und „Prozessinnovation“ begleitet wurden. Die verschiedenen Teams waren fünf Technikfeldern zuzuordnen: 11╇ Zur Diskussion um die Kontextstrukturen und Rahmenbedingungen von wissenschaftlicher Forschung siehe die Arbeiten der Forschergruppe „Governance der Forschung“ in Speyer. Ein Ergebnis ist z.€B. der Beitrag von Jansen et€al. (2007), in dem der Einfluss von Rahmenbedingungen auf Forschungsleistungen diskutiert wird. 12╇ Kerninformationen zum methodischen Vorgehen, das in den jeweiligen Modulen eingesetzt wurde, finden sich in den Kap.€6, 7 und 8 dieses Textes sowie im Anhang. Ein empirisches Paket stellten die Leitfaden-Interviews dar, die im Rahmen des Moduls 1 in drei Wellen durchgeführt wurden. Zu den externen Veranstaltungen, die von den Forschungspartnern separat oder gemeinsam besucht wurden, gehörten Industriesymposien wie das Werkstoffsymposium Fahrzeugtechnik 2007 in Stuttgart oder der Besuch der Fachmesse Composite Europe 2007.

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der Hochleistungskeramik, den „smart materials“, den Faserverbundwerkstoffen, der materialbezogenen Verfahrenstechnik und Nanopartikeln.

Insgesamt decken sie sehr verschiedene Werkstoffgruppen und Prozesstechniken ab. Eine stärker systematisierende Auswahl wäre zwar wünschenswert gewesen; da die Studie jedoch explorativ angelegt war und es eines spezifischen Vertrauens zwischen Materialforschungsteams und Forschungspartnern bedurfte, waren die Fälle sowohl vom Entwicklungsstand als auch vom Transfervorhaben nicht frei wählbar. Da die Forschungsstrategie aus methodischen Erwägungen heraus explorativ und damit hypothesen-suchend angelegt wurde, schränkte dies den Ertrag der Ergebnisse nicht unzulässig ein. Bei den Materialforschungsteams der HGF waren zwei Vorhaben auf Material- und eines auf Prozessinnovation ausgerichtet: Bei dem Forschungsteam des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart ging es um Reibbeläge für Hochtemperaturanwendungen, bei dem des Forschungszentrums Jülich um Hochtemperatur-Brennstoffzellen und bei dem des Karlsruher Instituts für Technologie um industrielle Mikrowellensysteme für Faserverbundwerkstoffe. Bei den Fraunhofer-Instituten sind ebenfalls zwei Materialforschungsteams den Materialinnovationen und eines der Prozessinnovation zuzuordnen. Das Dresdner Fraunhofer-Institut untersucht keramische Nano-Werkstoffe, während das Würzburger Fraunhofer-Institut sich mit Carbon-Nanotube-Aktuatoren auseinandersetzt; das Karlsruher Fraunhofer-Institut arbeitet zum Thema „Schäumen von Kunststoffen mittels Mikrowellen“. Bei den Technischen Universitäten beschäftigten sich die ausgewählten Materialforscher-Teams mit der anti-mikrobiellen Ausrüstung von Polymeren (Universität Erlangen), der Entwicklung von Materialien mit Formgedächtnis (RWTH Aachen) und Strukturoptimierungsstrategien im Bereich Faserverbundwerkstoffe (TU Clausthal); bei ihnen standen also zweimal Prozessinnovationen und einmal Probleme der Materialinnovation im Vordergrund (siehe Kap.€4). Das multidisziplinäre Forscherteam, das zu Fragen der Innovationsforschung, des New Governance of Science, der Technikfolgenabschätzung sowie zu Innovations- und Transferprozessen in den Materialwissenschaften auf Forschungserfahrung verweisen kann, kam aus mehreren deutschen Forschungseinrichtungen: dem Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse im Karlsruher Institut für Technologie, der Forschungsstelle „Internationales Management und Innovation“ der Universität Hohenheim, dem Karlsruher Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung sowie dem Forschungsinstitut für öffentliche Verwaltung der Deutschen Hochschule für Verwaltungswissenschaften in Speyer. Die Perspektiven, die in den verschiedenen Forschungsmodulen auf die Transferaktivitäten der neun Materialforschungsprojekte geworfen wurden und aus denen sich ein Set von Ergebnissen erstellen ließ, variieren je nach disziplinärer Ausrichtung und Zusammensetzung der Teams. Dies mag auf den ersten Blick er-

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staunen. Wir lernten in unseren internen Diskussionen, dass dies so lange kein Problem ist, wie der Bezug zu der allgemeinen Frage nicht verloren geht. Die zentralen Fragen, die uns dabei anhaltend beschäftigten, beziehen sich sowohl auf die Materialforscher als auch auf die Anwender: Wie sind unter Bedingungen öffentlich finanzierter Forschung Transferprozesse und Kooperationsbeziehungen zu organisieren, die als win-win-Situationen für industrielle Anwender und Forschungsteams attraktiv sind? Angesichts der produktzentrierten und damit i.€d.€R. zeitlich befristeten Interessen von industriellen Anwendern ist zu fragen, ob und wie ausreichende Langfristigkeiten bei diesen Transfer- und Kooperationsbeziehungen zu erreichen sind. Sollte dies nicht der Fall sein, wäre angesichts der zunehmenden Komplexität der Innovationsprozesse und den erforderlichen langen Phasen der Kommerzialisierung, die schnell zehn oder fünfzehn Jahre betragen können, auch bei materialwissenschaftlichen Aufgabenstellungen ein nicht sehr günstiger „Regelfall“ zu diagnostizieren, auf den sich materialwissenschaftliche Forscherteams einzustellen hätten.

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Kapitel 2

Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung im Bereich des Managements von Werkstoff-Innovationsprojekten Alexander Gerybadze, Daniel Gredel und Christopher Gresse

Inhalt 2.1â•…Einleitung ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓�����������������╇ 18 2.1.1â•…Neue Werkstoffe als Triebfeder der Innovationsdynamik in Deutschland ������������╇ 18 2.1.2â•…Der Innovationsprozess neuer Werkstoffe ����������������������������������尓���������������������������╇ 20 2.2â•…Neue Werkstoffe als sektorübergreifendes Forschungs- und Innovationsfeld �������������������╇ 21 2.2.1â•…Relevanz und Charakterisierung des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe ����������������������������������尓������������������������������������尓�������������������╇ 21 2.2.2â•…Spezifische Merkmale des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������╇ 25 2.3â•…Komplexe Produkte und Systeme mit neuen Werkstoffen: Zusammenarbeit zwischen Werkstoff-, Komponenten- und Endsystemhersteller ����������������������������������尓������╇ 32 2.4â•…Besonderheiten des Projekt- und Kooperationsmanagements in der Werkstoff-Innovation ����������������������������������尓������������������������������������尓�������������������������╇ 34 2.5â•…Ökonomie und Kostenstruktur in Werkstoff-Innovationsprojekten ����������������������������������尓�╇ 36 2.6â•…Typische Konflikte und Innovationshemmnisse in Werkstoff-Innovationsprojekten zwischen Industrie und öffentlicher Forschung ����������������������������������尓���������������╇ 44 2.6.1â•…Selbstverständnis von Wissenschaft und Industrie ����������������������������������尓��������������╇ 45 2.6.2â•…Zielsysteme und Anspruchsgruppen von Wissenschaft und Industrie �������������������╇ 46 2.6.3â•…Die Problematik der Qualität, Frequenz und Reziprozität des Wissensaustausches ����������������������������������尓������������������������������������尓�������������������╇ 47 2.7â•…Verteilte Innovationsteams im Bereich Materialforschung ����������������������������������尓��������������╇ 49 2.8â•…Anforderungen an erfolgreichen Wissenstransfer in Innovationsprojekten �����������������������╇ 52 2.9â•…Intellectual Property Management und Know-how-Absicherung in Verbundprojekten ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓�╇ 57 2.9.1â•…Ausgangsbedingungen und Mechanismen zum Schutz von Werkstoff-Innovationen ����������������������������������尓������������������������������������尓������������╇ 58

Abschn. 2.3, 2.4, 2.7 und 2.8 verfasst von A. Gerybadze und C. Gresse, Abschn. 2.5, 2.6 und 2.9 verfasst von A. Gerybadze und D. Gredel. A. Gerybadze () Forschungszentrum Innovation und Dienstleistung (FZID), Forschungsstelle Internationales Management und Innovation, Universität Hohenheim, 70593 Stuttgart, Deutschland E-Mail: [email protected] K.-R. Bräutigam, A. Gerybadze (Hrsg.), Wissens- und Technologietransfer als Innovationstreiber, DOI 10.1007/978-3-642-16513-9_2, ©Â€Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

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A. Gerybadze et al.

2.9.2â•…Die Erarbeitung von konsistenten Schutzkonzepten für Werkstoff-Innovationsprojekte ����������������������������������尓������������������������������������尓��������╇ 63 2.9.3â•…Der Prozess der IP-Vereinbarung in Werkstoff-Innovationsprojekten ������������������╇ 65 Literatur ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓�����������������������������╇ 70

Zusammenfassung╇ In diesem Kapitel werden die Bedeutung neuer Werkstoffe für den Standort Deutschland skizziert und wichtige Grundlagen für die Folgekapitel des Buches gelegt. So werden wichtige Begrifflichkeiten geklärt, der Innovationsprozess neuer Werkstoffe vorgestellt und das sektorübergreifende Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe detailliert aufgearbeitet. Weiterhin werden die Rolle neuer Werkstoffe für komplexe Produkte und Systeme thematisiert und die Besonderheiten des Projekt- und Kostenmanagements sowie des Managements verteilter Teams bei Werkstoff-Innovationsprojekten betrachtet. Abschließend gehen mehrere Teilkapitel auf die Anforderungen an einen erfolgreichen Wissenstransfer, die typischen Konflikte und Barrieren in Werkstoff-Innovationsprojekten zwischen der öffentlichen Forschung und der Industrie sowie das Management des geistigen Eigentums in diesen Projekten ein.

2.1  Einleitung 2.1.1  N  eue Werkstoffe als Triebfeder   der Innovationsdynamik in Deutschland Für viele bedeutende Industrien in Deutschland stellt die Anwendung neuer Werkstoffe eine Schlüsseltechnologie dar. Werkstoff-Innovationen sind dabei von Bedeutung sowohl für Produkt- als auch für Prozessinnovationen ebenso wie für weitergehende organisatorische Innovationen und Qualitätssteigerungen in vielen Unternehmen. Sie bilden dadurch die Grundlage für eine Vielzahl von Innovationen, die letztendlich auf ein neues Material und dessen Eigenschaften aufbauen. Neue Werkstoffe sind oft Wegbereiter und „Enabler“ für neue Verfahren und Produkte (Maine und Garnsey 2007), die aufgrund ihrer Eigenschaften für ganze Produktionszweige unverzichtbar sind (Klein 2001, S.€1€ff.). Auch aufgrund dieses Zusammenhangs wurde Mitte der 1980er Jahre postuliert, dass die Industrie neuer und hochleistungsfähiger Werkstoffe („Advanced Materials Industry“) zu den drei wichtigsten Industrien des 21. Jahrhunderts zu zählen sein wird (Eagar 1998, S.€4). Trotz des geringen Ausmaßes, in dem neue Werkstoffe in der Öffentlichkeit wahrgenommen werden, ist ihre Bedeutung für die Innovationsdynamik und das Wirtschaftswachstum außerordentlich groß (u.€a. Moskowitz 2009; Acatech 2008). Dennoch beschäftigen sich nur wenige Studien der Innovationsforschung mit den Besonderheiten und Herausforderungen des Managements von Werkstoff-Innovationen. In der Literatur zum Technologie- und Innovationsmanagement gibt es kaum Studien, die eine ausschließliche sowie ganzheitliche Betrachtung des Managements von Werkstoff-Innovationen vornehmen und technische, juristische

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

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und betriebswirtschaftliche Aspekte verbinden (Harraß et€al. 2007). Daher sollen in diesem Kapitel grundlegende Konzepte der Werkstoff-Innovation aus der betriebswirtschaftlichen Perspektive dargelegt werden. Hierzu erfolgen eine Klärung der grundlegenden Begrifflichkeiten, eine Darstellung des Prozesses der WerkstoffInnovation und eine grundlegende Beschreibung des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe. Von einer Werkstoff-Innovation kann dann gesprochen werden, wenn durch Forschungs- und Entwicklungs (F&E)-Aktivitäten ein neues Material hergestellt, in ein marktfähiges Produkt oder einen Prozess integriert und kommerzialisiert wird. Werkstoff-Innovationen kommen vielfach in verschiedenen Anwendungsfeldern zum Einsatz und sind damit in den meisten Fällen generischer Natur. Für die Generierung und Kommerzialisierung von Werkstoff-Innovationen sind meist komplementäre Innovationen auf vor- oder nachgelagerten Wertschöpfungsstufen notwendig. Werkstoff-Innovationen lösen also vielfach weitere Innovationen in der Wertschöpfungskette aus. So machen bspw. neue Werkstoffe, die sich sowohl durch ein geringes Gewicht als auch eine hohe Belastungsfähigkeit auszeichnen, bestimmte Leichtbauanwendungen in der Automobilindustrie erst möglich. Maine und Garnsey (2007) bezeichnen Werkstoff-Innovationen daher auch als „enabling technologies“. Werkstoff-Innovationen rücken ins Zentrum von vier unterschiedlichen Typen von komplementären Innovationstypen und -feldern, zu denen funktionierende Interfaces aufgebaut werden müssen. Diese sind, angelehnt an die Definition im Oslo-Manual der OECD (OECD 2005), Produkt- und Prozessinnovationen und nutzerinduzierte Innovationen bzw. „Application Engineering“. Ein weiteres Innovationsfeld, das einen starken Einfluss auf die technologische Machbarkeit und die Wirtschaftlichkeit neuer Werkstoffe ausübt, ist die Produktions- und Verfahrenstechnik. Die Koordination dieser Interfaces macht Werkstoff-Innovationen oft langwierig, schwer steuerbar und riskant. In der folgenden Abb.€2.1 ist das Zusammenspiel verschiedener Innovationstypen und -felder nochmals visualisiert:

Produkt-Innovation

User-Innovation/ Application Engineering

Werkstoff-Innovation

Abb. 2.1↜渀 Interfaces von Werkstoff-Innovationen zu komplementären Innovationstypen und -feldern

Prozess-Innovation

Produktions- und Verfahrenstechnik

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2.1.2  Der Innovationsprozess neuer Werkstoffe Tradierte Modelle des Innovationsprozesses neuer Werkstoffe, wie das Modell von Jones (1970), berücksichtigen die in Abb.€2.1 aufgezeigten Interfaces nur ansatzweise. Meist liegt ihnen eine linear-sequentielle Sichtweise zugrunde, welche jedoch durch neuere Studien zum Innovationsprozess kritisiert und durch die Integration von „Feedback-/Feedforward“-Schleifen und Interaktionen zwischen den verschiedenen Phasen des Innovationsprozesses abgelöst wurde (Kline und Rosenberg 1986; Gerybadze 2004). Diese neue Sichtweise ist für den Innovationsprozess neuer Werkstoffe von herausragender Bedeutung, da sie der dort notwendigen Koordination von Interfaces zu anderen Innovationstypen und -feldern besser Rechnung trägt. Weiterhin lösen neue Werkstoffe oftmals eine schwer überschaubare Menge an potentiellen Applikationsmöglichkeiten in verschiedenen Anwendungsfeldern aus. Diese verlangen ebenfalls ein gesteigertes Maß an Interaktion zwischen verschiedenen Ebenen innerhalb der Wertschöpfungskette. Dennoch stellen Braun et€al. (1993) fest, dass die Zusammenarbeit über verschiedene Wertschöpfungsstufen hinweg bei Werkstoff-Innovationen vielfach nicht ausreichend forciert wird. Auch die Deutsche Akademie für Technikwissenschaften (Acatech) thematisiert diesen Sachverhalt in einer aktuellen Studie und beklagt die vielfach nicht „geschlossenen“ Wertschöpfungsketten im Bereich der Werkstoff-Innovation (Acatech 2008). Um den Erfolg einer Werkstoff-Innovation zu gewährleisten, müssen alle Akteure innerhalb der Wertschöpfungskette davon überzeugt sein, dass die Anwendung des neuen Werkstoffes mit Vorteilen verbunden ist, wobei jeder der Akteure hierfür unterschiedliche, teilweise auch sich widersprechende Kriterien anlegt. Jones (1970, S.€797) beschreibt, dass die Wahl des Werkstoffes hauptsächlich von den Präferenzen der Akteure auf der Produktebene abhängt, also der Ebene des Subsystem- oder Systemherstellers.1 Ein weiteres wichtiges, bislang nicht ausreichend beschriebenes Merkmal des Innovationsprozesses neuer Werkstoffe ist die klare Differenzierung von Wertschöpfungsstufen, die sich direkt auf die Integration eines neuen Werkstoffes in Komponenten, Subsysteme und Gesamtsysteme konzentrieren. Aufgrund der geschilderten Faktoren schlagen wir ein erweitertes Modell des Innovationsprozesses neuer Werkstoffe vor, das in der folgenden Abb.€2.2 dargelegt wird. Die Phasenübergänge in diesem Modell sollen als fließender Übergang verstanden werden, da die Grenzen zwischen den Stufen des Werkstoff-Innovationsprozesses oft nicht klar abgrenzbar sind. Weiterhin bilden Interaktionsschleifen die Koordination zwischen verschiedenen Prozessphasen und Wertschöpfungsebenen im Werkstoff-Innovationsprozess ab.

1╇ Dies wird auch in einer der detaillierten Fallstudien in dieser Studie ersichtlich, in der der Endsystemhersteller die Wertschöpfungskette organisiert und auch die Wahl des Werkstoffes bestimmt, vgl. Kap.€7.

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

Problemerkenntnis & Ideengenerierung

Forschung & Entwicklung

WerkstoffHerstellung

Werkstoffintegration auf Komponentenebene

Werkstoffintegration auf Sub-Systemebene

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Werkstoffintegration auf Systemebene

Markteinführung & Durchsetzung

Feedback-/Feed-Forward-Schleifen im Innovationsprozess

Abb. 2.2↜渀 Generischer Innovationsprozess neuer Werkstoffe

2.2  N  eue Werkstoffe als sektorübergreifendes Forschungs- und Innovationsfeld In diesem Kapitel gehen wir einleitend auf die Relevanz des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe für das gesamte deutsche Innovationssystem ein. Hierauf folgt eine Abgrenzung des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe zu nationalen und sektoralen Innovationssystemen, aufgrund derer wichtige Erkenntnisse für eine präzisere Charakterisierung von Werkstoff-Innovationen und deren Rolle in Innovationssystemen abgeleitet werden können.

2.2.1  R  elevanz und Charakterisierung des Forschungs-   und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe Im deutschen Innovationssystem kommt dem Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe eine Schlüsselstellung zu. Insbesondere im produzierenden Gewerbe sind neue Materialien von entscheidender Bedeutung (Portella 2008, S.€21). Gerade die deutschen Schlüsselindustrien, wie der Fahrzeugbau, der Maschinenbau oder die chemische Industrie, sind stark auf Werkstoff-Innovationen angewiesen. Das BMBF verweist in diesem Zusammenhang darauf, dass mehr als drei Viertel der 20 größten deutschen Industrieunternehmen der Materialforschung einen hohen Stellenwert für die zukünftige Unternehmensentwicklung einräumen (BMBF 2003, S.€4€f.). Auch für die deutsche Forschungslandschaft ist die Materialforschung ein bedeutendes Feld. Dies zeigt sich u.€a. daran, dass die Materialforschung in 2007 eines der wenigen Themenfelder war, in denen Deutschland im weltweiten Vergleich überdurchschnittliche Publikationsleistungen im Science Citation Index (SCI) aufweisen konnte (EFI 2009, S.€107). Eine starke Forschungslandschaft ist gerade bezüglich des Feldes neuer Werkstoffe von hoher Wichtigkeit, da die Innovations- und Produktionsprozesse hier stark von den Erkenntnissen aus der Grundlagenforschung abhängen (Legler und Krawczyk 2009, S.€30). Die Bedeutung von neuen Materialien wird in der Öffentlichkeit unterschätzt, da der Zusammenhang zwischen Produkten und Werkstoffen oft nicht wahrgenom-

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men wird. Eine Studie der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften kommt ebenfalls zu dem Schluss, dass das wirtschaftliche Potential neuer Werkstoffe in der Öffentlichkeit verkannt wird (Acatech 2008). Die oft unklare Verknüpfung zwischen Erkenntnissen der Materialforschung und daraus resultierenden Produkten führt zu diversen Schwierigkeiten. Sie erschwert einerseits die klare Orientierung der Materialforschung auf Fragestellungen der Industrie und löst andererseits auf der Projektebene ein fehlendes Verständnis von Materialforschern für ihre IndustrieÂ� partner aus. Die Vernachlässigung der Tatsache, dass erfolgreiche neue Produkte oft nur durch Materialinnovationen ermöglicht werden, führt weiterhin dazu, dass die Bedeutung von Werkstoffen für die Innovationsfähigkeit und die Positionierung Deutschlands im globalen Innovationswettbewerb unterbewertet wird, zumindest in der öffentlichen Meinung (Höcker 2008, S.€10; Acatech 2008). Diese Tendenz wird noch dadurch verstärkt, dass die durch Werkstoff-Innovationen ausgelöste Wertschöpfung in Innovationserhebungen nur unzureichend erfasst wird. So verweist bspw. das Rheinisch-Westfälische Institut für Wirtschaftsforschung (RWI) darauf, dass der tatsächliche Wertschöpfungsbeitrag des Innovationsfeldes neuer Werkstoffe kaum abgeschätzt werden könne. Schließlich wäre auch eine Quantifizierung des Wertschöpfungsbeitrags eines neuen Werkstoffes in einem Produkt nur schwer realisierbar (RWI 2007, S.€195). Dies ist u.€a. auf die Schwierigkeiten bei der Eingrenzung und Systematisierung des Begriffes der Werkstoff-Innovation zurückzuführen. Kretschmer und Kohlhoff (1994) sowie das RWI (2007) unterscheiden Werkstoff-Innovationen anhand verschiedener Werkstoff-Klassen. Wir wollen im Folgenden diesen Lösungsansatz vorstellen, der das breite Spektrum von Werkstoff-Innovationen sehr gut veranschaulicht (Tab.€2.1). In der Innovationsforschung werden verschiedene Forschungs- und Innovationsfelder oftmals als nationales Innovationssystem oder als eigener Innovationssektor charakterisiert. Die Literatur zu nationalen Innovationssystemen geht zurück auf klassische Studien u.€ a. von Nelson (1993) oder Lundvall (1992). Da dieser Ansatz aufgrund seiner starken Fokussierung auf die nationalen Grenzen die Wechselwirkungen und Netzwerkverbindungen von relevanten Akteuren über verschiedene Länder hinweg vernachlässigt, wird er teilweise stark kritisiert. Die Autoren, die die Literatur der nationalen Innovationssysteme maßgeblich prägten, waren sich dieses Schwachpunktes durchaus bewusst. So äußerten Nelson und Rosenberg (1993), dass die kritische Überprüfung der Anwendbarkeit einer nationalen Sichtweise auf Innovationsprozesse ein wichtiger Bestandteil der einschlägigen Forschung wäre. Ein bedeutender Kritiker des Ansatzes nationaler Innovationssysteme, Franco Malerba, griff die Wichtigkeit länderübergreifender Interaktionen auf und entwickelte die Theorie der sektoralen Innovationssysteme (Malerba 2004, 2005), in der Ländergrenzen nur noch eine untergeordnete Rolle spielen. Es dienen vielmehr Kriterien, die auf den jeweiligen Sektor (Branche) bezogen sind, als Systemgrenzen. Malerba definiert einen Sektor dabei folgendermaßen: …a set of activities that are unified by some related product groups for a given emerging demand and that share some basic knowledge. (Malerba 2004, S.€9)

Ein sektorales Innovationssystem beschreibt damit die für einen Sektor wichtigen Einflussfaktoren auf die Innovationsaktivitäten und unterteilt diese in die Faktoren

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Tab. 2.1↜渀 Überblick zu Werkstoff-Innovationen nach Werkstoffgruppen und -klassen. (Quelle: In Anlehnung an Kretschmer und Kohlhoff 1994; RWI 2007, S.€191) Werkstoffgruppen Werkstoffklassen Metalle Leichtbauwerkstoffe (Al-Li, Mg-Legierungen, Schaummetalle) Hochtemperaturwerkstoffe (Superlegierungen, intermetallische Verbindungen) Spezialstähle Formgedächtnislegierungen Magnetwerkstoffe (Nd-Fe-B, amorphe Metalle) Metallische Supraleiter Polymere Copolymere Polymerlegierungen (Blends) Interpenetrierende Netzwerke Polymere mit spezifischen Permeationsfähigkeiten (z.€B. Membranwerkstoffe) Polymere mit spezifischen elektrischen Eigenschaften (z.€B. elektrisch leitend) Polymere mit spezifischen optischen Eigenschaften (z.€B. optisch nicht-linear) Polymere mit spezifischen biologischen Eigenschaften (z.€B. resorbierbar) Gläser Glasfasern Glasfaser-Laser Gläser für die Integrierte Optik (einschl. nicht-linearer optischer Gläser) Keramiken Substratkeramiken funktionskeramische Bauelemente für die Integrationstechnik Elektrooptische Keramiken Hochtemperatursupraleiter Keramische Ionenleiter Organisch modifizierte Keramiken Verbundwerkstoffe Dreidimensionale Faserstrukturen zur multidirektionalen Verstärkung (Composites) Hybride Verbünde mit verschiedenartigen Fasern Schichtverbünde mit kontinuierlichem (gradiertem) Eigenschaftsprofil Einbindung sensorischer oder aktorischer Komponenten in multifunktionale (intelligente) Werkstoffe Silizium HalbleiterÂ� materialien Galliumarsenid Indiumphosphid

der Technologie, des Wissens, der Technologie- und Lernregime, der Akteure und Netzwerke und der Institutionen. Das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe anhand der in der Innovationsforschung etablierten Konzepte des nationalen oder sektoralen Innovationssystems zu beschreiben, gestaltet sich als schwierig. In beiden Konzepten sind mögliche Ansatzpunkte für eine Anwendung auf den Untersuchungsgegenstand der Werkstoff-Innovation vorzufinden, jedoch auch Ausschlussfaktoren, auf die wir im Folgenden dezidiert eingehen werden. Eine Diskussion und Herausarbeitung dieser Faktoren ermöglicht ein neues, klareres Verständnis über das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe und dessen prägende Merkmale.

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Wir haben bereits darauf verwiesen, dass neue Werkstoffe zumindest partiell als generische Innovationen anzusehen sind. Diese werden auch oftmals als „General Purpose Technologies“ (GPT) bezeichnet. Neue Werkstoffe werden also in verschiedenen Anwendungsfeldern eingesetzt und wirken sich auf eine Vielzahl von Zwischen- und Endprodukten aus. Aus diesem Grund ist eine technologische Abgrenzung von neuen Werkstoffen als Sektor nur schwer möglich, da die Anzahl möglicher relevanter Technologiebereiche schwer überschaubar ist und nicht ohne weiteres limitiert werden kann. Malerba (2005) beschreibt weiterhin, dass das einem Sektor unterliegende technologische Wissen als sektorale Eingrenzung dienen könnte. Doch auch hier ist das Forschungs- und Innovationsfeld schwer eingrenzbar, da für den Prozess der Materialforschung auf ein sehr breites Spektrum technologischen Wissens zurückgegriffen wird, welches u. a. von der Physik, Mathematik und Chemie bis zu der Prozess- und Verarbeitungstechnik reicht. Der Innovationsprozess neuer Werkstoffe stützt sich damit also auf technologisches Wissen, welches auf nahezu allen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Disziplinen basiert, und daher als ein äußert interdisziplinäres und heterogenes Forschungs- und Innovationsfeld bezeichnet werden kann (Acatech 2008, S.€9). Zurückkommend auf Kretschmer und Kohlhoff (1994) sowie das RWI (2007) bietet es sich zwar an, das unterliegende Wissen innerhalb des sektoralen Innovationssystems neuer Werkstoffe an den übergeordneten Werkstoffgruppen festzumachen. Doch eine aussagekräftige Einschränkung des für neue Werkstoffe relevanten technologischen Wissens ist auch mit diesem Vorgehen nur eingeschränkt möglich. Ein weiterer Aspekt, anhand dessen ein Sektor eingegrenzt werden kann, sind die Unternehmen, die den Sektor durch ihre Geschäftstätigkeit prägen (Malerba 2004). Unternehmen, deren Geschäftstätigkeit maßgeblich auf neue Werkstoffe ausgerichtet ist, sind grundsätzlich schwer zu erfassen. In Güterlisten und Industrieklassifikationen ist keine belastbare Klassifikation für das Innovationsfeld neuer Werkstoffe zu finden, die eine solche Abgrenzung ermöglichen würde (RWI 2007, S.€190). Aus diesem Grund kann eine sektorale Abgrenzung des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe auch anhand dieses Kriteriums nicht adäquat erfolgen. Zusammenfassend ist festzustellen, dass das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe weder als nationales Innovationssystem noch als sektorales Innovationssystem ausreichend präzise charakterisiert werden kann. Eine Charakterisierung als sektorales Innovationssystem scheitert insbesondere aufgrund der generischen Anwendbarkeit von Werkstoff-Innovationen und der schweren Eingrenzbarkeit des technologischen Wissens, auf dem Werkstoff-Innovationen basieren. Vielmehr schlagen wir vor, neue Werkstoffe als ein sektorübergreifendes Forschungsund Innovationsfeld anzusehen, das auf technologisches Wissen (im Sinne des System-Inputs) verschiedenster Disziplinen aufbaut und dessen Erkenntnisse (im Sinne des System-Outputs) in verschiedenste Zwischen- und Endprodukte einfließen. Bei dieser Sichtweise wird deutlich, dass das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe verschiedene sektorale Innovationssysteme „überlagert“ und über Schnittstellen zu diesen Innovationssystemen verfügt. An diesen erfolgt der Wissenszufluss aus den sektoralen Innovationssystemen, bspw. der Luftfahrt oder der Automobilindustrie, sowie die Wissenseinspeisung in diese Sektoren (s. Abb.€2.3).

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

Wissensbasis

Physik

Chemie

Mineralogie

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Maschinenbau

…

Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe Wissensaustausch über Interfaces zu diversen sektoralen Innovationssystemen

Sektorales Innovationssystem der Automobilindustrie

Sektorales Innovationssystem der Luftfahrtindustrie

Sektorales Innovationssystem des Maschinenbaus

…

Abb. 2.3↜渀 Das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe

2.2.2  S  pezifische Merkmale des Forschungs-   und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe Nachdem nun eine Einordnung des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe vorgenommen wurde, soll der folgende Abschnitt nun dessen spezifische Merkmale genauer beschreiben. Zwei zentrale Merkmale neuer Werkstoffe wurden im bisherigen Verlauf des Kapitels bereits näher ausgeführt: die Breite des für Werkstoff-Innovationen relevanten technologischen Wissens und das meist sehr breite Spektrum der Anwendungsmöglichkeiten. Ein weiteres, fundamentales Charakteristikum von Werkstoff-Innovationen ist die enorme Zeitspanne, die ab der ersten Forschungsaktivität bis zur Markteinführung einzukalkulieren ist (Maine et€al. 2005, S.€16). Dieses Charakteristikum wird nach Musso (2005, S.€42) im angelsächsischen Raum auch als die „20-year barrier“ bezeichnet, da neue Werkstoffe durchaus einen derartigen Zeitraum benötigen, um von allen Marktakteuren akzeptiert zu werden. Die Problematik eines langen Time-to-Market wird noch dadurch verschärft, dass die Materialeigenschaften erst nach und nach vollständig in Zielmärkten bekannt werden (OECD 1990, S.€25€f.). In Verbindung mit dem hohen kumulativen Investment, das für Werkstoff-Innovationen meist anfällt, erklärt sich bereits sehr anschaulich, warum viele privatwirtschaftliche Unternehmen und Investoren vor Investitionen in neue Werkstoffe zurückschrecken (Musso 2005, S.€43). Die Kommerzialisierung von neuen Werkstoffen war in der Vergangenheit sehr stark durch den Gedanken des „Technology-Push“ geprägt, also der Suche nach Anwendungen für bereits entwickelte Werkstoffe. Dies hat sich in den vergangenen Jahren stärker hinsichtlich einer „Demand-Pull“-Systematik verändert, in der die Werkstoffentwicklung stärker auf Kundenanforderungen ausgerichtet wird (Acatech 2008, S.€ 17 und Kap.€ 8 in diesem Band). Dennoch sind bei der Integration von Impulsen aus dem Anwendersystem neuer Werkstoffe noch starke Defizite vorhanden, was auch von Braun et€ al. (1993) herausgearbeitet wurde. Die Autoren beklagen speziell das Fehlen von dynamischen Nutzergruppen für neue Werkstoffe

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und stellen dies als einen entscheidenden Schwachpunkt im Technologietransferprozess heraus. Werkstoff-Innovationen sind oftmals keine radikalen, bahnbrechenden neuen Werkstoffe, sondern verbessern den Stand der Technik nur um einen kleinen Schritt. Schneider (1992, S.€2) merkte schon in den 1990er Jahren an, dass viele der als Werkstoff-Innovation bezeichneten Werkstoffe diesen Begriff daher nur ansatzweise verdienen würden. Viele „neue“ Werkstoffe wären demnach nur Weiterentwicklungen bereits bekannter Materialien. Interpretiert man Schneiders Argument unter Einbezug der neueren Innovationsliteratur, wird also der inkrementelle Charakter vieler Werkstoff-Innovationen kritisiert, der, wie bereits erwähnt wurde, nur eine geringe Verbesserung des bisherigen Stands der Technik erreicht. Nach Definition der OECD muss eine Innovation jedoch entweder neu oder zumindest eine „signifikante“ Verbesserung der zuvor bekannten Problemlösungen darstellen. Eine geringfügige Verbesserung stellt damit im engeren Sinne keine Innovation dar (OECD 2005). Auch Eagar (1998, S.€5) sieht die eigentlich treibende Kraft im Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe in den kontinuierlichen Verbesserungen vorhandener Materialien, auch wenn die Medien und die wissenschaftliche Diskussion eher den Eindruck nahelegen, dass radikalen Materialinnovationen diese Rolle zukommen würde. Der Innovationsprozess neuer Werkstoffe ist weiterhin durch diverse Risiken gekennzeichnet. Zuerst ist das hohe Entwicklungsrisiko herauszuheben. Hierunter ist das Risiko eines Misserfolgs in der F&E-Phase zu verstehen (BMBF 2003, S.€ 11; OECD 1990, S.€ 25€ f. sowie Maine und Garnsey 2007). Ein weiteres Risiko ist die fehlende Marktakzeptanz des Werkstoffes und der Endprodukte, in welche der Werkstoff integriert wird. Dieses Marktrisiko kann insbesondere dann abgesenkt werden, wenn der Austausch von Wissen zwischen den sektoralen Innovationssystemen der Anwendungsmärkte (z.€B. Luftfahrt oder Automobilindustrie) und dem Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe gut organisiert wird und nachhaltig erfolgt.2 Haftungsrisiken bei Materialfehlern und eine fehlerhafte Einschätzung hinsichtlich der Kostenstrukturen des Werkstoffes, die zu einem Wegfall der im Bereich der Werkstoff-Innovation wichtigen „Economies of Scale“ führen, sind ebenfalls wichtige Risikofaktoren (Musso 2005). Ein ausschlaggebendes Charakteristikum, oder vielmehr ein derzeit noch nicht beseitigtes Defizit vieler Werkstoff-Innovationen, ist ein zu geringer Automatisierungsgrad in den Herstellprozessen. Gerade im Bereich der Verbundwerkstoffe ist der Anteil der Fertigungsschritte, die in Handarbeit erfolgen, immer noch stark ausgeprägt. Die Folgen eines niedrigen Automatisierungsgrades können gravierend sein, da sich dieser negativ auf die Kostenstruktur von Werkstoff-Innovationen und damit letztendlich auf deren Kommerzialisierungserfolg bzw. die Diffusionsbreite und -schnelligkeit auswirkt. Die Verbindung zwischen dem Automatisierungsgrad und der Kostenstruktur einer Werkstoff-Innovation besteht darin, dass die Zwischen- und Endbearbeitung bei vielen Werkstoffen einen großen Kostenanteil einnimmt. Ohne eine ausgefeilte Verarbeitungs- und Prozesstechnik, die Bearbeitungs2╇ Vgl. hierzu die Systematik der „Interfaces“ zwischen verschiedenen sektoralen Innovationssystemen und dem Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe in Abb.€2.3.

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

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schritte im Herstellprozess automatisiert, ist es nicht möglich, diesen Kostenblock zu senken und serientaugliche Kostenstrukturen zu schaffen. Aus der Perspektive des Kostenmanagements ist die Automatisierung von Herstellprozessen daher ein entscheidender Erfolgsfaktor für die Absenkung der Stückkosten eines neuen Werkstoffes bzw. von Erzeugnissen auf dessen Basis. Wir werden diesen Themenkomplex in Abschn.€2.5 ausführlicher darstellen. Festzuhalten bleibt an dieser Stelle, dass die Automatisierung von Bearbeitungsschritten vielfach noch nicht gezielt betrieben wird und daraus im Vergleich zu tradierten Werkstoffen unvorteilhafte Kostenstrukturen resultieren. Ein direkt mit dem Automatisierungsgrad zusammenhängender Aspekt ist die Betriebsgröße von Unternehmen im Werkstoff-Innovationsprozess. Nur in den Teilgebieten, in denen der Automatisierungsgrad stark ist, scheinen Größenvorteile der Unternehmen eine bedeutende Rolle zu spielen. Dies ist z.€B. im Bereich der Polymere und der Stähle der Fall, in denen große Unternehmen den Markt dominieren. Insbesondere bei Werkstoffen, deren Herstellung und Weiterverarbeitung nur einen geringen Automatisierungsgrad erfordern, sind KMU wichtige Akteure im Innovationsprozess. Erkennbar wird dies beispielsweise im Bereich der Faserverbundwerkstoffe oder in Teilbereichen der technischen Keramik. Dies zeigt sich bspw. auch in der Fallstudie A (Abschn. 7.2), in der KMU für wichtige Teilbereiche des Produktionsprozesses verantwortlich waren. Ein weiteres wichtiges Charakteristikum des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe ist die zunehmende Bedeutung von interorganisationaler Zusammenarbeit, sei es in Form von Unternehmenskooperationen oder Interaktionen zwischen Unternehmen und dem Forschungssystem. Peters et€ al. (1998) stellen fest, dass die komplexen Zusammenhänge der Materialentwicklung dazu führen, dass insbesondere die Zusammenarbeit zwischen Firmen und Forschungseinrichtungen an Bedeutung gewinnt. Weiterhin beschreiben Peters et€ al. (1998), dass auch die auf neue Werkstoffe ausgerichteten F&E-Aktivitäten in Unternehmen durch diesen Effekt beeinflusst wurden. Im Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe sind daher auch zunehmend vertikale Kooperationen zwischen Werkstoffherstellern und nachgelagerten Wertschöpfungsstufen zu beobachten.3 Gerade weil Werkstoff-Innovationen meist auch mehrere komplementäre Innovationen auf vor- oder nachgelagerten Wertschöpfungsstufen implizieren (Klein 2001, S.€23€ff.), ist die Zusammenarbeit über die Wertschöpfungsstufen hinweg von hoher Bedeutung. Braun et€ al. (1993) stellen hierzu jedoch fest, dass gerade diese wertschöpfungsstufenübergreifende Zusammenarbeit im Bereich der Werkstoff-Innovation vielfach noch nicht ausreichend realisiert wird. Aktuelle Studien bestätigen die Feststellung von Braun et€al. (1993) und identifizieren die Schwierigkeiten in der Kooperation verschiedener Akteure in der Wertschöpfungskette als Hauptbarriere für den Erfolg von Werkstoff-Innovationen (Acatech 2008, S.€20). In Abschn.€5.3 und Kap.€7 werden empirische Ergebnisse vorgestellt, die diese Argumentation zusätzlich untermauern. 3╇ Da neue Werkstoffe viele weitere Industrien beeinflussen, haben die geschilderten Effekte auch eine Wirkung auf andere Industrien wie die Elektrotechnik, die maßgeblich auf die Anwendung neuer Werkstoffe angewiesen sind (Peters et€al. 1998, S.€259).

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In den folgenden Abschnitten soll auf der Basis der MERIT-CATI-Datenbank4 ein Überblick zu der Intensität der unternehmerischen F&E-Kooperationen in verschiedenen Forschungs- und Innovationsfeldern und speziell im Untersuchungsbereich neuer Werkstoffe gegeben werden. Anhand der MERIT-CATI-Daten wird deutlich, dass das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe eine vergleichsweise geringe Allianzhäufigkeit aufweist, zumindest was F&E-Kooperationen zwischen Unternehmen betrifft. Weit führend ist der Biotechnologiesektor, gefolgt von der IT-Industrie. Aufgrund der Daten in der MERIT-CATI-Datenbank wird deutlich, dass insbesondere in der zweiten Hälfte der 1980er Jahre eine intensive Kooperationstätigkeit im Bereich der F&E bei neuen Materialien zu verzeichnen war. Nach einem Abschwung zu Beginn der 1990er Jahre stiegen die F&E-Kooperationen im Bereich neuer Materialien wieder deutlich an und erreichten 1993 den Höchstwert für die 1990er Jahre. Seitdem nahm die Kooperationsintensität jedoch tendenziell ab (s. Abb.€2.4 und 2.5). Interessant ist auch die Betrachtung der Verteilung von Equity-Allianzen (Zusammenarbeit in einer neuen Unternehmensgründung bzw. einem Joint Venture) oder Nonequity-Allianzen (Zusammenarbeit von zwei oder mehreren Akteuren ohne Kapitalverflechtung). In den Zeiträumen, in denen eine tendenziell starke Kooperationstätigkeit bei den Unternehmen im Bereich neuer Materialien zu verzeichnen war, ist auch die Anzahl der Equity-Allianzen sehr hoch (s. Abb.€2.5). Insbesondere während der 1980er Jahre waren Equity-Allianzen noch sehr bedeutend 400 Neue Materialien Luftfahrt/Militärtechnik

350

IT Automotive

Biotechnologie Chemie

Allianzhäufigkeit

300 250 200 150 100 50

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

1988

1987

1986

1985

1984

1983

1982

1981

1980

0

Jahre

Abb. 2.4↜渀 Allianzhäufigkeit verschiedener Forschungs- und Innovationsfelder. (Quelle: MERITCATI-Datenbank, aufbereitet für National Science Board 2007) 4╇ MERIT-CATI ist ein Akronym für „Maastricht Economic Research Institute on Innovation and Technology, Cooperative Agreements and Technology Indicators“.

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

29

100

Nonequity Equity

90 Allianzhäufigkeit

80 70 60 50 40 30 20 10 2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

1988

1987

1986

1985

1984

1983

1982

1981

1980

0

Jahre

Abb. 2.5↜渀 Allianzhäufigkeit im Bereich neuer Materialien. (Quelle: MERIT-CATI-Datenbank, aufbereitet für National Science Board 2007)

und meist die dominierende Form der F&E-Zusammenarbeit. Von 1991 bis 2003 wurden F&E-Kooperationen ohne Gründung eines gemeinsamen Joint Ventures die häufigere Organisationsform von F&E-Kooperationen. Weiterhin ist es aufschlussreich, das Kooperationsverhalten der Akteure des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe nach der Herkunft der Organisationen zu differenzieren. Hierbei wird deutlich, dass die Kooperationstätigkeit der japanischen Unternehmen zwar Mitte der 1980er Jahre kurzfristig die der US-amerikanischen und europäischen Akteure überstieg, dann aber signifikant abfiel. Seit den 1990er Jahren sind US-amerikanische und europäische Akteure führend bei der kooperativen F&E im Bereich neuer Materialien (s. Abb.€2.6).

50

US-Firmen Europäische Firmen Japanische Firmen

45

Allianzhäufigkeit

40 35 30 25 20 15 10 5

2003

2002

2001

2000

1999

1998

1997

1996

1995

1994

1993

1992

1991

1990

1989

1988

1987

1986

1985

1984

1983

1982

1981

1980

0

Jahre

Abb. 2.6↜渀 Allianzhäufigkeit im Bereich neuer Materialien im Ländervergleich. (Quelle: MERITCATI-Datenbank, aufbereitet für National Science Board 2007)

30

A. Gerybadze et al.

Doch woraus erklärt sich nun diese relativ geringe Allianzhäufigkeit im Bereich der Werkstoff-Innovation, in dem die organisationsübergreifende Zusammenarbeit als wichtiger Faktor eingestuft wird? Ein Erklärungsansatz hierfür ist die Erfassungsproblematik für Allianzen im Bereich der Werkstoff-Innovation, die auch von Betreuern der MERIT-CATI-Datenbank bestätigt wird (Hagedoorn und Schakenraad 1991, S.€ 431). So sind die Grenzen des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe nur schwer zu ziehen, wodurch die Zuordnung von Kooperationen zu diesem Bereich in der MERIT-CATI-Datenbank ein äußert diffiziles Unterfangen sein dürfte. Es kann zudem davon ausgegangen werden, dass bei einer hohen Anzahl von Kooperationen aus den Bereichen IT, Biotechnologie, Luftfahrt/Militärtechnik, Automotive und Chemie zumindest ein geringer Bezug zu Materialentwicklungen vorliegt. Dies würde die tatsächliche Allianzhäufigkeit für den Bereich neuer Materialien wohl immens erhöhen. Weiterhin werden in der MERIT-CATIDatenbank Allianzen zwischen Forschungseinrichtungen und Industriefirmen nur dann erfasst, wenn es sich um multilaterale Allianzen mit mindestens zwei Unternehmenspartnern handelt (Hagedoorn et€al. 2005, S.€179). Allianzen zwischen einer oder mehreren Forschungseinrichtungen und lediglich einem Industriepartner sind damit nicht in der MERIT-CATI-Datenbank erfasst. Da Projektkonstellationen dieser Art im Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe von hoher Bedeutung sind, könnte auch dieser Aspekt die relativ geringe Allianzhäufigkeit bei neuen Materialien in den MERIT-CATI-Daten erklären. Eine wichtige Rolle bei der Intensivierung der wertschöpfungsstufenübergreifenden Zusammenarbeit im Werkstoff-Innovationsprozess kommt den regionalen Clustern zu. Einige wichtige Cluster in Deutschland sind komplett oder zu großen Teilen auf Werkstoff-Innovationen konzentriert, bspw. das Flugzeugbaucluster in Stade (CFK Valley), der Carbon Composites e.€V. (CCeV) in Augsburg oder das Leichtbau-Cluster in Landshut. Innerhalb dieser Cluster tauschen sich Unternehmen über neue Entwicklungen aus, starten gemeinsame Projekte und schmieden Allianzen über sämtliche Stufen des Innovationsprozesses hinweg. Eine wichtige Tendenz, die für die Entwicklung Deutschlands als Innovationsstandort für neue Werkstoffe von hoher Bedeutung werden könnte, ist die zunehmende Intensivierung der Zusammenarbeit zwischen verschiedenen regionalen Clustern. Es findet also nicht nur innerhalb der Cluster ein Austausch statt, sondern auch über die Grenzen der Clusterorganisationen hinaus. Eine Analyse zu dem Kommunikationsnetzwerk des CCeV hat ergeben, dass der CCeV mit vier weiteren Clusterorganisationen in Verbindung steht, intensive Kommunikation betreibt und Projekte anstößt. In der folgenden Abb.€2.7 ist dies beispielhaft für den Fall des CCeV dargestellt. Im Bereich der Werkstoff-Innovation ist weiterhin eine zunehmend engere Kopplung von Produkt- und Prozessentwicklung zu beobachten. Im Rahmen des Forschungsprojektes „International R&D and Innovation Study (INTERIS)“5 der 5╇ Für INTERIS wurden Forschungsarbeiten zu 50 technologieintensiven Unternehmen durchgeführt. Das Projekt wurde in Kooperation mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT), dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung und dem National Institute of Science and Technology Policy (NISTEP) in Tokyo durchgeführt.

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

31

CFK Valley Stade e.V.

Kunststoffnetzwerk Franken Automotive Cluster Cluster Neue Werkstoffe Cluster Sensorik und Leistungselektronik

Cluster Mechatronik und Automation

Leichtbaucluster der Hochschule Landshut CCeV Mechatronik Cluster Oberösterreich Cluster Umwelttechnologie

Abb. 2.7↜渀 Kommunikationsnetzwerke zwischen Werkstoff-Clustern am Beispiel des CCeV. (Quelle: In Anlehnung an van Cour 2008)

Forschungsstelle Internationales Management und Innovation der Universität Hohenheim wurde festgestellt, dass die Kompetenz zu einer effizienten Kopplung dieser beiden Teilbereiche für Unternehmen im Bereich der Werkstoff-Innovation immer mehr zu einem wettbewerbsentscheidenden Faktor geworden ist. Internationale Unternehmen im Bereich der Werkstoff-Innovation verfolgen dabei immer weniger eine primär forschungsbasierte Strategie, sondern setzen stärker auf eine Strategie, die eine enge Kopplung von Produkten und Prozessen vorsieht (Gerybadze 2004, S.€37). Bezüglich der Akteure innerhalb des Forschungs- und Innovationsfeldes neuer Werkstoffe sind neben den Unternehmen und Forschungsinstituten auch die Ausbildungseinrichtungen, sowohl auf Ebene der Hochschulen als auch der Facharbeiterausbildung, von hoher Wichtigkeit. Bei der Hochschulausbildung sind nicht nur

32

A. Gerybadze et al.

die Studiengänge in Werkstoffwissenschaften sondern auch in anderen Disziplinen mit einer starken Verbindung zu Werkstoffen relevant, wie z.€B. die Chemie, die Physik oder die Mineralogie. Derzeit sind die Programme an den deutschen Hochschulen noch dadurch geprägt, dass die Verbindung zwischen Werkstoffforschung und ökonomischen Erfolgsfaktoren von neuen Werkstoffen nicht ausreichend adressiert wird. Einige Studiengänge im Ausland stellen bereits die Verbindung zwischen Werkstoffforschung und Ökonomie her, wie bspw. der Studiengang „Materials Economics and Management“ an der englischen Universität Oxford. Studiengänge dieser Art können als Beispiele für eine erfolgreiche Integration von ökonomischen Fragestellungen in die Ausbildung junger Werkstoffwissenschaftler dienen.

2.3  K  omplexe Produkte und Systeme mit neuen Werkstoffen: Zusammenarbeit zwischen   Werkstoff-, Komponenten- und Endsystemhersteller Komplexe Produkte und Systeme (Complex Products and Systems, CoPS) sind eine spezifische Klasse von Produkten, die sich deutlich von Massenprodukten unterscheiden lassen. Die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale sind (Tidd et€al. 2005, S.€264; Schmidt 2009, S.€95€ff.): • Systemische Struktur: CoPS bestehen aus mehreren, meist hierarchisch angeordneten Komponenten, die nur im Zusammenspiel ihre Funktion erfüllen. • Große Anzahl an Interaktionen zwischen den Subsystemen der CoPS: dies ist eine Folge der Vielzahl hierarchisch angeordneter Komponenten, welche durch Schnittstellen und die Architektur des Systems gesteuert und begrenzt wird. • Schwierigkeit bei der Veränderung von einzelnen Komponenten: einzelne Komponenten der CoPS können nicht verändert werden, ohne dass dies eine Auswirkung auf das Gesamtsystem hätte, d.€h. sie sind nur schwer oder nicht modularisierbar. Hobday et€ al. (2000, S.€ 793€ f.) definieren dementsprechend komplexe Produkte und Systeme folgendermaßen: „…high cost, technology-intensive, customised, capital goods, systems, networks, control units, software packages, constructs and services.“ Die Herstellung des Produktes erfolgt zudem meist im Rahmen eines einmaligen Projektes (z.€ B. ein Kraftwerk) oder in sehr kleiner Stückzahl (z.€ B. Werkzeugmaschinen). Für die Erstellung von CoPS sind meist Fähigkeiten und Kenntnisse in verschiedenen Bereichen notwendig, was die Kompetenz eines einzelnen Unternehmens oft übersteigt (Hobday 1998, S.€ 695). Innovationsmodelle und Innovationskonzepte, die überwiegend auf in Massenproduktion hergestellten Konsumgütern basieren, können hier nur sehr eingeschränkt angewendet werden (Hobday et€al. 2000, S.€793).

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

Herstellung des neuen Werkstoffs

Fertigung einer Komponente aus neuem Werkstoff

CoPS-Subsystem mit Komponente

33

CoPS mit modifiziertem Subsystem

Abb. 2.8↜渀 Die Rolle neuer Werkstoffe in CoPS: Fertigung einer Komponente, die einen neuen Werkstoff enthält

Entwicklungen im Bereich neuer Werkstoffe können teilweise als CoPS charakterisiert werden. Dabei ist zu beachten, dass die Werkstoffe selbst nicht CoPS sind, aber häufig zuerst in CoPS zur Anwendung kommen. Schematisch ist dieser Zusammenhang in Abb.€2.8 dargestellt. Da in einem CoPS die einzelnen Bestandteile auf die Funktion des Gesamtsystems oder Produktes wirken, hat die Veränderung einer Komponente meist einen deutlichen Einfluss auf das gesamte Gebilde. Auch die Herstellungsverfahren und Verarbeitungsprozesse für neue Werkstoffe stellen manchmal eine komplexe Kombination von Abläufen, Werkzeugen und Werkstücken dar und können dann als CoPS klassifiziert werden. In Fallstudie A in Abschn.€ 7.2 wird deutlich, wie sehr der Werkstoff für eine Teilkomponente eines komplexeren Produktes die Funktion des Produktes beeinflussen kann. Fallstudie B in Abschn.€7.3 ist ein Beispiel für ein CoPS im Bereich Faserverbundwerkstoffe. Das dort entwickelte Mikrowellenverfahren setzt sowohl mehrere vorbereitende Arbeitsschritte für das zu bearbeitende Material voraus, es folgen aber auch weitere Bearbeitungsschritte nach dem Einsatz des Verfahrens bis zur Fertigstellung des Endproduktes. Ein wesentlicher Bestandteil des Mikrowellenofens ist die komplexe Steuerungselektronik in Verbindung mit spezifischen Bauteilen. Eine Veränderung an dem im Mikrowellenofen zu bearbeitenden Material verändert den gesamten Prozess, eine Modifikation an einzelnen Komponenten wirkt sich also auch auf das gesamte System aus. An der Entwicklung waren bisher verschiedene Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit spezifischen, sich teilweise ergänzenden Kompetenzen beteiligt. Bei CoPS spielt der Endsystemhersteller eine entscheidende Rolle bei der Koordination der Zusammenarbeit zur Erstellung des komplexen Produktes oder Systems (Dosi et€al. 2003, S.€100). Die Werkstoff- und Komponentenhersteller erbringen in einem solchen Verbund spezialisierte Teilleistungen ähnlich der Tier-Struktur im Automobilbau, in der die Produktionskette mehrere Ebenen tief gestaffelt ist (z.€B. Dicken 2003, S.€366€ff.). Die beiden Fallstudien in Kap.€7 bieten zwei Beispiele für diese Form der Zusammenarbeit mit mehreren Partnern. Es gelten auch hier die von Gerybadze (2004, S.€194€ff.) dargestellten Überlegungen zu Kooperationen. Wichtig ist vor allem, dass die Ziele und Strategien der Partner übereinstimmen und sie über komplementäre und gleichwertige Kompetenzen verfügen (siehe hierzu auch die Empfehlungen in Kap.€7).

34

A. Gerybadze et al.

Die besonderen Merkmale von CoPS haben spezifische Auswirkungen auf das Innovationsmanagement und die Kooperation bei der Entwicklung und dem Einsatz von CoPS (Hobday et€al. 2000, S.€795€f.). Der Produktlebenszyklus für CoPS kann sich über Jahrzehnte erstrecken, was eine besondere Planungsperspektive bei der Entwicklung erfordert. Zudem läuft der Innovationsprozess auch nach der Übergabe des Produktes weiter, denn es können kontinuierlich Modifikationen und Verbesserungen am CoPS vorgenommen werden, indem alte Komponenten durch leistungsfähigere ersetzt werden. Dies war z.€B. auch in Fallstudie A (Abschn.€7.2) zu beobachten, in der eine Werkstoff-Innovation für die Komponente eines Subsystems den Einsatzbereich des Endproduktes erweitert hat. Ebendiese hohe Anzahl an Komponenten kann auch dazu führen, dass ein CoPS sich von einer Produktgeneration zur nächsten deutlich unterscheidet, je nachdem wie viele Komponenten ausgetauscht oder hinzugefügt werden. Das erforderliche Expertenwissen für die Herstellung von CoPS liegt zudem oft eher implizit in Personen und Teams vor. Dies führt auch dazu, dass Soft Skills wie Kommunikation und Führung von Kooperationen erfolgsentscheidend sowohl für die Entwicklung als auch die Produktion von CoPS sind. Ganz ähnliche Merkmale weisen auch Innovationsprojekte im Werkstoffbereich auf, wie die Fallstudien in Kap.€7 zeigen werden. Entsprechend gelten auch für solche Projekte die hier dargestellten Eigenheiten von CoPS und die Anforderungen an Soft Skills in der Durchführung solcher Werkstoff-Innovationen.

2.4  B  esonderheiten des Projekt- und Kooperationsmanagements in der Werkstoff-Innovation Innovationsprojekte, die in Kooperation mit Partnern durchgeführt werden, sind sehr störanfällige und schwierige Unterfangen (Gerybadze 2004, S.€ 220). Gerybadze merkt diesbezüglich an, dass in dem Forschungsprojekt INTERIS von insgesamt 500 Forschungsprojekten rund 100 Kooperationsprojekte untersucht wurden. Von diesen Projekten scheiterten deutlich über die Hälfte oder waren zumindest mit schwerwiegenden Problemen belastet. Eine besondere Herausforderung stellen hierbei multilaterale Projekte dar. Bilaterale Projekte sind im Vergleich dazu weniger konfliktträchtig und weniger komplex. Kooperationsprojekte im Bereich der Werkstoff-Innovation zeigen zusätzlich weitere Eigenschaften, die die Komplexität erhöhen und zu Konflikten in der Zusammenarbeit führen können. Werkstoff-Innovationsprojekte werden meist in interdisziplinären Teams durchgeführt. In den in diesem Forschungsprojekt untersuchten Fällen, die in Kap.€4 genauer beschrieben werden, arbeiteten in den Transferprojekten oft Arbeitsgruppen bestehend aus Werkstoffwissenschaftlern, Chemikern, Physikern und weiteren Disziplinen an einer Werkstoff-Innovation. Die Erfassung und Integration von Kundenbedürfnissen in diesen Projekten erfordert ebenfalls ein zunehmendes Maß an Interdisziplinarität. Die Koordination solcher Teams benötigt eine Verbindung der verschiedenen Perspektiven, die die Experten in das Team einbringen. Dies kann

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

35

der Problemlösung dienen, aber auch zu Beginn des Projektes die Kommunikation erschweren. Besonders wenn die Ziele nicht ausreichend deutlich abgestimmt werden, kann es geschehen, dass die einzelnen Fachgruppen in einem solchen Projekt eher nebeneinander her arbeiten. In Fallstudie B in Abschn.€7.3 zeigten sich Ansätze einer solchen Entwicklung im Team. Weiterhin werden Werkstoff-Innovationen häufig in Kooperation zwischen verschiedenen Unternehmen und Forschungseinrichtungen bearbeitet (Niosi 1993, S.€18€f.). Laut Niosi (1993) ist der Grund hierfür, dass viele Innovationen in diesem Feld stark durch wissenschaftliche Erkenntnisse geprägt sind und dass die öffentliche Forschung in diesen Feldern oft noch Kompetenzvorteile gegenüber der industriellen Forschung hat. Niosi (1993, S.€17€f.) betont außerdem, dass eine Zusammenarbeit von naturwissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Forschungseinrichtungen (z.€ B. Universitäten, private F&E-Dienstleister), produzierenden Firmen und Firmen, die den neuen Werkstoff anwenden, notwendig ist. Nur im Zusammenspiel zwischen diesen Wertschöpfungsstufen können Innovationen im Bereich neuer Werkstoffe generiert werden. Die komplexe Einbettung der Werkstoff-Innovation in am Markt bereits etablierte Wertschöpfungsstrukturen und die Verbindung verschiedener Organisationen in den entsprechenden Kooperationen sind damit weitere wichtige Merkmale von Werkstoff-Innovationen, die bei der Strukturierung von Kooperationsprojekten berücksichtigt werden müssen. Diese Kooperationsstrukturen führen außerdem dazu, dass die Partner in Werkstoff-Innovationsprojekten häufig räumlich verteilt sind. Hierauf wird in Abschn.€2.7 noch genauer eingegangen. Die teils breite Einsetzbarkeit von Werkstoffentwicklungen kann zudem die Fokussierung auf einen ersten Anwendungsbereich erschweren, da sich viele verschiedene Anwendungsmöglichkeiten bieten, die aber jeweils sehr arbeitsintensiv erschlossen werden müssten. Dies war auch in Fallstudie B in Abschn.€7.3 zu beobachten. Die systematische Suche nach einem ersten Anwendungsfeld ist bei eher generischen Werkstoffinnovationen ein nicht zu unterschätzender Meilenstein, da sonst das Innovationsprojekt Gefahr läuft, dass die Innovation sich nicht in der Anwendung etablieren kann. Die erste industrielle Anwendung ist essentiell für die weitere Verbreitung der Werkstoff-Innovation. Nach einer ersten Anwendung, wie es auch in Fallstudie A in Abschn.€7.2 geschehen ist, können meist nach geringfügiger Modifikation des Werkstoffes bzw. des Herstellungsverfahrens weitere Anwendungsbereiche erschlossen werden. Die Ausweitung der Anwendung einer Werkstoff-Innovation hängt dabei stark von den Kostenstrukturen in der Anwendung ab, welche in Abschn.€2.5 diskutiert werden. Auch die Besonderheiten des Innovationsmanagements bei CoPS, die bereits oben in Abschn.€2.3 erläutert wurden, wirken auf das Projekt- und Kooperationsmanagement bei Werkstoffprojekten. Da Werkstoffentwicklungen, vor allem wenn es sich um neue Fertigungsprozesse handelt, dem Charakter nach einem CoPS ähnlich sind, sollten die in Abschn.€2.3 beschriebenen Aspekte bei Werkstoff-Innovationsprojekten beachtet werden. Vor allem das eher implizite Wissen in solchen Projekten erfordert eine strukturierte Herangehensweise im Bereich Kommunikation und Projektmanagement.

36

A. Gerybadze et al.

2.5  Ö  konomie und Kostenstruktur   in Werkstoff-Innovationsprojekten Einer der entscheidenden Faktoren für die Durchsetzung neuer Werkstoffe ist das Vorhandensein einer vorteilhaften Kostenstruktur. Jedoch ist bei vielen Werkstoffen zu beobachten, dass eine breite Durchsetzung im Markt daran scheitert, dass die Kostenstrukturen unvorteilhaft oder schwer zu prognostizieren sind. Die Kosten für Vorprodukte sowie zeit- und energieintensive Fertigungsprozesse sind hierbei von besonderer Wichtigkeit. Diese Problematik erschwert die Marktakzeptanz von neuen Werkstoffen und damit auch die Substitution konventioneller Werkstoffe (OECD 1990, S.€15; Musso 2005, S.€16). Die OECD hat bereits in den 1990er Jahren festgestellt, dass durch die hohen Kosten von neuen Werkstoffen oftmals ein „Teufelskreis“ entsteht, der zu einer niedrigen Nachfrage nach Werkstoff-Innovationen führt, was dann letztendlich zu einem vorzeitigen Abbruch von Investitionen führen kann (vgl. OECD 1990, S.€15). Wenn Deutschland seine Führungsposition im Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe nachhaltig behaupten will, muss dieser von der OECD beschriebene „Teufelskreis“ vermieden und ein Fokus auf das Kostenmanagement bei neuen Werkstoffen gelegt werden. Dieses Kapitel zeigt auf, welche Grundlagen aus der betriebswirtschaftlichen Literatur hierfür besonders relevant sind und welche Ansatzpunkte und Methoden für das Kostenmanagement bei neuen Werkstoffen verfolgt werden sollten. Bei den Kosten für neue Werkstoffe spielen Erfahrungskurveneffekte eine entscheidende Rolle (Klein 2001). Das Konzept der Erfahrungskurve besagt, dass aufgrund verschiedener Faktoren die Stückkosten eines neuen Werkstoffes bei der zunehmenden kumulierten Ausbringungsmenge absinken. Dieser Effekt wird auch als Kostendegression bezeichnet und durch drei Faktoren verursacht: 1) Größenvorteile bzw. reine Skaleneffekte, die im angelsächsischen Sprachraum als „Economies of Scale“ bezeichnet werden, 2) Verbundvorteile, so genannte „Economies of Scope“ und 3) Erfahrungsvorteile, die zu einer höheren Effizienz bei den zu verrichtenden Arbeitsschritten und den Produktionsprozessen führen (Kehrt und Asum 2008, S.€20; Hilton et€al. 2008, S.€448). In dem folgenden Beispiel in Abb.€2.9 ist die Erfahrungskurve exemplarisch für einen konventionellen und einen neuen Werkstoff dargestellt, wobei der Verlauf der Kostenkurven nicht empirisch belegt ist, sondern lediglich auf die grundsätzlichen Unterschiede zwischen konventionellen und neuen Werkstoffen hinweisen soll. Mit dem Einsatz einer Werkstoff-Innovation ist der Übergang auf eine neue Erfahrungskurve verbunden, die durch erhebliche Strukturaufbau- und Strukturzerstörungskosten gekennzeichnet ist.6 Dieses Problem beschreibt Klein (2001) als typisch für Werkstoff-Innovationen und nennt das Phänomen den „Kostenhöcker“, der die Durchsetzung von Werkstoff-Innovationen unterdrückt oder entscheidend verlangsamt. Die Umstellungskosten („switching costs“), die durch den Einsatz eines neuen Werkstoffes entstehen, bestimmen das Adaptionsverhalten von Markt6╇

Vgl. hierzu auch die Literatur zu „competence-destroying“-Entwicklungen in Kap.€3.

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

37

Stückkosten

Abb. 2.9↜渀 Vereinfachtes Konzept der Erfahrungskurve

Kneuer Werkstoff Kkonventioneller Werkstoff

Kumulierte Ausbringungsmenge

akteuren maßgeblich (Musso 2005). Schlüter (2000, S.€89) thematisiert dieses Phänomen ebenfalls und stuft die Umstellungskosten von einer konventionellen auf eine innovative bzw. konkurrierende Werkstoffbasis als wichtiges Kriterium für die Werkstoffadaption ein. Umstellungskosten können neben dem Umbau bzw. Neukauf von Produktionsanlagen auch noch diverse weitere Kostenblöcke sein, z.€B. das Brachliegen von speziellen, an die tradierten Werkstofflösungen gebundenen Kompetenzen des Unternehmens oder die Kosten zum Aufbau von neuem Knowhow für den veränderten Produktionsprozess. Die Umstellungskosten werden dabei insbesondere durch die Komplexität der Wertschöpfungskette und durch das Wissen über den neuen Werkstoff beeinflusst. Bei einer hohen Komplexität der Wertschöpfungskette sind die Umstellungskosten tendenziell höher, wobei sie bei zunehmendem Wissen über den Werkstoff tendenziell absinken (Musso 2005). Musso kritisiert, dass die Studien zur Werkstoff-Innovation diese Zusammenhänge meist nur unzureichend berücksichtigen, obwohl diese das Adaptionsverhalten von Marktakteuren maßgeblich bestimmen. In den empirischen Studien im Rahmen des Forschungsprojektes InnoMat konnte dieses Phänomen anhand der Aushärtungstechnologie für Faserverbundwerkstoffe in der Automobil- und Luftfahrtindustrie beobachtet werden.7 Die dort zur Aushärtung genutzten Autoklav-Öfen sind fest installierte, teure Anlagen, für die hohe Investitionssummen aufgewendet wurden. Die hohen Kosten für einen AutoklavOfen, die bereits für diese Aushärtungstechnologie erlernten Optimierungsprozesse und der mit der Einführung einer neuen Technologie verbundene Zertifizierungsaufwand führen vielfach zu dem Bestreben, die bislang genutzte technologische Lösung beizubehalten. Hieraus resultiert ein „Lock-In“-Effekt. Hersteller- und Zulie7╇

Vgl. hierzu auch Kap.€7.

Technische Leistungsfähigkeit L

38

A. Gerybadze et al.

Neuer Werkstoff (Werkstoff-Innovation)

L2 Lgrenz

Konventioneller Werkstoff

Lt

L1

K1

Kgrenz1

Kt

K2

Kgrenz2

Kosten K (EUR/kg)

Abb. 2.10↜渀 Einfaches Modell der Substitution für einen konventionellen und einen neuen Werkstoff

ferfirmen schrecken also vor Umstellungskosten auf neue technologische Lösungen zurück und bevorzugen tendenziell das Beibehalten der konventionellen Lösung, auch wenn andere Aushärtungstechnologien Kosteneinsparungen und Qualitätsverbesserungen versprechen. Wenn sich ein neuer Werkstoff am Markt durchsetzen soll, muss er meist einen konventionellen Werkstoff ersetzen. Bei der Betrachtung der Entscheidung für einen neuen und gegen einen konventionellen Werkstoff kann in Anlehnung an Hartmann (2000, S.€14) ein einfaches Substitutionsmodell herangezogen werden, in dem der Leistungsverlauf, die technische Leistungsfähigkeit eines Werkstoffes (L) und die Kosten des Werkstoffes in EUR/kg (K) abgetragen werden (s. Abb.€2.10). Der Indifferenzpunkt der Substitutionsentscheidung der Werkstoffe liegt hier bei dem Schnittpunkt der Kurven (Lt/Kt). Wie das Substitutionsmodell zeigt, spielt auch hier die generische Natur von Werkstoff-Innovationen eine Rolle. Da viele Werkstoffe industrieübergreifend eingesetzt werden, z.€ B. sowohl in der Luftfahrt als auch in der Automobilindustrie, müssen die in beiden Branchen geltenden Kostenobergrenzen berücksichtigt und als Kostenschranken verstanden werden. Die Automobilindustrie ist traditionell kostensensitiver als die Luftfahrtindustrie. Betrachtet man die tolerierbaren Mehrkosten für eine Gewichtsminderung um ein Kilogramm bzw. ein Prozent des Gesamtgewichtes, so ergeben sich für die Raumfahrt, den Bereich der Großraumflugzeuge, die Regionalflugzeuge und die Automobilindustrie die in Tab.€2.2 angeführten Größenordnungen. Daher könnten in dem in Abb.€ 2.10 vorgestellten Modell für die Automobilindustrie die Kostenobergrenze Kgrenz1 und für die Luftfahrtindustrie die Kostenobergrenze Kgrenz2 zugeordnet werden. An dem Modell wird nun deutlich, dass im Rahmen der Kostenobergrenze in der Luftfahrtindustrie zwei Fälle denkbar sind: 1)

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

39

Tab. 2.2↜渀 Richtwerte für tolerierbare Mehrkosten für Gewichtseinsparungen in verschiedenen Anwendungen. (Quelle: Herbeck und Voggenreiter 2007, S.€15) Tolerierbare Mehrkosten pro einTolerierbare Mehrkosten für gespartem Kilogramm (€/kg) 1€% Gewichtseinsparung in € Raumfahrt 5.000 5.000.000 Großraumflugzeuge 500 500.000 Regionalflugzeuge 250 50.000 Automobil 5 50

Die Werkstoff-Innovation muss eingesetzt werden, da das konventionelle Material nicht über das notwendige Eigenschaftsprofil verfügt, oder 2) die Werkstoff-Innovation wird eingesetzt, da sie ein hohes Leistungsspektrum zu geringeren Kosten als der konventionelle Werkstoff realisiert. Andererseits wird deutlich, dass die innerhalb der Automobilindustrie vorherrschende Kostentoleranz einen Einsatz der Werkstoff-Innovation nicht erlauben würde (Hartmann 2000, S.€15). Eine klare Abgrenzung der Anwendungsfelder ist also von entscheidender Bedeutung hinsichtlich der Kostenrestriktionen, die für einen Werkstoff gelten. Bereits Jones (1970, S.€797) ging darauf ein, dass die klare Abgrenzung des Anwendungsfeldes daher für eine Einschätzung der wirtschaftlichen Anwendbarkeit eines Werkstoffes unabdingbar wäre. Grundsätzlich ist festzuhalten, dass bei der Forschung und Anwendung dynamischer Kostenrechnungsverfahren und dynamischer Controlling-Konzepte für Werkstoff-Innovationsprojekte noch Nachholbedarf besteht. Hierzu wären entsprechende Projekte zwischen Industriefirmen und betriebswirtschaftlichen Lehrstühlen wünschenswert, die neue Ansätze entwickeln und bisherige konkretisieren sollten. Ein viel versprechender dynamischer Ansatz für das Kostenmanagement bei Werkstoffen wurde von Götze und Weber (2007) erarbeitet, die die Analyse von WerkstoffKosten auf den Lebenszykluserfolg des Werkstoffes ausrichten. Der Erfolgsbezug des Werkstofflebenszyklus kann dabei entweder auf den Werkstoffentwickler und -hersteller oder das den Werkstoff verwendende Unternehmen ausgerichtet sein. Der Lebenszykluserfolg von Werkstoffen kann zum einen als langfristiges wirtschaftliches Ergebnis eines (neu zu entwickelnden) Werkstoffes für den Werkstoffentwickler bzw. -hersteller aufgefasst werden, zum anderen als lebenszyklusbezogener Ergebnisbeitrag, den ein Werkstoff für das ihn verwendende Unternehmen leistet. (Götze und Weber 2007, S.€91)

Die Kostenrechnung im Bezug auf Werkstoff-Innovationen muss dabei eine Vielzahl verschiedener Einflussfaktoren einbeziehen. Eine Auswahl dieser Kosteneinflussfaktoren ist in Tab.€ 2.3 zusammengefasst, die auf Ausführungen von Götze und Weber (2007) basiert und durch die Ergebnisse eigener Erhebungen ergänzt wurde. Für die Kostenstruktur einer Werkstoff-Innovation spielen die Materialkosten an sich vielfach nur eine untergeordnete Rolle. Vielmehr sind die Prozesskosten, die Weiterverarbeitungskosten („assembly costs“) und die Endbearbeitungskosten („finishing costs“) von entscheidender Bedeutung für die Durchsetzung neuer Werkstoffe (Jones 1970). Diese Feststellung hat sich in den empirischen Fallstudien

40

A. Gerybadze et al.

Tab. 2.3↜渀 Einflussfaktoren auf die Kostenstruktur eines Werkstoffes Einflussfaktoren durch Einflussfaktoren aus der Unternehmensstruktur Werkstoffeigenschaften oder dem Unternehmensumfeld UnternehPhysikalische FertigungsGebrauchsWerkstoffWeitere untermensexterne Eigenschaften eigenschaften eigenschaften mengen nehmensinterne Faktoren Faktoren •â•‡Unternehmens- •â•‡ Faktorpreise •â•‡Beschaf•â•‡Tempera•â•‡ Mechanisch •â•‡Umformfungsgröße •â•‡ Konkurrenz barkeit turbestän•â•‡ Chemisch menge •â•‡Fertigungstech- •â•‡ Nachfrager •â•‡Schweißdigkeit •â•‡Elektronologien •â•‡Rechtliche •â•‡Zugfestig- •â•‡Losgrößen nisch barkeit •â•‡ Standort •â•‡AbsatzBestimmun•â•‡ Thermisch •â•‡ … keit gen mengen •â•‡Fertigungstiefe/ •â•‡Bruchfes•â•‡Kernphysi•â•‡ … •â•‡ … tigkeit breite kalisch •â•‡ … •â•‡Erfahrung & •â•‡ … Know-how •â•‡Kontrolle von komplementären Assets •â•‡ …

aus dem Forschungsprojekt InnoMat bewahrheitet und spiegelt sich beispielsweise in der Fallstudie A in Kap.€7 anschaulich wider. Trotz seiner unbestrittenen Bedeutung ist das Thema der Kostensenkung bei neuen Werkstoffen in der „Scientific Community“ weniger präsent als dies eigentlich zu erwarten wäre. Jones sprach bereits 1970 an, dass viele Zeitschriften die Kosteneffizienz von Werkstoffen als nicht publikationswürdig ansehen und daher Informationen dieser Art nur in Randnotizen an die Öffentlichkeit gelangen. Dieses Dilemma hat sich bis heute nicht grundlegend aufgelöst und führt dazu, dass die Absenkung von Prozess-, Weiterverarbeitungs- und Endbearbeitungskosten, die für die Kosteneffizienz von Werkstoff-Innovationen eine so entscheidende Rolle spielen, wenig im Fokus der Scientific Community stehen. Die Wichtigkeit dieser Kostenblöcke im Vergleich zu den Kosten für Vorprodukte zeigt sich auch sehr anschaulich in den in Kap.€7 analysierten Anwendungsfällen. Für das Management von Kosten werden verschiedene Instrumente angewendet, unter denen das Target Costing (Zielkostenrechnung) einige Besonderheiten aufweist, welche es für den Bereich der Werkstoff-Innovation in besonderem Maße empfehlen. Das Target Costing stellt daher im Bereich des Managements von Werkstoffkosten ein bedeutendes Instrument dar (Götze und Weber 2007). Unter Target Costing wird ein Managementansatz verstanden, der eine Markt- und Kundenorientierung in das Kostenmanagement integriert. Hierdurch wird frühzeitig ein marktorientiertes Design von Produkten und Produktkostenstrukturen sichergestellt (Riedrich und Sasse 2005, S.€173). Ein Target Costing verläuft dabei üblicherweise in vier Stufen, die wir in Anlehnung an Vorbach (2003, S.€343) sowie Götze und Weber (2007) in der folgenden Abb.€2.11 darlegen. Im Rahmen der für das Projekt InnoMat geführten Expertengespräche wurde deutlich, dass die Anwendung des Target Costing in Werkstoff-Innovationspro-

Funkt. Zielkostenspaltung

Aufspaltung der Zielkosten auf Baugruppen, Komponenten, Werkstoffe und Prozesse

Zielkostenbestimmung

Abb. 2.11↜渀 Ablauf des Target Costing

Zielkostenkontrolle/verbesserung

Identifikation von Abweichungen

Kostenorientiertes ständiges Lernen und Verbessern

Kostenreduktionsmaßnahmen

Zielkostenrealisierung

Zielkostenplanung

Aufwands- und Kostenschätzung

Kostenreduktionsmaßnahmen

Aufwands- und Kostenschätzung

Festlegung von Strategien zur Zielkostenerreichung

5. Out of Standard Costs

4. Out of Competitor

3. Into and out of Company

2. Out of Company

1. Market into Company

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung 41

42

A. Gerybadze et al.

jekten nur vereinzelt erfolgt. Insbesondere gilt dies für Projekte ohne Beteiligung eines Industriepartners. Daher unterbleibt vielfach die frühzeitige Berücksichtigung der im Markt bzw. im Anwendungsfeld vorliegenden Kostenrestriktionen. Götze und Weber (2007) widmen sich dieser Thematik und plädieren für ein werkstoffbezogenes Target Costing, das bei dem Werkstoff-Entwickler bzw. -Hersteller oder dem Werkstoffanwender ansetzen könnte.8 Zu dem werkstoffbezogenen Target Costing bei einem Werkstoff-Entwickler und -Hersteller legen die Autoren folgendes dar: …[der Werkstoff-Entwickler und -Hersteller sollte darauf abzielen, das Target Costing] zur Steuerung seiner eigenen werkstoffbezogenen Entwicklungs-, Herstellungs- und Vermarktungsaktivitäten zu nutzen und dabei Zielkosten für den Werkstoff insgesamt sowie dessen materielle Elemente und die für die Herstellung erforderlichen Prozesse zu bestimmen. (Götze und Weber 2007, S.€96)

Ein Werkstoffanwender sollte stattdessen ein werkstoffbezogenes Target Costing einführen, das die Wünsche des Endkunden in Bezug auf den Werkstoff berücksichtigt. Hier sind gerade die Kostentoleranzen der Anwender, die in dem bereits dargelegten Substitutionsmodell von konventionellen und traditionellen Werkstoffen thematisiert wurden (vgl. Abb.€ 2.10), ein entscheidender Faktor (Götze und Weber 2007, S.€97). Kerngedanke des werkstoffbezogenen Target Costing ist die Verschiebung des Fokus des Kostenmanagements von Produkten und Komponenten auf Werkstoffe: Es lassen sich Zielkosten nicht nur für Produkte sowie deren Merkmale bzw. Funktionen und/oder Komponenten und Teile (wie beim klassischen Target Costing), sondern auch für Werkstoffe bestimmen und als Steuerungsgröße für die werkstoffbezogenen Aktivitäten des gesamten Lebenszyklus verwenden. (Götze et€al. 2009)

Ein wichtiges Charakteristikum des werkstoffbezogenen Target Costing ist die Berücksichtigung von direkten und indirekten Werkstoffkosten bereits in der Phase der Produktentwicklung, in der die Potentiale für Kosteneinsparungen und -beeinflussung am größten sind (Götze et€al. 2009). Daher sollten auch in den so genannten „marktfernen“ Werkstoff-Innovationsprojekten die Kostenstrukturen mit dem Instrument des Target Costing frühzeitig geplant werden. Weiterhin dient das Target Costing als ein Instrument der Projektauswahl. Bereits in einer frühen Phase kann erkannt werden, ob ein Werkstoff zu am Markt akzeptierten Kosten produziert werden kann (Götze et€al. 2009). In einem werkstoffbezogenen Target Costing ist es von besonderer Wichtigkeit, bestimmte Kostenrestriktionen auf nachgelagerten Wertschöpfungsstufen nicht zu überschreiten. Da die End(produkt)käufer vielfach nicht die Kaufentscheidung für den eigentlichen Werkstoff fällen, sind die Zielkosten primär an der direkt nachgelagerten Wertschöpfungsstufe festzumachen. Daraufhin sollte aber eine sukzessive Prüfung der Kostentoleranzen für sämtliche nachgelagerten Wertschöpfungsstufen Auch die Ermittlung der Kostenstruktur für Werkstoffprüfverfahren ist ein für die WerkstoffInnovation sehr relevantes Thema, das aber an dieser Stelle nicht weiter vertieft wird. Ein Modell zur Lösung dieser Fragestellung wird von Berg et€al. (1997) vorgeschlagen.

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bis hin zu den Endabnehmern erfolgen. An dieser Stelle muss betont werden, dass der Endabnehmer durchaus seine Verhandlungsmacht ausspielen kann, in dem er bspw. nur diejenigen Subsystem- oder Systemhersteller berücksichtigt, die den Werkstoff nutzen. Daher ist zwar die eigentliche Kaufentscheidung über den Werkstoff nicht direkt bei dem Endkunden anzusiedeln, jedoch besteht eine nicht zu vernachlässigende Wirkung seiner Verhandlungsmacht auf die Kaufentscheidung der Akteure in den vorgelagerten Wertschöpfungsstufen. Ein weiterer, in Bezug auf Werkstoffe wichtiger Ansatz des Kostenmanagements ist der „Design-to-Cost“-Ansatz, der später zu dem „Design-to-Life-Cycle-Cost“Ansatz weiterentwickelt wurde (Hartmann 2000, S.€28; Arthur D. Little et€al. 2005). In letzterem Ansatz werden auch Vorlaufs- und Folgekosten von Werkstoffen berücksichtigt. Ein ganzheitliches Vorgehen dieser Art wird auch von Schlüter (2000, S.€88€f.) vorgeschlagen, der eine ökonomische Beurteilung von Werkstoffentscheidungen auf alleiniger Basis des Verhältnisses Gewicht/Preis ablehnt. Vielmehr müsse eine Analyse der Kostenstruktur im Hinblick auf das Gesamtkonzept erfolgen, wobei alle kostenrelevanten Faktoren über den Werkstofflebenszyklus hinweg einbezogen werden müssten. Berücksichtigt man die Lebenszykluskosten eines Werkstoffes, ergibt sich bei Substitutionsentscheidungen zwischen konventionellen und neuen Materialien oft eine neue Konstellation. Hartmann (2000) beschreibt ein Modell der LebenszyÂ� kluskostenrechnung für neue Werkstoffe am Beispiel von Faserverbundwerkstoffen. Er schlägt hierbei eine Aufteilung des Lebenszykluskostenkonzeptes in vier Bausteine vor: 1. Vorlaufkosten 2. Herstellkosten 3. Betriebs-, Wartungs- und Reparaturkosten 4. Recycling- und Entsorgungskosten. Hartmann (2000) nutzt für sein Modell einen dynamischen Ansatz der Investitionsrechnung. Bei der Bewertung von Investitionsprojekten, die durch den Einsatz einer Werkstoff-Innovation geprägt sind, empfiehlt Hartmann eine Lebenszyklusbetrachtung über die vier genannten Phasen hinweg, die die in der Zukunft liegenden Kosten auf den Analysezeitpunkt tâ•›=â•›0 abdiskontiert. Für die Berechnung der Herstellkosten schlägt Hartmann eine Erweiterung der klassischen Kostenschätzmethode um zwei, gerade für Faserverbundwerkstoffe, wichtige Teilaspekte vor: 1) die Bewertung von produktionsintegriertem Recycling und Produktionsabfällen und 2) die Berücksichtigung von Lernkurveneffekten. Letzteres deckt sich mit den Ausführungen von Klein (2001). Die Integration eines werkstofforientierten Target Costing und eines LifeCycle-Â�Costing liefert Werkstoff-Herstellern und Werkstoff-Anwendern wertvolle Informationen über einen neuen Werkstoff. Jedoch bleibt abzuwarten, inwieweit diese Methoden greifbar und anwenderfreundlich gestaltet werden können. Eine spezielle Anpassung des Target Costing auf den Anwendungsbereich neuer Werkstoffe ist bislang noch nicht in ausreichendem Maße erfolgt. Die Ausarbeitung eines anwenderfreundlichen Methodenbaukastens für das Kostenmanagement bei

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Werkstoff-Innovationsprojekten ist damit eine interessante Fragestellung für zukünftige Projekte.

2.6  T  ypische Konflikte und Innovationshemmnisse   in Werkstoff-Innovationsprojekten zwischen Industrie und öffentlicher Forschung Um die typischen Konflikte und Innovationshemmnisse in Werkstoff-Innovationsprojekten zu verstehen, müssen die Merkmale der verschiedenen am Projekt beteiligten Akteure und deren institutioneller Rahmenbedingungen berücksichtigt werden. Im Fall des Forschungsprojektes InnoMat arbeiten in sämtlichen Transferprojekten Projektakteure aus Forschungseinrichtungen (sowohl universitär als auch außeruniversitär) mit Akteuren aus der Industrie zusammen, um einen Wissens- und Technologietransfer (WTT) zu realisieren. Daher erfolgt in diesem Kapitel eine Gegenüberstellung der Merkmale und Rahmenbedingungen von Industrieunternehmen und öffentlichen Forschungseinrichtungen. Innovationsprojekte, in denen Unternehmen mit öffentlichen Forschungseinrichtungen zusammenarbeiten, sind geprägt durch die Unterschiedlichkeit der Akteure und ihrer Rahmenbedingungen. Hall (1999) nimmt in diesem Zusammenhang das mehrfach genutzte Bild von „zwei Welten“ auf, in denen sich Forscher und Vertreter von Industrieunternehmen bewegen. Sie merkt hierzu Folgendes an: [W]e might expect particular tensions to arise in settings where the conventions of one world (private industry) come up against the conventions of another (public R&D and university science). (Hall 1999, S.€9; zitiert nach Hall et€al. 2001, S.€6)

Sicherlich simplifiziert diese Darstellung die Rahmenbedingungen der Interaktionen zwischen Industrie und öffentlicher Forschung. Dennoch stellt das Bild der „zwei Welten“ die Ausgangslage prägnant dar, die jedoch für jeden Fall und jede Organisation hinterfragt werden muss. So wurde von dem Forschungsteam des ITAS festgestellt, dass die institutionellen Rahmenbedingungen von Forschungsorganisationen sehr stark voneinander abweichen können, was dann auch zu verschiedenen Handlungsmustern in Werkstoff-Innovationsprojekten führt (vgl. hier auch Kap.€ 8). So werden bspw. die Veröffentlichungsrechte an Erfindungen zu neuen Werkstoffen durch Technische Universitäten vehementer durchgesetzt als von Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft (FhG). Diese sind eher bereit, auf Veröffentlichungsrechte zu verzichten, beanspruchen dafür jedoch bei Verhandlungen mit Industriepartnern eine stärkere Beteiligung an den Eigentumsrechten (vgl. Abschn.€5.3). In den folgenden Unterpunkten sollen die Rahmenbedingungen und Unterschiede zwischen Industrie und Wissenschaft noch detaillierter herausgearbeitet werden. Hierbei fokussieren sich unsere Betrachtungen im ersten Schritt auf das unterschiedliche Selbstverständnis und die unterschiedlichen Zielsetzungen von Wissenschaft und Industrie. Dann gehen wir auf die Charakteristika der unterschiedlichen

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Anspruchsgruppen ein. Abschließend folgt eine Betrachtung der Probleme des Wissensaustausches zwischen Wissenschaft und Industrie.

2.6.1  Selbstverständnis von Wissenschaft und Industrie Forscher aus dem universitären Umfeld oder einer außeruniversitären Forschungsorganisation sind geprägt und getrieben von dem Streben nach Erkenntnisgewinn. Je stärker die Forschungsorganisation in ihrem Selbstverständnis und ihrem öffentlichen Auftrag auf die Grundlagenforschung konzentriert ist, desto stärker ist im Regelfall die Grundmotivation des Erkenntnisgewinns ausgeprägt. Ein Forscher aus einem FhG-Institut ist damit tendenziell weniger auf den Erkenntnisgewinn fokussiert als ein Forscher einer universitären Einrichtung. Im Fall der Werkstoff-Forschung entspricht der Erkenntnisgewinn meist neuen, leistungsfähigeren Materialien und bestmöglichen Materialkennwerten. Im Vordergrund stehen demnach das Streben nach neuem Wissen und die Motivation, sich selbst als Forscher und die Forschungseinrichtung als führende Wissensträger zu positionieren. Neue Erkenntnisse verstehen Wissenschaftler, im speziellen Wissenschaftler in staatlich finanzierten und auf die Grundlagenforschung ausgerichteten Organisationen, oft als „Public Good“, welches dem Gemeinwohl und der Wissenschaft zuträglich sein soll. Das Selbstverständnis der Industrie ist in diesem Punkt mit dem Selbstverständnis der Scientific Community nur schwer in Einklang zu bringen. Das Streben nach Gewinnmaximierung und Wachstum einer Unternehmung lässt es beispielsweise nicht zu, dass eine in gemeinschaftlichen Projekten erarbeitete und finanzierte Werkstoff-Innovation der Allgemeinheit, und damit auch den Wettbewerbern, zugänglich gemacht wird. Die Innovationsliteratur merkt jedoch einige Fälle an, in denen ein Abrücken von vollkommener Exklusivität nutzenstiftend sein kann (Simcoe 2006). Zieht man die Systematik des nationalen Innovationssystems nach Freeman (1987) in Betracht, tritt an dieser Stelle ein Grundkonflikt zwischen dem Forschungs- und Bildungssystem sowie dem Produktionssystem zu Tage. Akteure aus beiden Systemen arbeiten in gemeinschaftlichen Projekten an Werkstoff-Innovationen, sind sich aber uneins über die Art der Verwertung der Innovation. Die Industrie erwartet möglichst exklusive Regelungen und eine klare Absicherung des komparativen Konkurrenzvorteils, wohingegen weite Teile des Wissenschaftssystems eine offene Grundausrichtung und Nichtexklusivität des in Technologietransferprojekten generierten Wissens befürworten. Trotz dieser Aspekte sollte die „kulturelle Lücke“ zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen nicht generalisiert werden, da diese immer von den jeweiligen Akteuren und Projektkonstellationen abhängt (Schmoch 2003, S.€345). Jedoch muss die Frage der unterschiedlichen Organisationskulturen in Projekten mit Beteilung von Industrie und Wissenschaft thematisiert und gelöst werden, insbesondere dann, wenn stark grundlagenorientierte Forschungseinrichtungen in Kooperationsprojekte mit Unternehmen eingebunden werden sollen und diese Projekte auf eher

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inkrementelle Verbesserungen in anwendungsnahen Feldern abzielen (Schmoch 2003, S.€345).

2.6.2  Z  ielsysteme und Anspruchsgruppen von Wissenschaft   und Industrie Innovative Akteure in Projekten sind durch spezielle Charakteristika geprägt. Hübner (2002) merkt an, dass Innovatoren stark durch intrinsische Faktoren, wie persönliche Zufriedenheit, angetrieben werden. Extrinsische Motivationsfaktoren wie wirtschaftlicher Erfolg und Prämien nehmen bei Innovatoren nur eine nachrangige Bedeutung ein. Gerade für Wissenschaftler, die tendenziell eher durch Erkenntnisgewinn als den Gewinn von Marktanteilen und Marktführerschaftspositionen getrieben sind (vgl. Kap.€6), ist diese Aussage von Hübner zutreffend. Ein weiterer intrinsischer Faktor ist das Standing des jeweiligen Forschers in der Scientific Community. Dieses wird eher durch innerwissenschaftliche Kriterien gemessen, innerhalb derer meist die Qualität und Quantität der Publikationen und Vorträge des Forschers herangezogen werden (vgl. Kap.€8). Die gleiche Systematik gilt auch auf der Ebene der Forschungseinrichtung als Institution. Daher ist das Streben nach der Publikation neuen Wissens hier ein systemimmanenter Faktor. Die in Unternehmen prioritär verfolgten Ziele sind vielen Zielen der Scientific Community diametral entgegengesetzt. Werkstoff-Innovationsprojekte sind aus Sicht der Industrie nicht dann erfolgreich, wenn ein Werkstoff mit hoher Leistungsfähigkeit und überlegenen Kennwerten entwickelt wurde, sondern dann, wenn ein klarer komparativer Konkurrenzvorteil aus dem neuen Werkstoff generiert werden kann („unique selling proposition“). Die Ziele industrieller Partner sind damit nur auf solche Werkstoffcharakteristika ausgerichtet, für welche in den nachgelagerten Wertschöpfungsstufen Preisprämien oder Kostensenkungseffekte zu erwarten sind. Gerade letztgenannte Effekte spielen jedoch oft nur am Rande in das Zielsystem von Wissenschaftlern und Forschungsorganisationen hinein. Wie wir bereits in Abschn.€2.5 dargestellt haben, betrachten für Werkstoffwissenschaftler relevante wissenschaftliche Publikationen die Neuerungen im Bereich der Kostensenkung durch Prozess- und Verarbeitungstechnik oft als nicht publikationswürdig, insbesondere dann, wenn es sich nur um eine inkrementelle Verbesserung handelt. Die fehlende Würdigung von Forschungsergebnissen dieser Art führt dazu, dass der Anreizmechanismus zur Initiierung und der nachhaltigen Förderung einschlägiger Projekte auf Seiten der Wissenschaft fehlt. Diese Schlussfolgerung ist insbesondere für grundlagenorientierte Forscher nachvollziehbar, da diese auf eine Publikationsmöglichkeit für ihre Forschungsergebnisse in besonderem Maße angewiesen sind. Ist die Publikationsmöglichkeit nicht oder nur sehr eingeschränkt vorhanden, fehlt ein ausschlaggebender Anreizmechanismus für den Forscher.9 Die fehlende Honorierung von WTT9╇ In Abschn. 5.3 erfolgt eine weiterführende Darstellung der unterschiedlichen Zielvorstellungen von Materialforschern und Industriepartnern.

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Aktivitäten und der zu starke Fokus auf innerwissenschaftliche Leistungskriterien werden für die deutsche Forschungslandschaft differenziert nach Einrichtungen in Kap.€8 dieses Bandes diskutiert. Auch bei den Anspruchsgruppen (Stakeholdern) sind signifikante Unterschiede zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen der Anlass für diverse Spannungen in Kooperationsprojekten.10 Wie auch in Kap.€6 ausgeführt wird, sind diese für das Zielsystem der Akteure in WTT-Projekten von elementarer Bedeutung. Öffentlich (teil)finanzierte Forschungseinrichtungen orientieren sich an vielen unterschiedlichen Anspruchsgruppen. Ihre erste Verpflichtung gilt nachvollziehbarerweise den staatlichen Institutionen auf föderaler, Länder- und Kommunalebene. Die zweite Anspruchsgruppe, die an dieser Stelle herausgehoben werden soll, ist die Scientific Community selbst. Deren Prinzipien, Ideale und Zielsysteme wirken in einem hohen Maß auf die Forschungseinrichtungen ein. Die dritte hier zu betonende Anspruchsgruppe ist das Produktionssystem im Sinne eines nationalen Innovationssystems nach Freeman (1987), also die Unternehmenslandschaft in Deutschland. Die deutschen Forschungseinrichtungen haben das Ziel, das Produktionssystem im globalen Wettbewerb mit Ideen und Problemlösungen zu stärken und eine konkurrenzfähige Basis, in Form von Bildung und Weiterbildung, für das deutsche Innovationssystem zu schaffen (vgl. Kap.€5). Die Anspruchsgruppen der Industrie, wie bspw. die Investoren einer Kapitalgesellschaft, verfolgen meist andere Ziele als die Anspruchsgruppen von wissenschaftlichen Einrichtungen. Dies ist ein wichtiger Faktor bei der Erklärung von Spannungen in Projekten und den Schwierigkeiten der Einigung auf gemeinsame Ziele innerhalb von WTT-Vorhaben.

2.6.3  D  ie Problematik der Qualität, Frequenz und Reziprozität des Wissensaustausches Einer der wichtigsten Auslöser von Konflikten im Technologietransferprozess ist die mangelnde Qualität, Frequenz und Reziprozität des begleitenden Wissensaustausches (Schmoch 2003). Dieser wird verstanden als die Ansammlung sämtlicher Interaktionen, in denen Wissen zwischen den Partnern eines Werkstoff-Innovationsprojektes ausgetauscht wird, beginnend mit der Aufnahme informeller Vorgespräche bis hin zu der Nachbereitung des erfolgten Transfers. Auch Walter (2003) sieht im Technologietransferprozess ein Informationsdefizit als gegeben an. Er argumentiert, dass die Technologiegeber aus der Scientific Community und die Technologienehmer aus der Industrie um dieses Informationsdefizit wüssten, aber dieses bewusst nicht abbauen würden, da sie einen zu hohen Aufwand und eine zu Der Stakeholder-Ansatz ist die theoretische Basis für die Beschreibung der Anspruchsgruppen an Unternehmen. Es sind eine Vielzahl unterschiedlicher Stakeholder-Gruppierungen zu unterscheiden. Wichtige weitere Stakeholder sind Kunden, Kooperationspartner des Unternehmens, Zulieferer, Mitarbeiter und die Öffentlichkeit. Für weitere Aspekte der Stakeholder-Theorie in der betriebswirtschaftlichen Literatur soll an dieser Stelle auf Freeman (1984) verwiesen werden.

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niedrige Erfolgswahrscheinlichkeit der Informationssuche vermuten (Walter 2003). Ein besonders kritischer Punkt ist die Reziprozität des Wissensaustausches im Prozess des WTT. In den empirischen Arbeiten des Forschungsprojekts InnoMat wurde festgestellt, dass ein Rückfluss von anwendungs- und marktbezogenem Wissen in die Forschungsorganisation nur in sehr geringem Maße erfolgt. Die von Schmoch (2003) aufgeworfene Problematik hat sich also auch in den empirischen Studien von InnoMat bestätigt. Gerade in der Materialforschung ist dieser Konflikt ein wichtiger Faktor. Die empirische Arbeit im Projekt InnoMat lässt darauf schließen, dass das Anwendungswissen, das zurück in die Forschung fließt, gerade in der Materialforschung vernachlässigbar gering ist. Dies lag einerseits daran, dass die Unternehmen in dieser Art von Wissensfluss nur wenig Sinn sahen, da die Projektaufgaben auch ohne dieses Wissen erfüllt werden konnten. Andererseits spielen hier auch Geheimhaltungsvereinbarungen eine Rolle, durch die die Unternehmen Wissensabfluss unterbinden, gerade auch in Zusammenarbeit mit Forschungsorganisationen, in denen eine meist hohe Fluktuation vorherrscht. Die mangelnde Reziprozität des Wissensaustausches in Technologietransferprojekten führt zu diversen Problemen, Missverständnissen und strukturellen Hemmnissen im Management von Werkstoff-Innovationsprojekten. In Bezugnahme auf das Modell des Kooperationsmanagements von Gerybadze (1995, 2004, 2005a) wird schon der erste notwendige Schritt der Bildung einer Kooperation (Bildung und Entwicklung einer gemeinsamen Zielsetzung für das Projekt) durch den eingeschränkten Wissensaustausch stark erschwert. Durch den mangelnden Wissensaustausch werden Ziele und Strategien nicht gemeinsam formuliert, was in den späteren Phasen des Werkstoff-Innovationsprojektes zu Konflikten und Missverständnissen führen kann. Schmoch (2003) fasste dieses Phänomen folgendermaßen zusammen: Nur mit Aussicht auf einen wechselseitigen Wissensaustausch ist aus der Perspektive der akademischen Forschung die Interaktion mit Unternehmen mittel- und langfristig tragfähig. (Schmoch 2003, S.€281)

In Kap.€6 dieses Bandes wird für das Sample der InnoMat-Projekte festgestellt, dass insbesondere die Hochschulen unter der mangelnden Weitergabe von Wissen durch ihre Kooperationspartner aus der Industrie leiden und in besonderem Maße auf den reziproken Wissenstransfer angewiesen waren. Benneworth (2001) diskutiert in diesem Zusammenhang die in Verbundprojekten oft vorliegende Trennung von Wissensgenerierung und Wissensverwertung. Er bezieht sich dabei auf die seit langem in der Literatur beschriebene Kritik an dem linearen Modell der Technologiekommerzialisierung, das die Forschungseinrichtungen und Hochschulen lediglich als Wissensproduzent sieht und die Technologiekommerzialisierung als alleinige Aufgabe der Industrie versteht. Kritiker dieses Modells merken an, dass die Verbindung von Forschungsprojekten zu daraus folgenden Produkten, Techniken und Geschäftsmodellen nicht ausreichend berücksichtigt wird. Benneworth (2001) verweist hierbei u.€ a. auf die Kritik von Dosi (1988) und Nightingale (1998). Insofern kann dieser Kritikpunkt auch als logische Folge der im vorhergehenden Teilkapitel dargestellten Schnittstellenproblematik

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zwischen Forschung und Marktimpulsen einerseits sowie Forschung und unternehmensinterner Produktentwicklung andererseits angesehen werden.

2.7  V  erteilte Innovationsteams im Bereich Materialforschung Wenn die Mitglieder eines Innovationsteams an verschiedenen Standorten ihre ständigen Arbeitsplätze haben, dann spricht man von (räumlich) verteilter Teamarbeit. Selbst innerhalb eines Unternehmens kann es zu einer solchen Teamkonfiguration kommen, wenn das Unternehmen mehrere Standorte hat. In multilateralen Kooperationen zwischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen arbeiten fast immer verteilte Innovationsteams. In der Fallstudie B in Abschn.€7.3 besteht z.€B. das zweite Kooperationsprojekt aus neun verschiedenen Partnern (sieben Unternehmen und zwei Forschungseinrichtungen), die an neun verschiedenen Standorten in Deutschland lokalisiert sind. Die Vorteile einer verteilten Teamkonfiguration lassen sich in Anlehnung an Gassmanns (1997a, S.€ 137€ ff.) Darstellung länderübergreifender F&E-Kooperationen erläutern und liegen in der Berücksichtigung unterschiedlicher, spezifischer Marktanforderungen durch die Beteiligung der entsprechenden Teammitglieder, in dem Zugang zu räumlich verteilten Ressourcen (hauptsächlich Humanressourcen und Forschungs-/Entwicklungseinrichtungen mit Spezialausstattungen) und in der Ausnutzung von Größenvorteilen in internationalen Kompetenzzentren. Die Aktivitäten können außerdem über verschiedene Zeitzonen verteilt werden, und es kann rund um die Uhr an einer Entwicklung gearbeitet werden. Es ergeben sich auch Synergieeffekte, die aus der Einbindung von regionalen Unternehmenseinheiten entstehen. Dazu kommen Lernprozesse, also projektbegleitender und standortübergreifender Wissenstransfer neben der eigentlichen Projektarbeit. Auch Parallelforschungsstrategien, welche einen Wettbewerb der besten Lösungsansätze für ein gegebenes Problem erlauben, lassen sich einsetzen. Schließlich können informelle Kontakte über Standorte hinweg aufgebaut werden, welche einen zukünftigen Wissensaustausch und die gemeinsame Projektarbeit erleichtern dürften. Für Werkstoff-Innovationsprojekte ist vor allem die Bündelung unterschiedlicher Kompetenzen in einem organisationsübergreifenden Team entscheidend. Neben diesen Vorteilen zeigen verteilte Projekte laut Gassmann (1997a, S.€137€ff.) aber auch einige Problemfelder. Diese sind teilweise Kehrseiten einiger der Vorteile. Die Vorteile der Zeitzonen und die damit einhergehende geographische Distanz führen zu einer Abnahme der persönlichen Kontakte zwischen den Teammitgliedern, was die Informationsübertragung und besonders die Abstimmung der Projektarbeit erschwert. Auch die informelle Kommunikation zur Vertrauensbildung im Projektteam wird so komplizierter. Kulturelle Unterschiede erschweren die Verständigung weiter. Dies gilt uneingeschränkt auch für in Werkstoff-Innovationen arbeitende verteilte Teams. Trotzdem wächst die Bedeutung von kooperativen

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Entwicklungen deutlich. Die Zunahme der international verteilten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten seit 1992 wurde im Rahmen des „Global Benchmarking Survey on Strategic Management of Technology“ untersucht (Roberts 2001). Der Anteil der europäischen Firmen, für die externe kooperative Technologiegewinnung eine zentrale Rolle spielt, stieg von 22€% (1992) auf 77€% (1998) und wurde von Roberts (2001) mit 86€% in 2001 prognostiziert. Gerybadze (2005b) weist ebenfalls auf den Trend zu verstärkt global verteilter F&E-Tätigkeit hin. Verschiedene Begriffe und Bezeichnungen sind verwendet worden, um Teams mit Mitgliedern an verschiedenen Orten zu beschreiben, darunter distal und proximal bzw. virtual und proximal (Workman 2007), dispersed und colocated (Polzer et€al. 2003, 2006) oder transnational (Adenfelt und Lagerström 2006). Eine etwas umfassendere Definition wurde von McDonough et€al. (2001, S.€111) vorgestellt. Dort werden drei Formen von Teamorganisation unterschieden: lokal (↜collocated), virtuell (↜virtual) und global (↜global). Die beiden Dimensionen, in denen sich die drei Formen unterscheiden, sind der Arbeitsort der Teammitglieder und ihre Kulturzugehörigkeit. Sind die Teammitglieder dauerhaft am selben Ort stationiert und gehören auch der gleichen Kultur an, dann bilden sie ein lokales Team. Sind sie dagegen über verschiedene Orte verteilt aber kulturell gleich (was sehr wahrscheinlich bei Teams auftritt, die im gleichen Land verteilt sind), dann stellen sie ein virtuelles Team dar. Nur wenn die Teammitglieder in verschiedenen Ländern arbeiten und kulturell unterschiedlich sind, besteht ein globales Team. Dabei wird allerdings die vierte mögliche Kombination der beiden Dimensionen, nämlich ein am selben Ort stationiertes Team mit unterschiedlichem kulturellem Hintergrund, von McDonough et€ al. nicht weiter diskutiert. Zudem ist die Bezeichnung virtuell aus der informations- und kommunikationstechnologisch orientierten Teamforschung entlehnt, in der es meist um die Frage von Methodeneinsatz zur Kommunikation und Zusammenarbeit geht. Gassmann (1997b) dagegen leitet eine Unterscheidung der verschiedenen Formen räumlicher Teamverteilung aus seinen Fallstudien ab und charakterisiert zwischen den Extremformen der völligen Interlokalität, also der größtmöglichen räumlichen Verteilung des Teams, und der völligen Intralokalität, also der stärksten räumlichen Konzentrierung, vier räumliche Konfigurationen von F&E-Teams. Diese eignen sich unterschiedlich gut für die Projektmerkmale der Innovationsarten (inkrementell, radikal), Wissensmerkmale (explizit, implizit), Aufgaben (autonom, systemisch) und Ressourcentypen (redundant, komplementär). Am stärksten interlokal ist die Konfiguration der dezentralen Selbstbestimmung. In diesem Fall liegen unabhängige Module im Projekt vor, die an verschiedenen Standorten fast ohne jede Interaktion von Subteams bearbeitet werden können. Die Steuerung des Projektes erfolgt allein über das Budget, das den Teams an den verschiedenen Standorten zur Verfügung gestellt wird. Diese Teamkonfiguration setzt ein inkrementelles Innovationsvorhaben voraus, da hier der Problemraum sehr klar abgesteckt ist. Die zu bearbeitenden Aufgaben müssen autonom bearbeitbar, also in Modulen verteilbar, sein, redundante Ressourcen erfordern und von explizitem Wissen geprägt sein. Weniger interlokal ist die Konfiguration um einen Systembeauftragten. Dieser stimmt die Schnittstellen zwischen den Teams und den Projektmodulen aufeinan-

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der ab. Damit ist das Gesamtprojekt weniger anfällig für Abstimmungsprobleme, die auftreten können, wenn zu Beginn des Projektes die Schnittstellen nicht klar genug definiert wurden. Der Systembeauftragte koordiniert die Arbeit der verschiedenen lokalen Teams und baut persönlichen Kontakt zu allen Teams auf. Bei Bedarf können alle Projektbeteiligten vom Systembeauftragten zusammengerufen werden, um in persönlicher Interaktion Meinungsverschiedenheiten oder Unklarheiten zu beseitigen. Dadurch trägt er auch wesentlich zum Wissenstransfer zwischen den Teams bei. In der schon stärker intralokal orientierten Konfiguration des Kernteams wird die Rolle des Systembeauftragten von einer Gruppe von Subteamleitern übernommen. Die Leiter der verteilt arbeitenden Subteams bilden das Kernteam, in welchem z.€B. die Produktarchitektur und Schnittstellendefinitionen vorgenommen werden. Dieses Team übernimmt dann im laufenden Projekt auch das Schnittstellenmanagement und die Konfliktlösung zwischen den Subteams. Bei diesen beiden Zwischenformen Systembeauftragter und Kernteam sind die vier Merkmale des Projektes nicht so stark ausgeprägt wie bei der dezentralen Selbstbestimmung. Dem entgegengesetzt ist die Konfiguration des zentralisierten Ventureteams, welches höchste Intralokalität zeigt. Hier sind alle Teammitglieder an einem Standort zusammengefasst und arbeiten räumlich sehr nah zusammen. Diese Projektgestaltung empfiehlt sich laut Gassmann (1997b) für radikale Innovationen mit systemischen Aufgabenmerkmalen, dem Bedarf an komplementären Ressourcen und einem hohen Anteil an implizitem Wissen. Ein weiterer Einflussfaktor auf die Leistung von verteilten Teams stellt die kulturelle Zusammensetzung des Teams dar. Interkulturelle bzw. kulturell heterogene Teams (so bezeichnet wegen der unterschiedlichen kulturellen Herkunft ihrer Mitglieder) sind meist auch internationale Teams (in der Hinsicht, dass die Teammitglieder meist auch aus verschiedenen Ländern stammen, wenn sie kulturell unterschiedlich sind). Studien zeigen, dass solcherart zusammengesetzte Teams kreativer sind als kulturell homogene Teams, diese Kreativität erfordert allerdings sorgfältiges Management (Gassmann 2001). In einer experimentellen Untersuchung von Watson et€ al. (1993) zeigte sich über einen langen Beobachtungszeitraum allerdings, dass interkulturelle Gruppen lediglich das gleiche Niveau an Problemlösekapazität erreichten wie kulturell homogene Gruppen, was das Kreativitätsargument für kulturell heterogene Gruppen etwas abschwächt. Bezüglich Gruppenkohäsion und Kommunikation zeigten Untersuchungen, dass die Verteilung sich nachteilig auf die Kommunikation auswirkt und die Kooperation beeinträchtigt (Allen 1977; Boutellier et€al. 1998). Es zeigten sich Schwierigkeiten in interkulturellen Teams, Konflikte zu lösen und Gruppenzusammenhalt zu erreichen (Kirchmeyer und Cohen 1992; Watson et€ al. 1993). Zudem gelang es solchen Teams teilweise nicht, komplexe Entscheidungen ihren Fähigkeiten entsprechend zu treffen (Adler 1997, S.€141€ff.). Insgesamt können auch diese Faktoren erklären, weshalb verteilte Teams eher schlechtere Leistungen zeigen als lokale Teams. Dabei ist zu bedenken, dass in den meisten Fällen eine räumliche Verteilung und interkulturelle Zusammensetzung von Teams in Werkstoff-Innovationsprojekten weniger der Gestaltungsfreiheit der Projektleitung unterliegt, sondern mehr der räumlichen und organisationellen Verteilung der benötigten Kompetenzen für die Werkstoff-Innovation geschuldet ist.

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Die räumliche Verteilung lässt sich daher meist nicht frei gestalten. In der Führung und Koordination eines solchen sollten aber zumindest die besonderen Merkmale verteilter Teams berücksichtigt werden. Verteilte Teams in der Materialforschung sind zudem meist nicht nur über regionale oder organisationale Grenzen, sondern auch über Disziplinengrenzen hinweg zusammengesetzt. Die Verfahrenstechnik spielt hier ebenso eine Rolle wie die Materialeigenschaften, und meist finden sich in solchen Teams neben Chemikern auch Produktionsfachleute und Ingenieure. Dies kann die Kommunikation und den Wissensaustausch im Team erschweren, da zunächst eine gemeinsame Sprache gefunden werden muss, die die Überzeugungen aus den verschiedenen fachlichen Kulturen zusammenbringt.

2.8  A  nforderungen an erfolgreichen Wissenstransfer   in Innovationsprojekten Wissenstransfer geschieht im Innovationsprozess zum Einen an den Übergabeschnittstellen zwischen den strukturellen Einheiten des Innovationsprozesses, also zwischen den beteiligten Teams und Organisationen (klassische Sicht des Wissenstransfers), und zum Anderen innerhalb der Projekt- und Teamarbeit (organisationales Lernen). Innerhalb der Teams wird vorwiegend an Wissenserzeugung gearbeitet, also an der Entwicklung einer neuen technischen Lösung oder der Untersuchung der Kundenbedürfnisse zu dieser Lösung. Die Verschiebung im Modus der Wissenserzeugung, der auch Ausdruck in den zunehmend interdisziplinär zusammengesetzten Projektteams findet, wird von Gibbons et€al. (1994) beschrieben. Der klassische Modus 1 der Wissenserzeugung arbeitet auf die Generierung neuen Grundlagenwissens hin, aus dessen Entdeckung sich dann neue Produkte und Lösungen für den Markt ergeben. Es wird innerhalb disziplinärer Grenzen geforscht und streng nach Grundlagenforschung und anwendungsorientierter Forschung unterschieden. Dabei kommt es zu einem größtenteils sehr homogenen Austausch unter Angehörigen der gleichen akademischen Disziplinen. Die Organisationsformen der Disziplinen sind zudem streng hierarchisch (Johnston 1998, S.€15). Im neuen Modus 2 dagegen ist die Wissenserzeugung von der Suche nach anwendungsorientierten Lösungen getrieben, was einen ständigen Austausch zwischen den fundamentalen Erkenntnissen verschiedener Forschungsdisziplinen und deren Anwendungen erfordert. Den Vorbemerkungen von Rothwell (1992) und der Diskussion von Hobday (2005) ähnlich kann davon ausgegangen werden, dass beide Modi der Wissenserzeugung nebeneinander existieren, und dass für einige Industrien bereits nur noch die interdisziplinäre Vorgehensweise nach Modus 2 Fortschritte ermöglicht, während in anderen Branchen nach wie vor der Modus 1 vorherrscht. Durch den Modus 2 bilden sich auch neue Industriezweige heraus, wie das Beispiel der Mechatronik und der Nanotechnologien zeigt. Diese Kombination bisher unabhängiger Entwicklungslinien auf der Ebene der Technologien wurde von Kodama (1992, 1993) als technology fusion bezeichnet. Diese Betrachtungsweise weist Parallelen zu der von Gibbons et€al. (1994) als Modus 2 der

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Wissenserzeugung beschriebenen Entwicklung auf. Dabei spielen Effekte der Kommunikation und Informationsverarbeitung auf Teamebene eine wichtige Rolle. Hier kann man eher von Wissensaustausch und Wissenserzeugung sowie Kommunikation sprechen, anstatt dies als (klassischen) Wissenstransfer zu bezeichnen. Grundlegende Prämissen, die für oder gegen eine Kooperation sprechen und die in die strategische Entscheidung einfließen sollten, werden von Gerybadze (2004, S.€195) behandelt. Ein Erfolgsmaß für den Wissenstransfer in einer F&E-Kooperation ist die Zufriedenheit der Projektteilnehmer mit dem Projektverlauf (siehe hierzu weiter unten die Erläuterungen zu Mora-Valentin et€al. 2004, außerdem ausführlicher in Kap.€6). Eine eher quantitative Erfolgsmessung ist dagegen die systematische Evaluation der Projektziele oder die Überprüfung des erfolgreichen Absatzes des Produktes bzw. Einsatzes des Projektergebnisses. Selbst bei nach diesen Kriterien misslungenen Transferprojekten können sich unerwartet positive Effekte einstellen, wie zum Beispiel eine Erweiterung der Wissensbasis des Unternehmens oder die Aneignung neuer technologischer Fähigkeiten bei den Mitarbeitern (Dodgson 1994, S.€286). Des Weiteren kann der Erfolg wissensbezogen festgestellt werden. Wissenstransfer kann dann als erfolgreich angesehen werden, wenn der Transferempfänger der Technologie diese auch im intendierten Ausmaß anwenden bzw. verwenden kann, was sich üblicherweise mit den Projektzielen decken dürfte. Hier können der Erfolg bzw. das Ausmaß der Anwendung nach den vier Stufen der Wissensaneignung klassifiziert werden (Sanchez 1997, S.€166€f.; Heene 1993). Es wird unterschieden zwischen der Reproduktion (↜reproduction), also dem einfachen Wiedergeben von Wissen ohne Verständnis, und der Erklärung (↜explanation), also der Befähigung, das Wissen und seine Bedeutung zu erläutern. Dazu kommen die Anwendung (↜application), d.€h. die Verwendung des Wissens im richtigen Zusammenhang und die InteÂ� gration (↜integration), d.€h. die Fähigkeit zur Übertragung der Anwendung auf andere Kontexte. Erfolgreich wäre ein Wissenstransfer dann, wenn der Transferempfänger sich das Wissen bis zu der gewünschten Stufe angeeignet hat. Um einen erfolgreichen Wissenstransfer zwischen Forschungseinrichtungen und Industrie zu erreichen, sind sowohl Aspekte der projektübergeordneten Organisation der beteiligten Partner zu berücksichtigen als auch projektspezifische Faktoren. In einer umfangreichen Studie zum WTT in Deutschland wurden in vier Fallstudien die projektübergeordneten Erfolgsfaktoren des Wissenstransfers von Forschungseinrichtungen in die Industrie untersucht (Schmoch et€al. 2000). Dabei identifizierten Schmoch et€al. (2000) sechs wesentliche Erfolgsfaktoren des Wissenstransfers für transferorientierte Forschungseinrichtungen (s. Tab.€2.4): Sie beobachteten erstens, dass Wissenstransfer von den Instituten nicht als Nebenprodukt der Forschungsaktivitäten betrachtet wird, sondern als eine wesentliche Aktivität neben der Forschung, die systematisch in die Strategie der Institute integriert ist. Da zweitens die betrachteten Institute in Forschungsbereichen aktiv sind, welche ständigen Kompetenzaufbau erfordern, integrieren sie die Vorlaufforschung in ihr Vorgehen. Ohne diese grundlagenorientierte Forschung, die den Aufbau und die Sicherung von Kompetenzen in den bearbeiteten Forschungsfeldern ermöglicht, wären die Institute keine leistungsfähigen Partner für die Industrie. Die Industrie sucht in

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Tab. 2.4↜渀 Erfolgsfaktoren für den Wissenstransfer in Forschungseinrichtungen. (Quelle: Schmoch et€al. 2000) 1.╇ Wissenstransfer wird als eine Kernaktivität betrachtet und ist Teil der Strategie 2.╇Vorlaufforschung (Grundlagenforschung) wird als kompetenzerhaltende und kompetenzschaffende Aktivität für den Wissenstransfer eingesetzt 3.╇Die Verantwortung für den Wissenstransfer liegt bei den Forschern selbst, nicht bei einer zentralen Stelle 4.╇Regelmäßiger Abgleich der Kompetenzen der Forschungseinrichtung mit aktuellen technologischen Entwicklungen und Veränderungen der relevanten Märkte 5.╇ Integration von Unternehmensvertretern in die Forschungseinrichtung 6.╇Umsetzungsarbeiten und produktbezogene Aufträge werden nicht in der Forschungseinrichtung selbst, sondern in einer der Einrichtung beigeordneten Umsetzungseinheit bearbeitet

Kooperationen aber eher kurzfristige Entwicklungen und Problemlösungen, deshalb müssen die Institute einen angemessenen Ausgleich zwischen der kurzfristigen kooperativen Entwicklung und der langfristig orientierten Grundlagenforschung finden. Ein weiterer wesentlicher Erfolgsfaktor ist die Verantwortung für den Wissenstransfer. Diese muss bei den beteiligten Wissenschaftlern liegen, nicht bei einer zentralen Stelle. Hierzu ist es notwendig, entsprechende Anreizsysteme zu schaffen und ggf. bei den Forschern einen Kulturwandel zu erreichen, damit sie ihre Transferverantwortung akzeptieren. Um viertens bei der strategischen Ausrichtung des Institutes unter Berücksichtigung sowohl von langfristig orientierter Vorlaufforschung als auch eher kurzfristig orientierter F&E-Kooperationen nicht wichtige Technologie- oder Marktentwicklungen zu verpassen, empfehlen Schmoch et€al. (2000) die Durchführung von regelmäßigen Strategie-Audits. Hier sollten die Kompetenzen des Institutes mit technologischen Entwicklungen und Veränderungen des Marktes verglichen und entsprechende Konsequenzen für die Ausrichtung der Forschung gezogen werden. Dabei sollten unbedingt auch Vertreter aus der Industrie beteiligt werden, um die Anwenderperspektiven und Marktkenntnisse einzubeziehen. Zur weiteren Integration der Anwenderperspektive wird als fünfter Aspekt auch die engere Bindung von Unternehmen an die Institute empfohlen. Unternehmensvertreter können in Aufsichtsgremien oder Beiräte einbezogen werden, oder Unternehmen können sich finanziell an Instituten beteiligen. Damit wird vermieden, dass durch eine reine Nachfragerrolle der Unternehmen der Kompetenzaufbau in den Instituten vernachlässigt wird. Und schließlich sollten Umsetzungsarbeiten oder produktbezogene Aufträge, die wenig forschungsorientiert und stark anwendungsbezogen sind, von den Instituten in einer mit dem Institut verbundenen, aber eigenständigen Einheit bearbeitet werden. Die Empfehlungen von Schmoch et€al. (2000) für Unternehmen (s. Tab.€2.5) zielen hauptsächlich auf die Verbesserung der Absorptionsfähigkeit für Wissen ab. Es wird empfohlen, schon in der Ausbildung der Fachkräfte an Hochschulen und anderen Bildungseinrichtungen auf die Vermittlung von innovationsrelevantem Methodenwissen zu achten. Um die betriebliche Weiterbildung zu verbessern, wird eine Intensivierung der Informationsmöglichkeiten zu Weiterbildungsangeboten im Be-

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Tab. 2.5↜渀 Erfolgsfaktoren für den Wissenstransfer auf Unternehmensseite. (Quelle: Schmoch et€al. 2000) 1.╇Integration von Innovationsmanagement in die (naturwissenschaftliche und technische) Ausbildung an Hochschulen 2.╇ Betriebliche Weiterbildung im Bereich Technologie- und Innovationsmanagement 3.╇Durchführung von Innovationsbenchmarks und Innovationsaudits zur Kontrolle der Innovationsmanagementfähigkeiten 4.╇Einrichtung von internetgestützten F&E-Kompetenzplattformen und regionalen InnovationsKontaktforen zum verbesserten Austausch mit externen Wissensquellen

reich des Technologie- und Innovationsmanagements vorgeschlagen. Hierzu sollte auch ein Akkreditierungs- und Zertifizierungssystem eingerichtet werden, damit die Unternehmen das Angebot besser beurteilen können. Innerhalb der Unternehmen sollten Innovations-Benchmarking und Innovationsaudits sowie Besuchsprogramme bei erfolgreichen Innovatoren die Fähigkeiten zum Innovationsmanagement verbessern. Eine Methodik zu Innovationsaudits wurde von Gerybadze (2005b) und Gerybadze und Gaiser (2005) entwickelt. Zur besseren Information der Unternehmen über verfügbare Technologien, neue Lösungen sowie neue Entwicklungen werden schließlich die Einrichtung von F&E-Kompetenzplattformen im Internet sowie regionale Innovations-Kontaktforen vorgeschlagen. Diese Erfolgsfaktoren sind primär auf die Organisation von transferorientierten Forschungseinrichtungen und die allgemeine Steigerung der Transferfähigkeit auf Industrieseite bezogen und empfehlen eine entsprechende Organisationsgestaltung, die auch auf die Transferprojekte im Einzelnen wirkt. In den Transferprojekten gilt es, auch projektspezifische Faktoren zu beachten. Hierzu lassen sich insbesondere die Untersuchungen von Gerybadze (2004, 2005a) und von Mora-Valentin et€ al. (2004) heranziehen, die Erfolgsfaktoren von F&E-Kooperationen untersucht haben (zusammengefasst dargestellt weiter unten in Tab.€2.6). Mora-Valentin et€al. (2004) Tab. 2.6↜渀 Organisationale Erfolgsfaktoren für Wissenstransfer in der Kooperations- und Prozessgestaltung von Innovationskooperationen. (Quelle: Nach Gerybadze 2004, 2005a; Mora-Valentin et€al. 2004) Kooperationsgestaltung 1.╇ Klare Zielsetzung und Bedarfserfassung existiert 2.╇ Prozesse und Lösungswege sind definiert 3.╇ Aufgaben und Arbeitspakete sind beschrieben und Verantwortlichen zugeordnet 4.╇Kompetenzen und Technologien sind gleichmäßig zwischen den Partnern der Kooperation verteilt 5.╇ Organisation und Kooperationsdesign sind explizit geplant und festgelegt Prozessgestaltung 1.╇ Verpflichtung gegenüber der Kooperation 2.╇ Kommunikation zwischen den Partnern 3.╇ Vertrauen zwischen den Partnern 4.╇ Ausmaß von Konflikten (wirkt negativ auf den Transfererfolg) 5.╇ Abhängigkeit zwischen den Partnern

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untersuchten Einflussfaktoren auf den Erfolg von F&E-Kooperationen und verwendeten hierfür ein fragebogenbasiertes Forschungsdesign. Von den zehn Faktoren, die sie aus früheren Studien abgeleitet hatten, erwiesen sich sieben als signifikant positiv und einer als signifikant negativ korreliert mit der subjektiven allgemeinen Zufriedenheit mit dem jeweiligen Projekt sowohl auf Firmen- als auch auf Forschungseinrichtungsseite. Aufgeteilt wurden diese Faktoren in die zwei Kategorien: Kontextfaktoren und Organisationsfaktoren. Kontextfaktoren sollten die Eigenschaften der Partner und der Kooperationsumstände erfassen und Organisationsfaktoren die Merkmale der eigentlichen Kooperation. Zu den Kontextfaktoren gehörten die früheren Erfahrungen mit Kooperationen, die Reputation der Kooperationspartner und eine klare Zieldefinition für die Kooperation. Die Organisationsfaktoren umfassten die Verpflichtung gegenüber dem Projekt, die Kommunikation sowie das Vertrauen zwischen den Partnern, das Ausmaß von Konflikten (negativ korreliert) und die Abhängigkeit zwischen den Partnern. Der Projekterfolg hätte allerdings noch direkter gemessen werden sollen, nicht nur als subjektive Zufriedenheit, sondern besser als objektive Erreichung der gesetzten Ziele. Gerybadze (2004, 2005a) schließlich definiert für technologische Kooperationsprojekte fünf Erfolgsfaktoren, die sich auf das konkrete Projekt beziehen. Diese folgen der empfohlenen Strukturierung von technologischen Kooperationen (Gerybadze 2004, S.€207€ff.). Erstens sind die Zielsetzung und Bedarfserfassung für das Projekt zu berücksichtigen. Sowohl die Ziele des Projektes sollten klar definiert sein als auch die Abnehmerseite für das resultierende Produkt in der Planung berücksichtigt werden. Zweitens müssen Prozesse und Lösungswege für das Projekt gemeinsam mit allen Projektbeteiligten einvernehmlich festgelegt werden. Drittens sollen die Aufgaben und Arbeitspakete für das Projekt klar festgelegt und zugeteilt werden. Viertens müssen die relevanten Kompetenzen und Technologien im Projektteam vorhanden sein. Dabei sollte auch darauf geachtet werden, dass diese das erforderliche Kompetenzniveau aufweisen und keiner der Partner Wissensabflüsse befürchten muss. Schließlich ist fünftens auf die Organisation und das Kooperationsdesign zu achten. Die Kooperation sollte formal beschrieben und dem Ziel entsprechend organisiert sein. Auch die Verwertung der Kooperationsergebnisse sollte hier geregelt sein. Die Kontextfaktoren, die Mora-Valentin et€al. (2004) identifiziert haben, lassen sich in das Faktorenkonzept von Gerybadze einordnen. Mit den organisationsbezogenen Faktoren wurde zusätzlich ein weiterer Aspekt zu dem komplexen Bild um die Erfolgsfaktoren von F&E-Kooperationen hinzugefügt. Diese organisationsbezogenen Faktoren stellen einen Ansatz für die Prozessgestaltung des eigentlichen Wissenstransfers dar, während sowohl Schmoch et€al. (2000) als auch Gerybadze (2004, 2005a) primär auf die formale Gestaltung des Wissenstransfers wirken. In Tab.€2.6 werden diese Faktoren aufgeführt, und es wird unterschieden zwischen Erfolgsfaktoren der Kooperationsgestaltung und der Prozessgestaltung. Mit den Faktoren der Kooperationsgestaltung sollen die Struktur und die formalen Regelungen einer F&E-Kooperation beeinflusst werden. Die Prozessgestaltung schließlich zielt auf die während des Projektes ablaufenden Wissenstransferaktivitäten und Interaktionen der beteiligten Partner ab. Zusammen mit den oben aufgeführten organisatio-

2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

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nal differenzierten Erfolgsfaktoren für Forschungseinrichtungen und Unternehmen ergibt sich ein umfassendes Bild der Aktivitäten und Gestaltungsmöglichkeiten, die zum Erfolg von Innovationskooperationen im Werkstoffbereich beitragen können.

2.9  I ntellectual Property Management und Know-howAbsicherung in Verbundprojekten Bislang haben sich die Ausführungen dieses Kapitels stärker mit den Grundlagen und Herausforderungen der Generierung von Werkstoff-Innovationen auseinandergesetzt. Dieses Teilkapitel geht nun stärker auf den Schutz von Werkstoff-Innovationen und auf die Know-how-Absicherung in Kooperationsprojekten ein. Der Schutz von Werkstoff-Innovationen ist ein Thema von grundlegender Bedeutung, da die Realisierung erfolgreicher Innovationsprojekte vielfach daran scheitert, dass die potentiellen Erträge aus einer Innovation nicht primär durch den Innovator sondern einen Imitator erzielt werden. Innovative Akteure, die die Angriffe von Imitatoren abwehren wollen, müssen daher Maßnahmen zum Schutz ihres geistigen Eigentums (Intellectual Property, IP) ergreifen. Das IP-Management organisiert die Absicherung von Erträgen aus Innovationsprojekten und ist damit ein elementarer Bestandteil des Technologie- und Innovationsmanagements sowie des Managements technologischer Kooperationsprojekte (Hertzfeld et€ al. 2006; Bader 2006; Gerybadze 2004). In Kooperationsprojekten müssen sich Projektpartner mit dem Schutz des generierten geistigen Eigentums auseinandersetzen sowie Lösungen bzw. Schutzkonzepte hierfür erstellen und implementieren. Der Schutz einer gemeinschaftlich generierten Werkstoff-Innovation ist jedoch nur eines der Aufgabenfelder des IP-Managements in Kooperationsprojekten. Weitere Aufgaben sind die Berücksichtigung von IP, welche vor der Kooperation generiert wurde und durch die Kooperationspartner in die Zusammenarbeit eingebracht wird, genauso wie die Einigung auf Nutzungsrechte für die Verwertung der erzielten Forschungsergebnisse. Da Schutzrechte zu einem gewissen Grad verdeutlichen, welche technologischen Kompetenzen durch die Partner in das F&E-Projekt eingebracht oder während dessen Verlaufes generiert werden, dienen sie für die Projektbeteiligten auch als eine Art Richtschnur und wichtiger Orientierungspunkt in den Kooperationsverhandlungen. Mit welchen Strategien und Mechanismen Innovationsergebnisse vor der unerlaubten Nutzung durch Dritte geschützt werden können, ist nicht nur eine zentrale Frage für die Unternehmenspraxis und die Managementforschung. Auch die staatliche Technologie- und Innovationspolitik beschäftigt sich immer eingehender mit dieser Frage, der eine Schlüsselrolle für die tatsächliche Durchsetzung von Innovationen und die Standortstärkung zukommt (Dunning und Lundan 2009). Rammer (2007, S.€55) führt eine wichtige Unterscheidung zwischen diesen beiden Perspektiven an. Er betont, dass die staatliche Technologie- und Innovationspolitik den Fokus auf die breite Nutzung von neuen Technologien und neuem Wissen legt und damit primär die optimalen Produktivitäts- und Wachstumseffekte im Blick hat. Die Aus-

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gestaltung des Patentrechtes erscheint hierfür außerordentlich passend, da sowohl Innovationsergebnisse für einen limitierten Zeitraum bei dem Innovator gehalten werden können, als auch eine Wissensdiffusion durch die Veröffentlichungspflicht der patentierten Erfindung gegeben ist (Rammer 2007, S.€55). Das Ziel innovativer Unternehmen muss es jedoch sein, die durch die Innovation generierten Werte für das eigene Unternehmen anzueignen, um damit nicht zuletzt die Kosten für die Innovationstätigkeit decken zu können. Das IP-Management stellt für Unternehmen also primär eine Grundlage für Wettbewerbsvorteile dar. Dahingegen räumen insbesondere universitäre Forschungseinrichtungen der Kommerzialisierung von Wissen eher eine nachrangige Bedeutung ein und legen weiterhin ihr Hauptaugenmerk auf die Schaffung und Verbreitung neuen Wissens (Young et€al. 2008, S.€478). Dennoch legen auch Forschungseinrichtungen immer größeren Wert auf die Absicherung und Verwertung ihres geistigen Eigentums. Nachdem insbesondere universitäre Einrichtungen für lange Zeit dem Modell „Open Science“ folgten, nehmen sie nun eine zunehmend proaktive Haltung in Bezug auf die IP-Entwicklung und IP-Verwertung ein (Siegel und Wright 2007, S.€530; Young et€al. 2008, S.€474). Im Folgenden stellen wir einen Überblick zu den theoretischen Grundlagen des IP-Managements in Werkstoff-Innovationsprojekten vor. Hierzu erläutern wir einleitend wichtige Grundlagen zum Schutz von geistigem Eigentum und den Faktoren, von denen Strategien hierfür maßgeblich abhängen. Weiterhin erfolgt eine Betrachtung von rechtlichen und informalen Absicherungsstrategien für Werkstoff-Innovationen. Abschließend gehen wir dann auf die Besonderheiten der Aushandlung von IP-Verträgen zwischen Industrie und öffentlicher Forschung ein.

2.9.1  A  usgangsbedingungen und Mechanismen   zum Schutz von Werkstoff-Innovationen Die Grundlage für den Schutz einer Werkstoff-Innovation ist die Analyse der Einflussfaktoren auf den Prozess der „Aneignung“ der Innovationserträge. In der Innovationsliteratur wird dieser Prozess auch als Appropriierung bezeichnet. Die relevanten Einflussfaktoren auf die Appropriierung werden als Appropriierungsregime charakterisiert.11 Teece (1986) stellt in seiner vielzitierten Studie „Profiting from InÂ�â•‚ novation“ dieses Appropriierungsregime dar und versteht darunter die Gesamtheit der (externen) Faktoren, die bestimmen, in welchem Umfang sich Innovatoren die Erträge aus ihren Innovationen sichern können (Teece 1986). Wichtige Faktoren für das Appropriierungsregime bei neuen Werkstoffen sind die Folgenden: 1. Vorhandensein und Stärke der rechtlichen Absicherungsmöglichkeiten, insbesondere Patente An dieser Stelle soll nachdrücklich darauf verwiesen werden, dass auch die Kontrolle und der Zugang zu komplementären Assets und die Schaffung bzw. Einflussnahme auf ein „dominantes Design“ für die Aneignung von Innovationserträgen von hoher Bedeutung sind (Teece 1986).

11╇

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2. Charakteristika der Werkstoff-Innovation, insbesondere des technologischen Wissens (Winter 1987; Teece 2000) a) Explizites vs. implizites Wissen b) Nachvollziehbarkeit der Technologie in der Nutzung c) Komplexität der Technologie 3. Eigenschaften der potentiellen Nachahmer 4. Charakteristika der Branche (u.€ a. die Geschwindigkeit des technologischen Fortschritts in der Branche). Je nach Stärke und Verfügbarkeit der Absicherungsmöglichkeiten wird von einem starken oder einem schwachen Appropriierungsregime gesprochen. Das starke Appropriierungsregime ermöglicht dem Innovator eine gute Ausgangsposition zur Abschöpfung von Erträgen, das schwache Appropriierungsregime führt dazu, dass die Bedingungen eher für Imitatoren vorteilhaft sind (Teece 1986; Gulati und Singh 1998). Ein starker Patentschutz, ein hoher Anteil impliziten Wissens, eine schwere Nachvollziehbarkeit der Technologie sowie eine hohe Technologiekomplexität sind Ausprägungen, die für ein starkes Appropriierungsregime sprechen. Abbildung€2.12 visualisiert diese Zusammenhänge. Weitere wichtige Einflussfaktoren auf das Appropriierungsregime sind Merkmale der potentiellen Imitatoren, z.€B. deren Kompetenz zur Nachahmung von Technologien, sowie diverse Branchencharakteristika. Hierbei ist wichtig zu betonen, dass das Appropriierungsregime über verschiedene Branchen hinweg teilweise stark variiert (Arundel 2001). Für das Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe kann grundsätzlich weder ein schwaches noch ein starkes Appropriierungsregime festgestellt werden (Gulati und Singh 1998; Levin et€ al. 1987). Durch die hohe Heterogenität von Werkstoff-Innovationen ist eine allgemeingültige Einordnung jedoch ohnehin nur bedingt aussagekräftig. Starker Patentschutz

Schwacher Patentschutz

Hoher Grad an implizitem Wissen

Hoher Grad an explizitem Wissen

Geringe Nachvollziehbarkeit in der Nutzung

Hohe Nachvollziehbarkeit in der Nutzung

Hohe Komplexität

Geringe Komplexität Optimales Appropriierungsregime Tendenziell starkes Appropriierungsregime Schwaches Appropriierungsregime

Abb. 2.12↜渀 Ausprägungen eines Appropriierungsregimes

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Tab. 2.7↜渀 Arten von Schutzmechanismen. (Quelle: In Anlehnung an Teece 1986; Burr 2004; Gassmann und Bader 2006; Hurmelinna-Laukkanen und Puumalainen 2007; Moses 2007) Formale, rechtliche Schutzmechanismen Informale Schutzmechanismen Technische Nicht-Technische Faktische Schutzmecha- Alternative SchutzmeSchutzrechte Schutzrechte nismen (Ausschließlich- chanismen (keine direkte Ausschließlichkeitswirkeitswirkung) kung) •â•‡ Zugang und Kontrolle •â•‡ •â•‡ Designschutz Geheimhaltung •â•‡ Patente von komplementären •â•‡ Gebrauchsmuster (Geschmacksmus- •â•‡Technische Assets ter, Teilbereiche •â•‡Schutz von HalbSchutzmaßnahmen •â•‡ Zeitlicher Vorsprung des Markenrechts) •â•‡Komplexität der leitertopographie Gestaltung •â•‡Kontinuierliche •â•‡KennzeiWeiterentwicklung chenrechte •â•‡Humanressourcen(Markenrecht) Management •â•‡ Urheberrechte •â•‡ Trade Secrets

Die Schutzmechanismen für Werkstoff-Innovationen können grundsätzlich in zwei Gruppen unterteilt werden: 1) Formale, rechtliche Schutzmechanismen und 2) informale Schutzmechanismen. Unter den formalen Schutzmechanismen werden die Möglichkeiten der rechtlichen Absicherung für Werkstoff-Innovationen verstanden, speziell durch Schutzrechte wie Patente. Informale Schutzmechanismen müssen nochmals danach differenziert werden, ob sie eine direkte Ausschließlichkeitswirkung innehaben (faktische Schutzmechanismen) oder lediglich die Generierung und Aneignung der Innovationserträge unterstützen, jedoch keinen Ausschließlichkeitseffekt aufweisen (alternative Schutzmechanismen) (Burr 2004; Moses 2007; Rammer 2007). In Tab.€2.7 stellen wir eine Auswahl wichtiger Mechanismen zum Schutz von Werkstoff-Innovationen zusammenfassend dar, gehen aber in den Folgekapiteln noch detaillierter auf Einzelmechanismen ein.  ormale, rechtliche Schutzmechanismen   2.9.1.1  F in Werkstoff-Innovationsprojekten In der Literatur wird ausführlich diskutiert, ob sich Patente auf die Diffusion des in der Wissenschaft generierten Wissens positiv oder negativ auswirken (Arora et€al. 2001; Murray und Stern 2007). Unbestritten ist jedoch, dass Patente für die Absicherung und Kommerzialisierung von technologischen Neuerungen von hoher Wichtigkeit sind. Sie gelten als die stärksten Schutzrechte für technologische Problemlösungen und sind insbesondere dann effektiv, wenn in einer Branche hohe F&E-Kosten und relativ geringe Imitationskosten vorliegen, wie bspw. in der Chemie- und Pharmabranche (Arundel 2001). Eine Patentanmeldung bringt zwingend die Veröffentlichung der Erfindung und der ihr zugrunde liegenden Funktionsweise mit sich. Cohen et€ al. (2000) gehen auf diesen Aspekt näher ein und merken an, dass der Zwang zur Offenlegung der Patentschrift für viele Unternehmen der Grund ist, komplett auf den Patentschutz zu verzichten. Die Offenlegung lässt das

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Wissen, auf welchem die Erfindung beruht, in einem gewissen Grad zu einem öffentlichen Gut („Public Good“) werden (Stiglitz 1999). Hierdurch können Wettbewerber einen Einblick in die angewendete Konfiguration der Werkstoff-Innovation erlangen, was ihnen die Entwicklung alternativer Konfigurationen ermöglicht (Gerybadze 2004, S.€ 92). Die Entwicklung alternativer Lösungen auf der Basis von bereits angemeldeten oder erteilten Patenten wird auch als Patentumgehung oder „patent around“ bezeichnet. Die Patentierung zwingt den Patentanmelder also dazu, technologisches Wissen offenzulegen und evtl. ein Opfer von Nachahmung und Patentumgehungen zu werden. Dies wird ein Patentanmelder nur dann in Kauf nehmen, wenn der rechtliche Regelungsrahmen ihm eine Durchsetzung seiner Rechtsansprüche erlaubt. Patente werden im Bereich der Prozess- und Verfahrensinnovationen nicht so intensiv eingesetzt wie bei Produktinnovationen. Dies hängt mit den Schwierigkeiten von Patentanmeldern zusammen, die Verletzung von Patenten auf Verfahren und Prozesse zu überwachen und nachzuweisen, da diese Verletzungen meist nicht für die Öffentlichkeit nachvollziehbar sind. Diese Ergebnisse werden durch zwei wichtige empirische Studien, der „Yale I“-Studie von Levin et€ al. (1987) und der Carnegie Mellon-Studie von Cohen et€al. (2000), gestützt. Den Akteuren eines Innovationsprojektes stehen neben dem Patent auch weitere Schutzrechte zur Verfügung. Die Tab.€2.8 fasst die verschiedenen Schutzrechte im deutschen Rechtsraum zusammen. In welchem Ausmaß Patente in Werkstoff-Innovationsprojekten zur Anwendung kommen wird in der Literatur widersprüchlich diskutiert. Maine et€al. (2005, S.€16) vertreten die Position, dass die Kompetenz zur Erlangung von Patentschutz für Unternehmen im Bereich der Werkstoff-Innovation von besonderer Wichtigkeit wäre, was eine Effizienz von Patenten als Schutzinstrument voraussetzt. Niosi hingegen stellte fest, dass Patente in strategischen Allianzen im Bereich der Werkstoff-Innovation nur von einer geringen Bedeutung wären (Niosi 1993, S.€24). Er Tab. 2.8↜渀 Arten von Schutzrechten in Deutschland. (Quelle: In Anlehnung an Gassmann und Bader 2006; Burr et€al. 2007) Schutzrecht Schutzobjekt Anmel- PrüMaximale Schutzdauer dung? fung? Ja In der Regel 20 Jahre Patente Technische Erfindung Ja Gebrauchsmuster Technische Erfindung Ja Nein 10 Jahre (keine Verfahren) Geschmacksmuster Design/Gestaltung Ja Nein 25 Jahre (Designschutz) Ja Ja Alle 10 Jahre verlängerbar Marken (Trademark) Geschäftliche Bezeichnung; Herkunftsangabe Nein Nein Bis zu 70 Jahre nach Tod Urheberrecht Literatur; Kunst; des Urhebers (Copyrights) Wissenschaft; Software Topographie bzw. Halbleitertopographie Ja Nein 10 Jahre Halbleiterschutz

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führt dies darauf zurück, dass ein großer Bestandteil von Werkstoff-Innovationen generell nicht patentierbar wäre. In Werkstoff-Innovationsprojekten entscheiden sich Akteure jedoch auch oft bewusst für eine Nichtanmeldung der Produkte (Werkstoffe) und Prozesse, auch wenn die Patentierbarkeit gegeben ist. Begründet wird dies mit einer hohen Wahrscheinlichkeit der Patentumgehung (Niosi 1993, S.€24) und, speziell auf der Ebene der Prozesse, der empirisch belegten Präferenz für den Schutzmechanismus der Geheimhaltung (Cohen et€al. 2000; Arundel 2001). Neben den gewerblichen Schutzrechten steht den Akteuren eines WerkstoffInnovationsprojektes auch die Möglichkeit offen, die Werkstoff-Innovation durch das Vertragsrecht zu schützen. Verträge sind durch das Rechtssystem durchsetzbar und können eine mächtige Waffe für den Schutz einer Werkstoff-Innovation darstellen. So können Verträge bspw. Mitarbeiter langfristig an ein Unternehmen oder Institut binden, Wettbewerbsverbote beinhalten oder aber Geheimhaltungsrichtlinien zwischen Kooperationspartnern, Zulieferern oder anderen Partnern festlegen. Mit diesen Beispielen wird deutlich, dass über eine geschickte Anwendung von Verträgen als Schutzmechanismus eine wirkungsvolle Barriere für Imitationen aufgebaut werden kann (O’Hearn 2008, S.€438). 2.9.1.2  Informale Schutzmechanismen in Werkstoff-Innovationsprojekten Informale Schutzmechanismen lassen sich dadurch charakterisieren, dass sie Wissens-Spillover verhindern, was wiederum zu einer Maximierung der Innovationserträge beiträgt. Rammer (2007, S.€55) hebt verschiedene typische Formen dieser Schutzmaßnahmen heraus, z.€B. die Geheimhaltung technischer Lösungswege einer Problemlösung, die rasche Umsetzung von Innovationsprojekten zur Erzielung von zeitlichen Vorsprüngen und die komplexe Produktgestaltung. Die Produkt- bzw. Technologiekomplexität erschwert die Nachvollziehbarkeit einer technischen Lösung und wirkt damit einem „Reverse Engineering“ entgegen. Eine wichtige Unterscheidung, die innerhalb der informalen Schutzmaßnahmen noch vorgenommen werden kann, ist die der Ausschließlichkeitswirkung. So heben bspw. Moses (2007) und Burr (2004) hervor, dass hinsichtlich dieser zwischen faktischen und alternativen Maßnahmen unterschieden werden müsste, wobei faktische Maßnahmen einen Ausschließlichkeitseffekt hervorrufen, alternative Maßnahmen aber lediglich eine unterstützende Wirkung auf die Absicherung von Innovationserträgen aufweisen. Faktische Schutzmaßnahmen sind insbesondere die bereits angesprochene Geheimhaltung, der technische Schutz und eine komplexe, damit schwer nachzuahmende, Produktgestaltung. Alternative Schutzmaßnahmen sind insbesondere Zeitvorsprünge und daraus resultierende Kosten- und Marktbearbeitungsvorteile („First-MoverEffekte“). Weiterhin zählen der Zugang zu und die Kontrolle von komplementären Assets zu den wichtigen Schutzmaßnahmen für Innovationen (Teece 1986, 2000). Darunter ist beispielsweise die Kontrolle über wichtige Distributionskanäle oder Vorprodukte zu verstehen. Ein plastisches Beispiel ist das Unternehmen SGL Group, das als Hersteller von Faserverbund-Bauteilen auch das kritische Vorprodukt der Kohlenstoff-Faser herstellt. In diesem Bereich hat das Unternehmen massiv Fertigungskapazitäten und damit verbundenes Know-how aufgebaut. Die gesicherte

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Zuliefersituation und die erreichten Kostenvorteile stärken die Position von SGL im Bezug auf die erfolgreiche Durchsetzung seiner Faserverbundwerkstoff-Bauteile.

2.9.2  D  ie Erarbeitung von konsistenten Schutzkonzepten   für Werkstoff-Innovationsprojekte Für die Erstellung eines Schutzkonzeptes ist wie bereits erwähnt eine Analyse verschiedener Ausgangsbedingungen notwendig (Abschn.€ 2.9.1). Hertzfeld et€ al. (2006) stellen diesen Prozess im Kontext technologischer Kooperationsprojekte dar und greifen dabei die bereits angesprochenen Bestandteile des Appropriierungsregimes auf. So betonen die Autoren in ihrer Studie bspw. die Wichtigkeit der Art des zu schützenden Wissens, die auch in traditionellen und neueren Studien der Innovationsliteratur zur Appropriierung herausgestellt wird.12 Weitere wichtige Einflussfaktoren sind die Wettbewerbssituation in den durch das F&E-Projekt beeinflussten Industrien sowie die organisationalen Merkmale und Ziele der involvierten Akteure. Auf die Analyse der Ausgangslage für den Schutz der Werkstoff-Innovation baut dann die Wahl der Schutzmechanismen auf, welche entweder isoliert oder in Kombination zur Anwendung kommen. Dieser Auswahlprozess erfolgt auf der Basis der Erkenntnisse über das relevante Appropriierungsregime, also die bereits angesprochenen Rahmenbedingungen für den Schutz der Werkstoff-Innovation (s. Abb.€2.13). Bei der Erarbeitung von Schutzkonzepten für neue Werkstoffe sind einige wichtige Besonderheiten zu berücksichtigen, die weitestgehend auf die generische Natur von Werkstoff-Innovationen zurückzuführen sind. Wie bereits thematisiert wurde, sind Werkstoff-Innovationen meist in verschiedenen Anwendungsfeldern einsetzbar. Da das Appropriierungsregime in den einzelnen Anwendungsfeldern unterschiedlich ausgestaltet sein kann (Arundel 2001), müssen die Bedingungen der Appropriierung für sämtliche in der Kommerzialisierungsstrategie relevanten Anwendungsfelder berücksichtigt werden. In Innovationsprojekten, die nur auf eine Anwendung abzielen, ist der Prozess der Analyse von Rahmenbedingungen für den Innovationsschutz und die Zusammenstellung eines konsistenten Schutzkonzeptes nicht annähernd so komplex. Ein Garant für den Erfolg eines Schutzkonzeptes für eine Werkstoff-Innovation ist also die Aufarbeitung der Rahmenbedingungen für den Schutz der Innovationserträge über die Primäranwendung hinaus. Hierbei sollte der Innovator berücksichtigen, dass er aus Gründen der Ressourcenknappheit oder aufgrund von Restriktionen in der Kompetenzbasis meist nicht jedes Anwendungsfeld selbst bearbeiten kann. Hier bieten generische Werkstoff-Innovationen das Potential zur externen Technologiekommerzialisierung. Spezifische Märkte, Nieto und Pérez-Cano (2004) untersuchen aufgrund verschiedener Taxonomien den Einfluss des technologischen Wissens auf die Auswahl und Nutzung von Schutzmechanismen, wobei die Aspekte der Kodifizierbarkeit und der Abhängigkeit des Wissens von anderen Wissensbestandteilen betont werden. Diese und weitere einschlägige Studien werden in Gredel und Gresse (2008) diskutiert.

12╇

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A. Gerybadze et al. 1. Analyse der Ausgangslage für den Schutz der Werkstoff-Innovation

Möglichkeiten der rechtlichen Absicherung

Charakteristika der Werkstoff-Innovation

Charakteristika der Anwendungsfelder

Charakteristika der potentiellen Nachahmer

2. Auswahl der Mechanismen zum Schutz der Werkstoff-Innovation

Patente

Gebrauchsmuster

Geheimhaltung

Technische Schutzmaßnahmen

Trademarks

Designschutz

Ausnutzen von Zeitvorsprüngen

Bindung von Schlüsselerfindern

Abb. 2.13↜渀 Vorgehensweise für die Erarbeitung eines Schutzkonzeptes für eine Werkstoff-Innovation

die für den Innovator aufgrund des Geschäftsmodells oder der spezifischen Ressourcenbasis nur geringe Gewinne versprechen würden, können für andere Akteure hochattraktiv sein. An diese Akteure könnte der Innovator im Kontext einer „Open Innovation“-Strategie (Chesbrough 2006) eine Lizenz vergeben bzw. kooperative Verwertungsmodelle anstreben (Gredel und Gresse 2008). Ein weiterer Erfolgsfaktor für den Schutz von Werkstoff-Innovationen ist die Differenzierung von Erzeugnissen (bzw. Werkstoffen) und Prozessen innerhalb des Schutzkonzepts. Diese ist wichtig, da die Effizienz der Schutzmechanismen jeweils stark abweicht. So kann ein Prozess gewöhnlich sehr gut über Geheimhaltung geschützt werden, da er „hinter der geschlossen Fabriktür“ durchgeführt und am Produkt oft schwer nachvollzogen werden kann. Weiterhin ist für die Durchführung eines Herstellungsverfahrens vielfach ein hoher Anteil an implizitem Wissen notwendig, das schlecht von Wettbewerbern nachvollzogen werden kann. Der Werkstoff kann dahingegen von potentiellen Nachahmern leichter beschafft und am Endprodukt in Form eines „Reverse Engineering“ analysiert werden. Daher kann ein Werkstoff grundsätzlich schlechter durch Geheimhaltung, sondern eher durch formale bzw. rechtliche Mechanismen wie ein Patent abgesichert werden. Dies gilt jedoch nicht für Werkstoffe, deren Zusammensetzung und technologischer Vorteil sich nur schwierig über „Reverse Engineering“ rekonstruieren lassen. Auch Young et€al. (2008, S.€480) merken an, dass in diesen Fällen eine Patentierung eher unvorteilhaft wäre. Bei einer Berücksichtigung der in diesem Abschnitt genannten Aspekte wird deutlich, dass in Schutzkonzepten für Werkstoff-Innovationen zwei Ebenen unterschieden werden sollten: 1) die Werkstoff-Ebene und 2) die Verfahrensebene. Das Unternehmen bzw. das Forschungsinstitut kann dann in einem ersten Schritt die

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WerkstoffEbene (starke Nachvollziehbarkeit; höherer Anteil expliziten Wissens)

Breite des Patentschutzes

Vertragsrechtliche Schutzmaßnahmen

VerfahrensEbene (geringe Nachzvollziehbarkeit; höherer Anteil impliziten Wissens)

Selektive Geheimhaltung von Prozesswissen

• Geheimhaltungsklauseln • Exklusivrechte im relevanten Anwendungsfeld durch Lizenznahme

Abb. 2.14↜渀 Schutzkonzept für ein Werkstoff-Innovationsprojekt

Rahmenbedingungen für das Schutzobjekt der jeweiligen Ebene analysieren. Insbesondere die Art des Wissens und die Gefahr des „Reverse Engineerings“ sind hier von Bedeutung. Dann können in einem zweiten Schritt die Schnittstellen zwischen den beiden Ebenen untersucht werden. Hierbei steht die Frage im Mittelpunkt, inwieweit sich die Anwendung von Schutzmechanismen auf der einen Ebene auf die Schutzwirkung der anderen Ebene auswirkt. In Abb.€2.14 stellen wir beispielhaft ein Schutzkonzept für eine Werkstoff-Innovation vor. Dort werden die Differenzierung unterschiedlicher Ebenen des Schutzkonzeptes sowie das Zusammenspiel verschiedener Schutzmechanismen deutlich. Das vorgestellte Beispiel macht deutlich, dass sich der Patentschutz auf beide Ebenen erstrecken kann, also auch auf die Verfahrensebene. Gerade bei der Patentierung von Herstellverfahren bietet sich jedoch die Option, nicht das komplette Prozess-Know-how in der Patentschrift zu kodifizieren, sondern auch stark auf den Absicherungsmechanismus der Geheimhaltung zu setzen. Daher erklärt sich, dass die Werkstoff-Ebene weitestgehend durch den Patentschutz abgedeckt ist, die Verfahrensebene jedoch nur in einem Teilbereich. Ergänzt werden sollte ein Schutzkonzept für eine Werkstoff-Innovation durch zusätzliche Geheimhaltungsvereinbarungen und evtl. durch weitere vertragliche Absicherungsklauseln, z.€B. die Vereinbarung von exklusiven Lieferbeziehungen, die eine hohe Abschöpfung von Innovationserträgen ermöglichen. Auch dies wird in Abb.€2.14 deutlich.

2.9.3  D  er Prozess der IP-Vereinbarung   in Werkstoff-Innovationsprojekten Bei Kooperationsprojekten im Bereich der Werkstoff-Innovation sind verschiedene Arten von IP zu unterscheiden. Hierfür können zwei Differenzierungsmerkmale

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Tab. 2.9↜渀 Arten von geistigem Eigentum (IP) in Kooperationsprojekten. (Quelle: In Anlehnung an Europäische Kommission 2007; Bader 2006) Relevanz für die Zeitpunkt der IP-Generierung Kooperation Vor der Kooperation Während der Nach der Kooperation Kooperation Ja Background IP Foreground IP Postground IP Nein Potentielles Background IP Sideground IP Potentielles Postground IP

herangezogen werden: Einerseits die Relevanz der IP für den Kooperationsgegenstand und andererseits der Zeitpunkt der IP-Generierung. Die Relevanz der IP für den Kooperationsgegenstand hängt davon ab, ob die IP für die Durchführung der Kooperation oder die Verwertung des neuen Werkstoffes notwendig ist.13 Bei dem Zeitpunkt der IP-Generierung unterscheiden wir zwischen IP, die vor, während oder nach einem Kooperationsprojekt generiert wurde bzw. generiert werden wird. Tabelle 2.9 stellt die sich hieraus ergebenden Arten von IP vor. Unter Background IP ist geistiges Eigentum zu verstehen, das vor dem Beginn der Kooperation generiert wurde (vorgelagerte Phase, Anbahnungsphase). Die hierauf basierenden Schutzrechte sind wichtig für die Erfüllung der Aufgaben innerhalb der Kooperation und die anschließende Kommerzialisierung. Gemäß der Europäischen Kommission (2004) werden Background-Schutzrechte von öffentlichen Forschungseinrichtungen nur selten oder nur in sehr speziellen Anwendungsfeldern lizenziert. Während der Laufzeit eines Innovationsprojektes wird jedoch den Kooperationspartnern über eine Lizenz Zugang zu dem Background IP gewährt, meist ohne Zahlung von Lizenzgebühren. Foreground IP ist das geistige Eigentum, das während der F&E-Kooperation durch die Kooperationspartner generiert wird und direkt mit dem Zweck der Kooperation in Verbindung steht (Bader 2006; Europäische Kommission 2004, 2007). Das Postground IP bezieht sich auf geistiges Eigentum, welches nach einer abgeschlossenen Kooperation auf der Basis des dort aufgebauten Know-hows entsteht. Meist wird eine bestimmte Zeitspanne definiert, in der neu angemeldete Schutzrechte als Postground IP angesehen werden. Sideground IP ist geistiges Eigentum, welches während der F&E-Kooperation generiert wurde, aber nicht direkt mit deren Aktivitäten in Verbindung steht (Bader 2006). In Verbundprojekten werden gemeinschaftliche Erfindungen meist auch als gemeinsame Patente angemeldet.14 Gemeinsam angemeldete Patente werden als KoPatente bezeichnet. Hagedoorn und Hesen (2007, S.€356) konnten dies in ihrer Studie zu der Gestaltung von Kooperationsverträgen ebenfalls feststellen. Das EigenDie Relevanz der IP für den Kooperationsgegenstand ist oftmals zu Beginn der Kooperation schwer einzuschätzen. Daher erfolgt eine Einstufung in dieser Kategorie durchaus auch erst zu einem späteren Zeitpunkt. 14╇ Vgl. hierzu Musterverträge zu den Projekten des 7. Forschungsrahmenprogrammes der Europäischen Union (DESCA) oder auch Mustervereinbarungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi 2007). 13╇

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tum am eigenständig entwickelten Foreground IP und dem eigenen Background IP verbleibt meist bei den jeweiligen Akteuren (Hagedoorn und Hesen 2007, S.€356). Niosi (1993, S.€ 23) untersuchte für Werkstoff-Innovationsprojekte die Verteilung der Schutzrechte, die während einer Kooperationsphase angemeldet wurden. Er stellte dabei fest, dass in den meisten Fällen die Schutzrechte dem Unternehmen zukommen würden, das als „organizational leader“ fungiert hatte oder dem Unternehmen, das den größten Teil der Finanzierung des Projektes übernommen hatte. Bei einem Drittel der von Niosi untersuchten Kooperationen wurde vereinbart, dass die Schutzrechte Eigentum aller Teilnehmer der Kooperation sind. Bei 14€ % der Kooperationen wurde die Regelung getroffen, dass die Schutzrechte dem Endanwender oder Zulieferer zukommen sollen. Nur in sechs Prozent aller Kooperationen wurden die Schutzrechte gemäß der Anteile an den durchgeführten Forschungsarbeiten den jeweiligen Partnern zugeteilt. Ein Problem, das bei den IP-Vereinbarungen zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen oftmals für Schwierigkeiten sorgt, ist die Frage der Publikationsfreiheit. Die Publikation stellt das Hauptinstrument der Forschungseinrichtungen dar, um die Diffusion von Wissen in der Volkswirtschaft voranzutreiben. Young et€ al. (2008, S.€ 478) zeigen in ihrer Untersuchung auf, von welcher Bedeutung die Publikationsfreiheit gerade für universitäre Forschungseinrichtungen ist. Die Ausrichtung auf Publikationen steht in direktem Widerspruch mit der von Unternehmen gewünschten Geheimhaltung und Exklusivität von Forschungsergebnissen. Weiterhin sind bereits durch einen Kooperationspartner publizierte Forschungsergebnisse laut Patentgesetz nicht mehr patentfähig, da sie das Kriterium der Neuheit nicht mehr erfüllen (BMBF 2009). Der Verlust der Patentierungsmöglichkeit kann für Industrieunternehmen, die in einem harten, globalen Wettbewerb stehen, ein entscheidender Nachteil sein. Um eine exklusive Nutzung der Ergebnisse einer Kooperation abzusichern, sollten klare Publikationsrichtlinien erarbeitet werden. Diese sollten die Patentfähigkeit der Forschungsergebnisse nicht beeinträchtigen und dem Forschungspartner dennoch einen gewissen Spielraum für die Publikationstätigkeit zugestehen, da er diese für sein Standing in der Wissenschaft benötigt. Das Publikationsproblem lässt sich gemäß den Ergebnissen unserer Studie durch klare und faire Publikationsrichtlinien pragmatisch lösen. Auf diese müssen sich die Projektteilnehmer bei dem Start des Werkstoff-Innovationsprojektes einigen. Mit dem Problem der Einigung auf Publikationsrichtlinien verknüpft, aber noch auf einer anderen Ebene angesiedelt, ist die Abwägung einer Patentierung von Kooperationsergebnissen. So sind Fälle bekannt, in denen Unternehmen es vorziehen, auf eine Patentierung von Kooperationsergebnissen zu verzichten, um die Nachteile aus der mit einer Patentanmeldung verbundenen Offenlegungspflicht zu umgehen. Insbesondere bei Prozess- und Verfahrensinnovationen ist dies der Fall. Auch in den untersuchten Fallstudien in dem Forschungsprojekt InnoMat hat sich die Neigung zu der Geheimhaltung von Herstellungsprozessen bestätigt. Unsere empirischen Ergebnisse deuten an, dass dies unter bestimmten Rahmenbedingungen zu einem Problem werden kann, insbesondere wenn die Forschungseinrichtung stark an der Patentierungsrate gemessen wird und auf eine Patentierung der Kooperationsergeb-

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nisse besteht. Jedoch hat sich in den Expertengesprächen ebenfalls abgezeichnet, dass Forschungseinrichtungen teilweise auf die Patentierung von Kooperationsergebnissen verzichten, wenn dies für die Innovationsverwertung des Unternehmenspartners von essentieller Bedeutung ist. In den Expertengesprächen für das Projekt InnoMat wurde insgesamt deutlich, dass Vereinbarungen zu intellektuellen Eigentumsrechten erhebliches Konfliktpotential in sich bergen. In vielen Fällen ist nach Aussage von Industrieexperten eine Einigung bzgl. des Umgangs mit intellektuellen Eigentumsrechten der ausschlaggebende Grund dafür, kein Verbundforschungsvorhaben mit öffentlichen Forschungseinrichtungen einzugehen. Diese Aussage wird auch durch Studien aus dem US-amerikanischen Raum bestätigt. So wurde in einem Sample von 38 Verbundprojekten, die zwischen 1993 und 1996 von dem US-amerikanischen „Advanced Technology Program“ gefördert wurden, bei 32€% der befragten Projektteilnehmer die Regelungen zu intellektuellen Eigentumsrechten zwischen Hochschulen und der Industrie als unüberwindbare Barriere in der Anbahnungsphase von Forschungsvorhaben bezeichnet (Hall et€al. 2001).15 Bei der Frage nach dem Auslöser für diese unüberwindbare Barriere muss wieder auf die Diskussion um die unterschiedliche Betrachtung und Behandlung von Wissen durch das Forschungssystem einerseits und die Industrie andererseits Rückgriff genommen werden. Brainard (1999) führt in diesem Kontext folgendes aus: The goal of business and universities in producing and protecting intellectual property is innovation for the production of revenue. Beyond this ultimate shared goal, the interests of universities and businesses diverge. Universities value intellectual property not only as a revenue-producing resource, but also as a tool in the advancement and dissemination of knowledge. These divergent interests can result in conflicts… (Brainard 1999, S.€9)

Hall et€al. (2001) stellen einen direkten Zusammenhang zwischen dem Anteil der staatlichen Förderung sowie dem erwarteten Grad der „Publicness“ und der Appropriierbarkeit des Wissens aus Verbundprojekten fest. Die Autoren verweisen darauf, dass die beteiligten Unternehmen bei einem niedrigen Anteil staatlicher Projektfinanzierung einen adäquaten Anteil des Wissens für ihre exklusive Nutzung beanspruchen. Vice versa wird bei einem hohen Anteil der staatlichen Förderung in einem Verbundprojekt erwartet, dass Unternehmen von einem hohen Grad an „Publicness“ und damit einer geringen Appropriierbarkeit ausgehen. Hall et€ al. (2001) stellen fest, dass gerade bei Verbundprojekten mit hoher Grundförderung die Fronten zwischen Unternehmen und Hochschulen bezüglich der Regelungen zu intellektuellen Eigentumsrechten verhärtet wären. Daraus folgt die Erkenntnis, dass bei Vereinbarungen bezüglich intellektueller Eigentumsrechte ein steigender Anteil an staatlicher Förderung das Konfliktpotential in einem Verbundprojekt erhöht und die IP-Verhandlungen zu einer schwer überwindbaren Barriere werden. Als eine Die von den Autoren angefertigte Studie untersuchte die Barrieren für Verbundprojekte mit einem Schwerpunkt auf Regelungen zu intellektuellen Eigentumsrechten. Es ist wichtig anzumerken, dass das Forschungsdesign der Studie darauf ausgerichtet war, die Barrieren vor und bei dem Aufbau eines Verbundprojektes näher zu untersuchen. Barrieren, die während oder nach einem Verbundprojekt auftreten, waren nicht Kern der Untersuchung.

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weitere Einflussgröße auf das Konfliktpotential von Regelungen zu intellektuellen Eigentumsrechten in Verbundprojekten bezeichnen Hall et€al. (2001) die Projektlaufzeit. Bei kurzen Laufzeiten wäre gemäß den Autoren die Wahrscheinlichkeit für Konflikte größer als bei langen Laufzeiten. Als besonders problematisch für den WTT aus der öffentlichen Forschung in die Industrie wird die Rolle der Technologietransferstellen und Patentverwertungsagenturen von Forschungseinrichtungen angesehen (Siegel et€al. 2007; Blind et€ al. 2008). Transferstellen sind Organisationseinheiten innerhalb einer Forschungseinrichtung. Patentverwertungsagenturen sind dahingegen für mehrere Forschungsinstitute einer Region (Wissenschaftsrat 2007, S.€56) oder eines Themenfelds verantwortlich. Siegel et€ al. (2007) äußern, dass in Transferstellen oftmals Probleme auftreten, die durch mangelnde Erfahrung in betriebswirtschaftlichen Fragen und Marketingaktivitäten begründet sind. Im Verlauf des Projekts InnoMat konnte dieser Befund anhand der Expertengespräche und Fallanalysen weitestgehend bestätigt werden. Dies wiegt im Bereich der WerkstoffInnovation umso schwerer, da dort die Rahmenbedingungen für die Kommerzialisierung ohnehin äußert herausfordernd sind (Gerybadze et€al. 2010). So waren die Forschungseinrichtungen durch das breite Spektrum möglicher Anwendungsfelder eines neuen Werkstoffes oftmals überfordert. Dies gilt jedoch nicht nur für die Transferstellen und Patentverwertungsagenturen sondern auch die Institute. Insbesondere die Bewertung und Auswahl von möglichen Primär- und Sekundäranwendungen gestaltete sich als schwierig. Diese ist jedoch die Grundlage für die Formulierung einer konsistenten Kommerzialisierungsstrategie, die dann im Rahmen von IP-Vereinbarungen in klare und für die Industrie attraktive Lizenzvereinbarungen umgesetzt werden müsste. Der Wissenschaftsrat hat mehrere Faktoren identifiziert, die Auslöser für die Überforderung von Transferstellen im Kommerzialisierungsprozess sind. Genannt werden dabei ein unklares Aufgabenprofil, eine unsichere institutionelle Identität innerhalb der Forschungsorganisationen sowie eine unzureichende Ressourcenausstattung (Wissenschaftsrat 2007, S.€79). Es bleibt festzuhalten, dass IP-Vereinbarungen im Forschungs- und Innovationsfeld neuer Werkstoffe dadurch erschwert werden, dass es sich bei Werkstoff-Innovationen meist um generische Innovationen handelt, die in mehreren Anwendungsfeldern zum Einsatz kommen können und deren Marktpotential oft noch nicht klar erkennbar ist. Die potentielle Anwendung in mehreren Anwendungsfeldern kann bei der IP-Verwertung zu einem hohen Kommerzialisierungspotential führen, wenn die Anwendungsfelder durch segmentierte Lizenzierungsmodelle angegangen werden. Die Abgrenzung und Absicherung von kommerziell attraktiven Anwendungsfeldern sind hier wichtige Erfolgsfaktoren, stellen jedoch hohe Anforderungen an die involvierten Akteure. Insbesondere Forschungseinrichtungen sowie deren Transferstellen bzw. Patentverwertungsagenturen sind mit diesen Aufgaben oftmals überfordert. Eine Professionalisierung der Abgrenzung und Absicherung von Anwendungsfeldern würde Forschungseinrichtungen im Bereich der Materialforschung die Möglichkeit geben, ihre Ausgangslage für die Erzielung von Lizenzerlösen stark zu verbessern.

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2â•… Bedeutung der Materialforschung und Stand der Forschung

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Kapitel 3

Governance des deutschen Forschungssystems Hans-Willy Hohn

Inhalt 3.1â•…Nationale Innovationssysteme und neue Herausforderungen an die Governance der Materialwissenschaft ����������������������������������尓������������������������������������尓����������������╅ 78 3.2â•…Wandel der Materialforschung ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������╅ 83 3.3â•…Institutionelle Architektur des deutschen Forschungssystems ����������������������������������尓������╅ 86 3.3.1â•…Technische Hochschulen und Universitäten ����������������������������������尓���������������������╅ 86 3.3.2â•…Struktur und Genese des außeruniversitären Forschungssystems in Deutschland ����������������������������������尓������������������������������������尓����������������������������������╅ 89 3.3.3â•…Vom Konflikt zum Gleichgewicht. Der Entwicklungspfad des außeruniversitären Forschungssystems ����������������������������������尓�����������������������������╅ 91 3.4â•…Stärken und Schwächen der außeruniversitären Forschung ����������������������������������尓���������╅ 94 3.5â•…Institutionelle Stabilität und Reformresistenzen ����������������������������������尓���������������������������╅ 97 3.6â•…Neue forschungspolitische Instrumente und ihre Folgen ����������������������������������尓���������������╅ 99 3.6.1â•…Wandel der staatlichen Forschungspolitik ����������������������������������尓�������������������������╅ 99 3.6.2â•…Neue Allianzen von universitären und außeruniversitären Forschungsorganisationen – Eine Revolution „von unten“? �������������������������������╇ 100 Literatur ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓���������������������������╇ 103

Zusammenfassung╇ Das dritte Kapitel des Buches geht zunächst auf das Konzept der nationalen Innovationssysteme und dessen Entwicklung in der Folge der Pionierstudien in den 1980er Jahren ein. Im Anschluss daran wendet es sich Aspekten des Wandels der Materialforschung und der Passförmigkeit von materialwissenschaftlichen Anforderungen an die Governance von Forschungs- und Transferprozessen und den institutionellen Strukturen des deutschen Innovationssystems zu. Es beschreibt die Entstehung und Grundzüge der Funktionsweise dieses Systems sowie einige seiner typischen Stärken und Schwächen. In der jüngeren Vergangenheit sind die institutionellen Strukturen der deutschen Forschungslandschaft zunehmend unter Veränderungsdruck und auch in einem für viele wissenschaftliche und politische Beobachter unerwartetem Maße in Bewegung geraten. Nicht zuletzt hat H.-W. Hohn () Deutsches Forschungsinstitut für öffentliche Verwaltung Speyer, Freiherr-vom-Stein-Straße 2, 67346 Speyer, Deutschland E-Mail: [email protected] K.-R. Bräutigam, A. Gerybadze (Hrsg.), Wissens- und Technologietransfer als Innovationstreiber, DOI 10.1007/978-3-642-16513-9_3, ©Â€Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

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auch die staatliche Forschungspolitik neue Steuerungsinstrumente entwickelt. Das Kapitel geht einem Teil der wichtigsten dieser Veränderungen und deren Bedeutung für die Funktionsweise des deutschen Innovationssystems nach.

3.1  N  ationale Innovationssysteme und neue Herausforderungen an die Governance   der Materialwissenschaft Nach dem Zweiten Weltkrieg hat sich in allen industrialisierten Ländern eine eigenständige Forschungs- und Technologiepolitik mit einer eigenständigen institutionellen und organisatorischen Infrastruktur herausgebildet, deren Aufgabe darin besteht, die heimische Wirtschaft gewissermaßen für den internationalen Wettbewerb „fit“ zu machen. Allerdings erfüllen die nationalen Innovationssysteme diese Funktion in sehr unterschiedlicher Weise. Die institutionellen und organisatorischen Rahmenbedingungen der Produktion und Nutzung des wissenschaftlich-technologischen Wissens variieren von Land zu Land erheblich und erzeugen spezifisch nationale technologische Trajektorien, die einen großen Einfluss auf die Performanz und Wettbewerbsfähigkeit der jeweiligen Volkswirtschaften ausüben. Diese Differenzen sind aber erst langsam in das Blickfeld der sozialwissenschaftlichen Forschung geraten. Während sich die traditionelle Wissenschaftssoziologie das Blickfeld auf solche nationalen Besonderheiten durch ihr lineares und internalistisches, auf innerwissenschaftliche Kriterien absetzendes Modell der wissenschaftlichen Entwicklung verstellte, handelte sich die „neue“, konstruktivistische Wissenschaftssoziologie einen entsprechenden blinden Fleck als Folge ihrer Beschränkung auf das Labor als Untersuchungsgegenstand ein. Aber auch die international vergleichende politikwissenschaftliche Forschung hat das Phänomen der nationalen Innovationssysteme bis in die 1990er Jahre weitgehend ignoriert. In der Tradition des Werkes von Andrew Schonfield „Modern Capitalism“ (Schonfield 1965) interessierte sich die politikwissenschaftliche Komparatistik zwar seit langem dafür, wie sich die unterschiedlichen nationalen Arrangements in den Arbeitsbeziehungen, Finanzsystemen oder in der beruflichen Bildung auf die ökonomische Performanz der jeweiligen Länder auswirken, entwickelte zunächst aber keine analoge Fragestellung für die Forschungs- und Technologiepolitik. Auch der vergleichenden Politikwissenschaft verstellte das traditionelle lineare Modell der wissenschaftlichen Entwicklung den Blick für nationale Differenzen in der Produktion und Nutzung des technologischen Wissens. Aus der Perspektive dieses Modells folgten die Wissenschaft und Technologie in allen Ländern denselben institutionellen Prinzipien. Zudem begünstigte es die Vorstellung, dass es ebenfalls lineare Beziehungen zwischen dem finanziellen „Input“ in die technologische Forschung und ihrem ökonomischen „Output“ gäbe. Dementsprechend beschränkten sich internationale Vergleiche im Wesentlichen auf die „quantitative“ Dimension des differenziellen Wachstums der wissenschaftlichen Institutionen in den jeweiliÂ� gen Nationen.

3â•… Governance des deutschen Forschungssystems

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Erst die am Ende der achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts entstandenen Pionierstudien von Christopher Freeman (1987) und Bengt-Åke Lundvall (1992) haben dann die „qualitativen“ Unterschiede im Innovationsverhalten der konkurrierenden Volkswirtschaften zu Tage gefördert. Diese Studien waren vom Siegeszug der „Lean Production“ und der Krise des Fordismus motiviert und gingen der Frage nach, warum Japan und kontinentaleuropäische Länder wie Deutschland in erfolgreicherer Weise als die USA und andere angelsächsische Nationen dazu in der Lage waren, innovationsorientierte Wettbewerbsstrategien hervorzubringen. Als Antwort auf diese Frage entwickelten sie ein netzwerktheoretisches Konzept von Innovationsprozessen, das zugleich bis dahin weitgehend ignorierte Differenzen in der Technologiepolitik der einzelnen Länder und ihrer Rolle für die Koordination solcher Prozesse aufzeigte. Mit ihrer „qualitativen“, institutionalistischen und netzwerktheoretischen PerÂ� spektive haben diese Studien in vielerlei Hinsicht einen fruchtbareren Zugang zur Innovationsproblematik eröffnet als die früheren, im Wesentlichen „quantitativ“ vergleichenden Untersuchungen. Sie haben maßgeblich zur Entdeckung der „externen Ökonomien“ als Alternative zu den Governanceformen von Markt und Hierarchie beigetragen und damit auch der transaktionskostentheoretischen Diskussion neue Anstöße gegeben. Zugleich aber hat sich im Zuge der neueren und nicht zuletzt von den Pionierstudien selbst angestoßenen Forschung zu den nationalen Innovationssystemen herausgestellt, dass sowohl zentrale empirische als auch theoretische Positionen, die diese Studien vertreten hatten, so nicht zu halten sind. Unter dem Eindruck des Siegeszugs der „Lean Production“ hatten diese Studien den Innovationssystemen á la Japan und den kontinentaleuropäischen Ländern eine geradezu optimale Struktur und durchweg überlegene Effizienz gegenüber den angelsächsischen Nationen attestiert. Freeman (1987) wagte sogar die Prognose, dass Japan aufgrund der kooperativen und koordinierten Struktur seines Innovationssystems sich weltweit an die Spitze nahezu aller Schlüsseltechnologien setzen werde. In den 1990er Jahren hat sich dieses Bild von der überlegenen Effizienz des japanisch-deutschen Modells dann aber relativiert. Im Verlauf dieses Jahrzehnts wurde deutlich, dass die Innovationssysteme vom deutsch-japanischen Typus bei der Entwicklung und Kommerzialisierung grundlegend neuer Produkte und Verfahren mit den USA und anderen angelsächsischen Ländern nicht Schritt halten konnten und vor allem auf Gebieten wie der Informationstechnik und Biotechnologie zurückfielen. Dies hat der schon recht betagten These von der Konvergenz der unterschiedlichen nationalen Wirtschaftsformen auf das marktorientierte angloamerikanische Modell (Kerr et€al. 1960; Graubard 1964) nicht nur in der Öffentlichkeit, sondern auch in der sozialwissenschaftlichen Literatur, neues Leben verliehen.1 1╇ Während sich ein neoliberalistisch inspirierter Teil dieser Literatur von der Notwendigkeit umfassender Deregulierungen als Folge der wachsenden globalen Regimekonkurrenz überzeugt zeigt (vgl. etwa Strange 1997), warnen vor allem Globalisierungsgegner vor einem sozialpolitischen, ethischen und kulturellen race to the bottom, das die Vielfalt nationaler Institutionen auf dem Altar einer eindimensionalen ökonomischen Effizienz opfert (zusammenfassend: Stehr 2003, S.€248–258).

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Empirisch spricht jedoch wenig für diese Behauptung und auch theoretisch erscheint sie kaum plausibel. Die nationalen Innovationssysteme weisen empirisch nach wie vor robuste institutionelle Divergenzen und technologische Differenzen auf (Whitley 2000, 2003), und aus der theoretischen Perspektive lassen sich zunächst einmal sogar gute Gründe für die Annnahme mobilisieren, dass diese Unterschiede nicht verschwinden, sondern sich gerade als Folge von wirtschaftlicher Globalisierung und zuspitzendem globalen Wettbewerb noch intensivieren werden. Wie die Studien zur Lean Production und zum japanischen Innovationssystem geht auch die These von der Konvergenz der nationalen Innovationssysteme von absoluten Wettbewerbsvorteilen aus. Demgegenüber hatte bereits Michael Porter gezeigt, dass es keinen „One Best Way“ zur Erzeugung und Umsetzung von Innovationen gibt, sondern die einzelnen Länder spezifische technologische Stärken und Schwächen aufweisen und über relative „Comparative Advantages“ verfügen (Porter 1990, S.€ 623). Peter Hall und David Soskice führen diese relativen Vorteile im Rahmen des Konzepts der „Varieties of Capitalism“ wiederum auf die unterschiedlichen nationalen Strukturen der Kerninstitutionen wie der Bildungs-, Finanz- und Rechtssysteme, Arbeitsmärkte und industriellen Beziehungen in den jeweiligen politischen Ökonomien zurück (Soskice 1999; Hall und Soskice 2001). Sie unterscheiden in idealtypischer Weise koordinierte Marktwirtschaften und liberale Kapitalismen, für die Deutschland und die USA paradigmatisch stehen. In Marktwirtschaften wie der deutschen ist die Ökonomie in staatlich koordinierte Netzwerke von Verbänden und korporativen Akteuren eingebettet, die auf der Basis kooperativer Beziehungen und langfristiger Ziele die Bedingungen der Beschäftigung und Entlohnung, der Ausbildung und Qualifizierung, der Unternehmensfinanzierung und des Technologietransfers organisieren. Gegenüber diesen institutionell „reichen“ („institutionally rich“) Regimes operiert die Wirtschaft in den liberalen Kapitalismen in einer an Institutionen „armen“ („institutionally impoverished“) Umwelt von Märkten und Hierarchien (Hollingsworth und Streeck 1994), in der die Koordination des wirtschaftlichen Handelns, soweit sie nicht durch vertikale Integration erfolgt, auf Wettbewerb, Verträgen und eher kurzfristigen Beziehungen beruht (Sturgeon 1997; Hollingsworth und Boyer 1977). Diese unterschiedlichen institutionellen Strukturen bringen auch unterschiedliche und geradezu spiegelbildliche technologische Trajektorien in den koordinierten Marktwirtschaften und liberalen Kapitalismen hervor. Während die dichten, relationalen Netzwerke der Innovationssysteme in Japan und Deutschland langfristige, kontinuierliche und inkrementelle Neuerungen im Rahmen vorhandener Technologien begünstigen, stehen die eher kurzfristig angelegten Marktbeziehungen der angelsächsischen Regimes dem entgegen. Diese Regimes weisen hingegen dort Vorteile auf, wo es, wie vor allem im Bereich der neuen Technologien, um radikale Innovationen und die Bewältigung von diskontinuierlichem und „zerstörerischem“ technologischen Wandel geht (Casper 2000). Diese Differenzen in den technologischen Stärken und Schwächen der koordinierten und liberalen Marktwirtschaften erweisen sich umso robuster, als sich die Institutionen des Rechts, der Arbeitsmärkte, Bildungs- und Finanzsysteme etc. in den jeweiligen Ländern wechselseitig stützen und wie komplementäre Güter ver-

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halten, indem die Anwesenheit oder Effizienz der einen Institution den Nutzen oder die Effizienz einer anderen steigert. Auch die Forschungssysteme der jeweiligen Länder verhalten sich weitgehend komplementär zu den jeweils spezifischen Strukturen der unterschiedlichen politischen Ökonomien (Archibugi und Pianta 1992, auch Guerrieri 1999). So konzentriert sich die öffentliche Forschungsförderung in den USA auf eine stark anwendungsorientierte Grundlagenforschung an den Hochschulen und auf staatliche „Missionen“ primär in den Bereichen Gesundheit und Verteidigung. Sie ist hauptsächlich an der Förderung von technologischen Durchbrüchen, weniger an der Diffusion von Technologien ausgerichtet und überlässt die Strukturierung der Forschungslandschaft weitgehend Marktkräften und dem Wettbewerb. Demgegenüber unterhält die öffentliche Forschungsförderung in Deutschland eine staatlich koordinierte Infrastruktur von Forschungsorganisationen, die das gesamte Spektrum von der Grundlagenforschung bis hin zur Organisation des Technologietransfers in die Industrie abdeckt und in hohem Maße an der Diffusion von vorhandenen Technologien orientiert ist. Im Unterschied zur Informationstechnik haben Studien, Evaluationen und Experten der deutschen Materialforschung in der Vergangenheit eine durchaus führende wissenschaftliche Position attestiert und sie nach den USA auf Rang zwei oder drei, gleichauf oder kurz hinter Japan platziert (Wissenschaftsrat 1996). Zugleich meldeten sich aber auch schon am Beginn der 1990er Jahre kritische Stimmen zu Wort, die eine sinkende Wettbewerbsfähigkeit des deutschen Innovationssystems vor allem im Bereich neuer Materialien konstatierten (Porter 1990; Hall und Soskice 2001). Diesen Stimmen zufolge droht das deutsche Innovationssystem seine „alte“ Stärke in der Materialforschung einzubüßen und sieht sich gerade auf diesem Gebiet mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Die wirtschaftliche Globalisierung und der zunehmend intensivere Wettbewerb um neue Produkte gehen mit einem Wandel der Materialforschung von einer durch „Demand-pull“ zu „Technologypush“ bestimmten Entwicklung einher. Beides hat das Muster der inkrementellen und kontinuierlichen Verbesserungen vorhandener Technologien auf diesem Gebiet durch neue Anforderungen an das Forschungs- und Transferhandeln abgelöst. Die Prozesse des Technologietransfers und der Kommerzialisierung von Produkten und Verfahren im Bereich der Materialforschung präsentieren sich heute mehr und mehr als ein komplexes und unter hoher Ungewissheit operierendes „Matching“ von technologischen und wirtschaftlichen Anforderungen. Dies wirft unmittelbar die Fragen auf, ob und in welchem Maße die institutionellen Bedingungen des deutschen Innovationssystems der Governance von Forschungs- und Transferprozessen in der Materialforschung angemessen sind, wie viel „Technology-push“ die deutschen Forschungsorganisationen erzeugen können und wie „fit“ das deutsche Innovations- und Forschungssystem für das „Matching“ der technologischen und wirtschaftlichen Anforderungen im Bereich der Materialforschung ist. Materialforschung wird in Deutschland sowohl an den technischen Hochschulen und Universitäten als auch an allen außeruniversitären Forschungsorganisationen betrieben. Zwischen beiden Bereichen, aber auch innerhalb der außeruniversitären Forschung, bestanden bislang hohe institutionelle Barrieren. Während die universi-

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täre Forschung im Kompetenzbereich der Länder liegt und der Bund von der Förderung dieses Sektors weitgehend ausgeschlossen ist, zählt die außeruniversitäre Forschung zu den Gemeinschaftsaufgaben von Bund und Ländern. Die aus dieser Gemeinschaftsaufgabe resultierende „verflochtene“ politische Entscheidungsstruktur hatte wiederum zur Folge, dass sich nach dem Zweiten Weltkrieg eine arbeitsteilige Struktur von weitgehend autonomen korporativen Akteuren herausgebildet hat, die auf bestimmte Typen von Forschung wie Grundlagenforschung, anwendungsorientierte Grundlagenforschung und industrielle Vertragsforschung spezialisiert sind. Aufgrund dieser Spezialisierung operieren die grundlagenorientierten Organisationen in den Augen von Beobachtern vielfach „zu weit weg“ von kommerziellen Produkten und die anwendungsorientierten Einrichtungen gewissermaßen „zu nahe am“ artikulierten Bedarf der Industrie, um in effektiver Weise angebotsorientierte „Technology-push-Strategien“ entwickeln zu können. So attestierten die so genannten Systemevaluationen, die der Bund am Ende der 1990er Jahre durchführen ließ, den großen deutschen Wissenschaftsorganisationen erhebliche Stärken, aber auch gravierende Schwächen und Rigiditäten und konstatierten eine „Versäulung“ innerhalb der außeruniversitären Forschungslandschaft und eine nur geringe Vernetzung der dort angesiedelten Organisationen mit den Hochschulen. Zugleich verfügen diese Organisationen über mächtige Vetopositionen, die es immer wieder ermöglicht haben, sich forschungspolitischen Reformstrategien und Interventionsversuchen zu widersetzen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Entwicklung des Sektors weniger durch genuin forschungs- als vielmehr durch verfassungspolitische Kriterien und durch seine föderal „verflochtene“ Entscheidungsstruktur bestimmt wurde und wird. Gleichwohl zeichnet sich rund zehn Jahre nach der Diagnose ihrer „versäulten“ Struktur ein komplexeres und weniger eindeutiges Bild von der deutschen Forschungslandschaft ab. Die Versäulung des außeruniversitären Forschungssystems ist nicht überwunden, zugleich aber sind die interorganisatorischen Grenzen partiell durchlässiger geworden. Die großen deutschen Forschungsorganisationen haben auch in der jüngeren Vergangenheit staatliche Reformversuche blockiert oder weitgehend unterlaufen, aber zugleich ihre Governancestrukturen im Rahmen von Prozessen der Selbstorganisation und Selbstanpassung modifiziert. Als Folge der seit den 1990er Jahren rasant zunehmenden Ökonomisierung und Internationalisierung der Forschung und eines zunehmend intensiveren Wettbewerbs um Ressourcen und Reputation sind die deutschen Forschungsorganisationen in steigendem Maße unter organisationalen Stress und Veränderungsdruck geraten. Sie müssen mehr denn je die technologische und wirtschaftliche Relevanz ihrer Forschungsaktivitäten nachweisen und haben mehr und mehr Versuche unternommen, durch inkrementelle Anund Umbauten an ihren Governancestrukturen die institutionellen Grenzen unter ihnen und zur Hochschulforschung zu verschieben und neu zu justieren. Neben neuen Formen des Wettbewerbs haben sich auch neue Formen der Kooperation entwickelt. Die lange Zeit vorherrschende Distanz zwischen den großen Wissenschaftsorganisationen ist Strategien gewichen, mehr „Kooperation unter heterogenen Partnern“ (Kuhlmann et€al. 2003) herzustellen und sich zugleich mit den Hochschulen zu vernetzen. Zudem haben sich neue Formen der horizontalen

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Koordination von Forschungseinrichtungen durch die Bildung von Clustern und Forschungsverbünden herausgebildet, die aufgabenbezogen und im Rahmen temporärer Vernetzungen agieren. Die Forschungspolitik des Bundes hat diese Entwicklung in der jüngeren Vergangenheit durch Maßnahmen wie insbesondere den Pakt für Forschung und Technologie und die Exzellenzinitiative forciert. Mit diesen Maßnahmen greift sie nicht unmittelbar steuernd in die Governancestrukturen dieser Einrichtungen ein, schafft jedoch Anreize für mehr Wettbewerb und Kooperation. Schließlich aber besteht die wichtigste institutionelle Neuerung innerhalb des deutschen Forschungssystems in neuen Allianzen zwischen außeruniversitären Forschungszentren und Hochschulen, die mit dem expliziten Ziel entstanden sind, die föderalen Grenzen innerhalb der deutschen Forschungslandschaft dauerhaft zu überwinden. Wenn diese Allianzen tatsächlich funktionstüchtige Strukturen hervorbringen sollten, liefe dies auf einen völlig neuen Typus von Forschungsorganisation und eine geradezu revolutionäre Innovation innerhalb des deutschen Forschungssystems hinaus.

3.2  Wandel der Materialforschung Die nun folgenden Abschnitte gehen in einem ersten Schritt auf den Wandel der traditionellen Materialwissenschaft zu den Neuen Materialien und den damit verbundenen funktionalen Erfordernissen an das Forschungs- und Transferhandeln ein. An diesen Schritt schließt sich eine Darstellung der institutionellen Struktur und der verfassungspolitisch geprägten Genese des Forschungssystems Deutschlands an. In einem dritten Schritt werden die typischen Stärken und Schwächen des Systems behandelt. Im vierten Schritt schließlich wird auf die wichtigsten aktuellen Veränderungen in der Governance der deutschen Forschungslandschaft eingegangen. Diese Veränderungen lassen den Schluss zu, dass das deutsche Forschungssystem als Folge neuer Herausforderungen an die Wettbewerbs- und Kooperationsfähigkeit der einzelnen Organisationen einem wachsenden Reformdruck „von unten“ ausgesetzt und „Bottom-up“ in Bewegung geraten ist. Das „alte“ Muster der Domänenabgrenzung unter den Forschungsorganisationen ist vielfach „neuen“ Strategien der Kooperation und Vernetzung gewichen, die möglicherweise ein sehr viel höheres Maß an Veränderungspotenzial enthalten als staatliche Interventionsversuche. Traditionell herrschte auf dem Gebiet der Materialforschung ein empirischer und eher induktiver, auf „Trial-and-Error“ beruhender Ansatz vor. Die Forschungsaktivitäten folgten meist bestimmten Leitanwendungen, wie etwa die Werkstoffforschung für die Kerntechnik dem Bau von Reaktoren, und brachten im Wesentlichen kontinuierliche Technologieentwicklungen und inkrementelle Innovationen hervor. Heute hat sich das Feld der Neuen Materialien dagegen vielfach von speziellen Leitanwendungen emanzipiert und zu einem eigenständigen interdisziplinären Gebiet entwickelt, das tief in die naturwissenschaftliche Grundlagenforschung hineinreicht und häufig diskontinuierliche und generische Innovationen mit einer Vielfalt möglicher industrieller Anwendungen hervorbringt.

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Mit diesem technologischen Wandel haben sich wie bereits zuvor in der Informationstechnik auch in der Materialwissenschaft die Anforderungen an die Governance der Forschungs- und Transferprozesse verändert. Während sich die traditionelle Materialforschung vielfach durch „Big-Science-Centers“ und vertikal integrierte Großunternehmen organisieren ließ, so ist diese Governancestruktur den Neuen Materialien oft nicht mehr angemessen. Anders aber als in der Informationstechnik, in der der diskontinuierliche technologische Wandel zur Desintegration der vertikal integrierten Wertschöpfungskette und zu einer marktförmigen Organisation des Sektors führte (vgl. Hohn 2006), werden auf dem Gebiet der Neuen Materialien netzwerkartige Formen der Koordination erforderlich. Die Informationstechnik und die Neuen Materialien bilden gewissermaßen die Gegenpole auf einem Kontinuum von marktförmiger Koordination und relationalen Netzwerkbeziehungen. Während sich die technologischen Komponenten in der Informationstechnik zunehmend standardisieren ließen, weisen materialwissenschaftliche Technologien zumeist eine hohe „Faktorspezifizität“ („Asset Specificity“) und einen hohen Bedarf an komplementären Gütern („Complementary Assets“) auf. Dies hat auch zugleich den Grad der technologischen und wirtschaftlichen Ungewissheit und den Bedarf an Koordination auf diesem Gebiet stark ansteigen lassen. So steht bereits die Auswahl der Forschungsziele und Anwendungsfelder unter hoher Entscheidungsunsicherheit. Hier stellt sich nicht mehr nur die Frage, welcher Werkstoff ein bekanntes Problem löst oder die Funktionsweise eines Produkts verbessert, sondern welche Produkte mit einem neuartigen Material avisiert werden sollen. Basisinnovationen in den Neuen Materialien eröffnen in der Regel multiple Anwendungsfelder und Märkte, deren Erfolgsaussichten und Profitabilität schwer zu prognostizieren sind. Dies gilt umso mehr, als sich solche Prognosen über lange Zeiträume erstrecken müssen. Im Vergleich zu anderen Technologien nehmen Entwicklungsprozesse in der Materialforschung sehr viel Zeit in Anspruch. Von der ersten Synthese eines neuen Werkstoffs bis zu seinem Einsatz in einem industriellen Produkt vergehen zumeist zehn bis zwanzig Jahre. Und die Durchsetzung eines Produkts am Markt nimmt oft nochmals ein bis zwei Dekaden in Anspruch. Dieser hohe Zeitaufwand geht vor allem darauf zurück, dass die Entwicklung eines neuen materialwissenschaftlichen Produkts oder Verfahrens in der Regel komplementäre Innovationen erforderlich macht. Materialien stehen am Beginn der industriellen Wertschöpfung, und radikale Neuerungen können dementsprechend tiefgreifende Folgen für die Gesamtheit der nachgelagerten Produktionsprozesse entfalten und zur technologischen Restrukturierung ganzer Wertschöpfungsketten führen. Zudem muss für die Entwicklung komplementärer Innovationen häufig heterogenes und dezentral verteiltes Wissen mobilisiert und miteinander kombiniert werden. Beides steigert die Ungewissheit von materialwissenschaftlichen Transferprozessen, da nicht sicher vorausgesagt werden kann, ob das erforderliche Wissen zur Verfügung steht und zu welchem Zeitpunkt und in welcher Quantität und Qualität sich die „Complementary Assets“ realisieren lassen. Vor diesem Hintergrund präsentiert sich der Wechsel von der traditionellen Materialforschung zu den Neuen Materialien als Übergang vom seriellen Modell

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des Technologietransfers von Cline und Rosenberg zu einem interaktivem Modell des „Matchings“ von Technologien und Märkten oder auch „Technology-Market Couplings“ (Maine und Garnsey 2006). Dieses Matching oder Coupling macht es erforderlich, dass bereits die Auswahl der Forschungs- und Entwicklungsziele in enger Kooperation mit den Anwendern neuer Technologien erfolgt. Wie zahlreiche Fallbeispiele zeigen, scheitern materialwissenschaftliche Transferprojekte häufig daran, dass die potenziellen Nutzer der Innovationen nicht effektiv und nicht früh genug in die Grundlagenforschung der öffentlichen Forschungszentren einbezogen werden, um die Fragen zu klären, welche Anwendungsfelder sich durch eine Innovation eröffnen, welche Differenzen zu vorhandenen Materialien bestehen und welche ökonomischen und ökologischen Vor- und Nachteile gegenüber bereits existierenden Lösungen zu erwarten sind. In ähnlicher Weise müssen die erforderlichen „Complementary Assets“ identifiziert und der Zugang zu diesen Komponenten gewährleistet werden. Dazu bedarf es der Organisation und Koordination von Forschungsketten. In vielen Fällen kann dieser Prozess des „Matchings“ darauf hinaus laufen, im Sinne des Konzepts von Michael Porter (1990) den kompletten „Upstream“ entlang der Wertschöpfungskette bis hin zu kundennahen Herstellern zu organisieren und zu koordinieren. In diesem Prozess laufen Forschung und Entwicklung häufig parallel zur Kommerzialisierung der Produkte, während zugleich die Ziele der Forschung und Produktentwicklung beständig revidiert und neu justiert werden müssen. Darüber hinaus gilt es in vielen Fällen, den Widerstand von industriellen Anwendern und ganzen Netzwerken von Produzenten und Nutzern vorhandener Technologien gegen die Einführung radikaler Innovationen zu überwinden. Während sich Neuerungen im Bereich kontinuierlicher Technologien „kompetenzsteigernd“ („competence enhancing“) auswirken und es den Unternehmen relativ leicht fällt, solche Innovationen zu adaptieren, hat ein radikaler und diskontinuierlicher technologischer Wandel oft „kompetenzzerstörende“ („competence destroying“) (vgl. Casper 2000) Auswirkungen auf Unternehmen, Sektoren oder Produktionsnetzwerke. Zudem können sie ganze Produktionssysteme obsolet machen und möglicherweise auch solche, in die erst kürzlich große Summen investiert wurden und die noch nicht amortisiert sind. Die Anwender vorhandener Technologie werden deshalb häufig gute Gründe haben, sich Neuerungen zu widersetzen. Zudem ist zu erwarten, dass dieser Widerstand ansteigt, je näher die Innovationen am Beginn der Wertschöpfung rangiert und je mehr Glieder der Kette von deren Auswirkungen potenziell erfasst werden. Um Widerstände solcher Art zu überwinden, bedarf es wiederum strategischer Allianzen und Forschungskollaborationen zwischen öffentlichen, öffentlichen und privaten sowie zwischen privaten Akteuren. Für die Bildung solcher Allianzen müssen die Forschungsorganisationen dazu bereit und in der Lage sein, kleine Firmen, die als Pioniere neuer Technologien fungieren, auszugründen und Joint Ventures zwischen diesen „Start-ups“ und etablierten Großunternehmen zu organisieren. Dazu ist es erforderlich, trotz hoher Risken langfristiges und „geduldiges“ Kapital zu mobilisieren. Vor allem aber kommt es für den Erfolg von Transferprozessen im Rahmen solcher Allianzen und Joint Ventures darauf an, dass die Akteure in den

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öffentlich geförderten Forschungsorganisationen angesichts der hohen technologischen und wirtschaftlichen Ungewissheit der Transaktionen „Commitments“ mit ihren Kooperationspartnern eingehen können. Die Frage, ob und in welchem Maße die institutionellen Strukturen des deutschen Forschungssystems die Bewältigung dieser Anforderungen fördern oder behindern, lässt sich nicht pauschal beantworten. Gleichwohl gilt auch und speziell für das System der außeruniversitären Forschung die Feststellung der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften, dass diesen Anforderungen in Deutschland vielfach organisatorische Hürden und „Brüche in der Kette vom Material zum Produkt“ (Acatech 2008) entgegenstehen.2

3.3  I nstitutionelle Architektur des deutschen Forschungssystems 3.3.1  Technische Hochschulen und Universitäten Materialforschung findet in Deutschland in einer zweigeteilten Struktur von Technischen Hochschulen und Universitäten einerseits und im außeruniversitären Sektor andererseits und damit in bislang stark segmentierten Bereichen statt. Die Technischen Hochschulen Deutschlands haben eine lange Tradition. Sie entstanden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts in einem lang andauernden Konflikt um ihre Gleichstellung mit den Universitäten und als Gegenbewegung zu ihrer „idealistischen“ Konzeption, wie sie prominent von Wilhelm von Humboldt vertreten wurde. Das Humboldtsche Konzept hat zwar nachhaltig zur Emanzipation der Wissenschaft von der Politik und Religion beigetragen und die Einheit von Forschung und Lehre als Leitidee im Selbstbild der deutschen Hochschulen und Universitäten tief verankert, gestand den technischen Wissenschaften aber keinen akademischen Status zu. Die technischen Disziplinen führten lange Zeit ein weitgehend untergeordnetes Dasein in den rund zwanzig Polytechnischen Schulen und „Gewerbeinstituten“, die sich um 1820 vor allem in Preußen etabliert hatten. Diese Polytechnischen Schulen legten sich im Zuge ihres Ringens um akademische Anerkennung und Gleichstellung mit den Universitäten zunehmend höhere Standards in der Forschung und Lehre auf, die ihre Reputation allmählich steigerten und sie politisch handlungsfähig werden ließen. Ein wichtiger Meilenstein auf ihrem Weg, politische Verhandlungsmacht gegenüber den Universitäten aufzubauen, bestand 1856 in der Gründung des Vereins Deutscher Ingenieure, der sich ihre Ziele zueigen machte. Gegen den entschiedenen Widerstand der Universitäten erteilte der König von Preußen im Jahr 1899 den technischen Hochschulen dann persönlich das Promotionsrecht und bevollmächtigte sie zugleich, den Titel des „Diplom Ingenieurs“ zu verleihen. Die anderen Länder folgten sehr bald dieser Entscheidung (Manegold 1970). 2╇

Vgl. dazu auch die Beiträge in Höcker (2008).

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Dieser Schritt trug maßgeblich zur Entwicklung einer „Science-Based-Industry“ in Deutschland bei und verlieh den deutschen Ingenieurwissenschaften im internationalen Vergleich eine technologische Spitzenposition.3 Die Technischen Hochschulen Deutschlands zogen zudem viele ausländische Studenten an und dienten in anderen Nationen wie etwa in Frankreich, Südamerika oder den USA vielfach als Vorbild für die Reform der Ingenieursausbildung (Keck 1993). Nach dem Zweiten Weltkrieg haben die heute 24 Technischen Hochschulen bzw. Technischen Universitäten zeitweise einen geradezu stürmischen Auf- und Ausbau erlebt. Vor allen in den 1970er Jahren stieg die Zahl der Studierenden, auch als Folge der Ausdehnung ihres Fächerkanons auf die Natur-, Geistes- und Sozialwissenschaften, stark an. Anders als die außeruniversitären Einrichtungen verblieben die Hochschulen und Universitäten von den Anfängen der Bundesrepublik an in der alleinigen Kompetenz der Länder. Zwar hat der Bund auch in der Bildungspolitik immer wieder Versuche unternommen, durch Mitfinanzierung zugleich Mitwirkungsrechte an den Aufgaben der Länder zu erlagen, ist damit aber im Unterschied zum Bereich der außeruniversitären Forschung bis in die jüngere Zeit weitgehend gescheitert. Schimank und Lange führen dies darauf zurück, dass die Universitäten unmittelbar in der Zuständigkeit der jeweiligen Sitzländer liegen, während die Länder im außeruniversitären Sektor von 1949 an im „gesamtstaatlichen Interesse“ gemeinschaftlich für die Forschungsfinanzierung zuständig waren (Schimank und Lange 2006). Die deutschen Hochschulen und Universitäten sind in der Regel Körperschaften des öffentlichen Rechts und gleichzeitig staatliche Einrichtungen der einzelnen Bundesländer. Sie verwalten ihre akademischen Angelegenheiten in eigener Regie und Selbstverwaltung und besitzen einen Anspruch auf Autonomie im Bereich der Forschung und Lehre. Zugleich erfüllen sie staatliche Aufgaben, zu denen insbesondere die Personal- und Wirtschaftsverwaltung zählen. Sie unterstehen in dieser Hinsicht der Rechtsaufsicht der jeweils zuständigen Ministerien der Länder. Dies konstituiert eine duale Zuständigkeitsstruktur, in der die Grenzen von akademischer Selbstverwaltung und staatlichen Entscheidungskompetenzen nicht immer klar getrennt sind. Als Beispiele hierfür lassen sich etwa Berufungsverhandlungen, Genehmigungen von Prüfungsordnungen oder die Einrichtung oder Auflösung von Fakultäten, Fachbereichen und Abteilungen aufführen. Diese duale Zuständigkeitsstruktur von akademischer Selbstverwaltung und staatlichen Entscheidungskompetenzen im Bereich der Universitätsverwaltung begünstigte in der Vergangenheit eine Governancestruktur des deutschen Hochschulsystems, in dem „starke“ Professoren mit hoher Autonomie in der Lehre und Forschung in Verbindung mit einem ebenso „starken“ Staat auf der administrativen Ebene „schwachen“ Dekanen und Rektoren gegenüberstanden. In den Augen vieler Kritiker des deutschen Hochschulsystems verhinderte dies im Unterschied zu den angelsächsischen Ländern eine Leistungsdifferenzierung zwischen den UniversitäIn der ersten Dekade des 20. Jahrhunderts brachten die deutschen Universitäten und HochschuÂ� len mit 30.000 Absolventen gemessen an der Bevölkerungsgröße die doppelte Zahl von Ingenieuren hervor als die USA, und 1913 zehn mal mehr als Großbritannien und Wales (Keck 1993). 3╇

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ten und die Entstehung eines effektiven Wettbewerbs unter ihnen. Nach einer langen Phase, in der in der deutschen Bildungspolitik auch konzeptionell eine institutionelle Vereinheitlichung dieses Sektors im Vordergrund stand, sind die deutschen Hochschulen allerdings seit etwa zehn Jahren mit dem Konzept des „New Public Managements“ unter einen meist politisch induzierten Reformdruck geraten, der auf den Versuch hinausläuft, nach dem Muster der angelsächsischen Länder stärker wettbewerbs-, anreiz- und leistungsorientierte Governancestrukturen in der Lehre und Forschung zu implementieren (vgl. dazu ausführlich Schröder 2003). Das Ziel dieses Konzepts besteht darin, den staatliches Einfluss auf die Hochschuladministration durch die Beschränkung der Ministerien auf pauschale und leistungsorientierte Mittelzuweisungen zurückzudrängen und zugleich die Autonomie der Lehrstühle und Fachbereiche zugunsten einer größeren Entscheidungskompetenz der Dekane und Rektoren zu schwächen. Im Rahmen des „New Public Managements“ sollten ihnen nach dem angelsächsischen Vorbild mehr Kompetenzen bei Entscheidungen über die Allokation von Ressourcen eingeräumt und Anreizinstrumente zur Intensivierung des hochschulinternen Wettbewerbs und zur Steigerung der Drittmittelquoten an die Hand gegeben werden. Die Auswirkungen der Reformstrategie des „New Public Managements“ auf die Funktionsweise der Universitäten in Deutschland sind zum Teil umstritten. Aktuelle Untersuchungen sprechen von einer deutlichen Tendenz zur Professionalisierung des Hochschulmanagements (Krücken et€al. 2009). Berichte aus der Reformpraxis geben sich in dieser Hinsicht skeptischer (z.€ B. Pasternack 2005), verweisen auf Fälle wechselseitiger Blockaden von Politik und Universitäten und bezweifeln eine zielgerechte Implementation des Reformansatzes. Tatsächlich haben die deutschen Hochschulen und Universitäten in der jüngeren Vergangenheit auf breiter Basis neue Steuerungsinstrumente im Sinne des „New Public Managements“ adaptiert. Die konkrete Ausformung dieser Instrumente variiert jedoch von Bundesland zu Bundesland. Auch in den Hochschulen selbst wurden solche Instrumente in sehr unterschiedlicher Weise implementiert. Ob und in welchem Maße sie ihnen, wie beabsichtigt, im Einzelnen den Weg zur „Entrepreneurial University“ gebahnt haben, werden künftige Studien zeigen müssen. Kaum umstritten ist allerdings, dass die deutsche Hochschullandschaft als Folge der Exzellenzinitiative deutlich in Bewegung geraten ist. Mit dieser Initiative beabsichtige die Bundesregierung, mehr Wettbewerb an und zwischen den Universitäten zu mobilisieren und eine Leistungsdifferenzierung innerhalb der Hochschullandschaft zu induzieren. Nach Maßgabe bislang vorliegender Berichte und Analysen (vgl. DFG & WR 2008) hat sie dieses Ziel nicht nur weitgehend erreicht, sondern in unintendierter Weise sogar dahingehend übertroffen, dass von ihr mobilisierende Auswirkungen auch auf das außeruniversitäre Forschungssystem ausgegangen sind. Vor allem aber hat sie zu einem bisher ungeahntem Maß zu einer Vernetzung zwischen Universitäten und Forschungseinrichtungen außerhalb der Hochschulen geführt, die über die bestehenden föderalen Grenzen hinweg auch dem außeruniversitären Forschungssystem neue Entwicklungsrichtung verleihen könnte. Dessen Governancestruktur und mögliche Entwicklungsrichtung werden das Thema der nun folgenden Abschnitte sein.

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3.3.2  S  truktur und Genese des außeruniversitären Forschungssystems in Deutschland Seit Ende der 1960er Jahre zählt die außeruniversitäre Forschung zu den „Gemeinschaftsaufgaben“ des Bundes und der Länder und stützt sich seitdem auf eine arbeitsteilige Struktur von korporativen Akteuren, die auf bestimmte Typen von Forschung wie Grundlagenforschung, anwendungsorientierte Vorsorgeforschung oder industrielle Vertragsforschung spezialisiert sind. Das außeruniversitäre Forschungssystem Deutschlands vereint in hohem Umfang die Prinzipien von föderalem und korporatistischem „Joint Decision Making“ (Scharpf 2004) und weist dementsprechend auch ein hohes Maß an institutionellen Rigiditäten, politischen Blockaden und Resistenzen gegenüber institutionellem Wandel auf. Aus der Sicht der Wissenschaftsorganisationen setzt die föderale Verflechtung dieses Sektors der staatlichen Politik gewissermaßen „Benefical Constraints“. Die Konstellation, dass keine einzelne Regierung ohne die Zustimmung anderer Regierungen handeln kann, nimmt die Forschungspolitik weitgehend von parlamentarischen und parteipolitischen Kontroversen aus. Sie verlagert ihre Formulierung und Umsetzung von der Arena der politischen Parteien auf die Ebene professioneller Wissenschaftsmanager in der Administration und verleiht den korporativen Akteuren in der außeruniversitären Forschung ein hohes Maß an Autonomie und großen Spielraum zur Selbstorganisation. Zugleich aber läuft diese Konstellation darauf hinaus, dass die staatliche Politik als Quelle institutioneller Neuerungen innerhalb des deutschen Forschungssystems bis in die jüngere Vergangenheit ausgefallen ist. Während sich die politischen Strategien des Bundes und der Länder im verflochtenen Sektor der außeruniversitären Forschung wechselseitig weitgehend blockieren, verfügen die großen deutschen Wissenschaftsorganisationen auf fest abgegrenzten Domänen über funktionale Monopole, die sie durch faktische Veto-Positionen effektiv gegen Veränderungen abschirmen können. Ein fundamentaler institutioneller Wandel innerhalb der außeruniversitären Forschung wird bereits dadurch verhindert, dass die staatliche Forschungspolitik bereits im Vorfeld möglicher Reformen durch die Antizipation dieser Vetopositionen auf entsprechende Initiativen verzichtet.4 Aber auch inkrementelle Veränderungen lassen sich im System der außeruniversitären Forschung vielfach nicht oder nicht im angestrebten Umfang durchsetzen. Als Organisationen, die jeweils auf bestimmte Typen von Forschung spezialisiert sind, haben sie auch spezifische und ihrem jeweiligen Tätigkeitsfeld angepasste interne Governancestrukturen ausdifferenziert. Dies befähigt sie dazu, Effizienzvorteile zu realisieren, über die Forschungsorganisationen mit multiplen Orientierungen nicht zu verfügen scheinen (Krupp 1990, S.€124), schafft zugleich aber auch Rigiditäten, sich anderen Anforderungen anzupassen, als sie der jeweilige Typus 4╇ Robischon et€al. sehen hierin im Anschluss an Bachrach und Baratz (Bachrach und Baratz 1975) einen typischen Fall der politischen Gestaltung durch „Non-decision making“ (Robischon et€al. 1995).

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Tab.€ 3.1↜渀 Überblick über die wichtigsten außeruniversitären Forschungsorganisationen in Deutschland Forschungsorganisation Domäne Finanzierungsform Finanzierungsquelle 50€% Bund, 100€% öffentliche Max-Planck-Gesellschaft (MPG) Akademische Grundförderung 50€% Länder Grundlagen– Global forschung Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF), ehemals Arbeitsgemeinschaft Deutscher Großforschungseinrichtungen (AGF)

100€% öffentliche Staatliche VorsorgeforGrundförderung – schung Zweckgebunden

90€% Bund, 10€% Sitzland

Fraunhofer-Gesellschaft (FhG)

Ca. 33€% öffentliche Industrielle VertragsforGrundförderung schung – Global und erfolgsabhängig

90€% Bund, 10€% Sitzland

Thematische Wissenschaftsgemeinschaft Forschung Gottfried Wilhelm Leibniz (WGL), ehemals „Blaue Liste“

Variiert nach Instituten

Anteile Bund und Länder variieren nach Instituten

von Forschung stellt, an den ihre Governancestruktur angepasst ist (siehe als Überblick Tab.€3.1). So ist die Max-Planck-Gesellschaft (MPG) innerhalb dieses Systems für die akademische Grundlagenforschung zuständig. Die MPG wird jeweils zur Hälfte durch die Gemeinschaft der Länder und den Bund finanziert und verfügt über einen Globalhaushalt, der keine Zweckbindungen vorsieht. Die interne Allokation dieser Mittel liegt in der Autonomie der MPG und ist weitgehend frei von politischen und wirtschaftlichen Einflüssen. Die Forschung an ihren Instituten richtet sich dementsprechend im Wesentlichen an innerwissenschaftlichen Kriterien und einem besonders hohen Maßstab an Excellenz aus. Den Großforschungseinrichtungen unter dem Dach der Helmholtz-Gemeinschaft kam als vertikal integrierte und staatlich koordinierte Organisationsform bislang konzeptionell die Aufgabe zu, im Rahmen einer hohen Fertigungstiefe an das in der Grundlagenforschung erzeugte Wissen anzuknüpfen und den gesamten Transferprozess bis hin zu den industriellen Prototypen zu organisieren. Ihre Aktivitäten umfassen Projekte hauptsächlich in der Vorsorgeforschung und auf Forschungsfeldern, die für die Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie als strategisch bedeutsam gelten. Der finanzielle Bedarf dieser Einrichtungen wird ebenfalls im Verhältnis neunzig zu zehn Prozent durch Mittel des Bundes und des jeweiligen Sitzlandes gedeckt, im Unterschied zu den Haushalten der MPG und Fraunhofer-Gesellschaft (FhG) sind die Mittel allerdings zweckgebunden.

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Die Institute der FhG wiederum betreiben angewandte Vertragsforschung für private Auftraggeber und die öffentliche Hand. Die Gesellschaft erhält ebenfalls einen Globalhaushalt, der zu neunzig Prozent vom Bund und zu zehn Prozent vom jeweiligen Sitzland finanziert wird und in erfolgsabhängiger Weise an das Volumen ihrer eigenen Erträge aus der Vertragsforschung gebunden ist. Diese Anreizfinanzierung macht die FhG zu einem Adressatenmodell von Forschungsorganisation, das sich stark an den technologischen Problemen seiner Kunden orientiert. Eine Sonderrolle im außeruniversitären System nimmt die Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz (WGL) ein. Die WGL weist die größte Heterogenität unter den außeruniversitären Forschungsorganisationen auf und umfasst ein Spektrum von Einrichtungen, das von der Grundlagenforschung über Dienstleistungen in der Aus- und Weiterbildung bis hin zu Museen reicht. Sie ging aus der so genannten Blauen Liste hervor, in der Bund und Länder in den frühen 1970er Jahren alle die Einrichtungen versammelten, die keinen Platz unter dem Dach der MPG, der heutigen HGF und der FhG fanden. Dementsprechend weist die WGL bislang einen relativ geringen Grad an organisatorischer Autonomie und strategischer Handlungsfähigkeit auf. Sie verfügt derzeit lediglich über eine Geschäftsstelle, die ihrerseits keine zentralisierte Kompetenz für die Finanzierung der Einrichtungen besitzt.

3.3.3  V  om Konflikt zum Gleichgewicht. Der Entwicklungspfad des außeruniversitären Forschungssystems Die Genese dieser arbeitsteiligen Struktur innerhalb des außeruniversitären Forschungssystems ging nicht auf ein forschungspolitisches Konzept, sondern auf einen verfassungspolitischen Konflikt zwischen Bund und Ländern zurück, der im Zuge seiner Beilegung dazu führte, das institutionelle Design des außeruniversitären Forschungssystems stark am Forschungs- und Transfermodell der Kerntechnik auszurichten (dazu ausführlich: Hohn und Schimank 1990). Dieser verfassungspolitische Konflikt beruhte auf einer ambivalenten Institutionalisierung der forschungspolitischen Kompetenzen nach dem Zweiten Weltkrieg, die zu einer lang anhaltenden Auseinandersetzung von Bund und Ländern um die Förderung der MPG als Rechtsnachfolgerin der bereits 1911 gegründeten Kaiser-WilhelmGesellschaft (KWG) führte. Die Institute der KWG waren nach dem Ende des Krieges weithin über das Gebiet der späteren Bundesrepublik zerstreut, wurden aber mit Hilfe der britischen Besatzungsmacht unter dem Dach der MPG wieder zusammengeführt. Anders als die amerikanische Regierung, die vom technologischen Wissen deutscher Wissenschaftler vor allem durch „Brain Drain“ zu profitieren suchte, verfolgten die Briten nach dem Zweiten Weltkrieg das Ziel, die Kooperation insbesondere der Kernphysiker innerhalb der Gesellschaft zu gewinnen. Mit der Hilfe der britischen Besatzungsmacht war um das Jahr 1948 mit der MPG außerhalb der Hochschulen und Universitäten ein korporativer Akteur entstanden, der nach innen und außen strategieund handlungsfähig war und über eine zentralisierte Organisationsstruktur verfügte.

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Die entscheidende Weichenstellung für den Entwicklungspfad, den die außeruniversitäre Forschung in den folgenden Jahrzehnten einschlug, erfolgte im selben Jahr, als die Alliierten die Finanzierung der Forschung allgemein und der MPG im Besonderen in die Zuständigkeit der Länder legten. Damit war eine zunächst fragile Situation entstanden, die der Logik des kollektiven Handelns zufolge über kurz oder lang zu einer Auflösung und Zersplitterung der Gesellschaft nach dem Prinzip der Sitzlandfinanzierung geführt hätte. Dass dies nicht geschah und sich die Länder zugunsten einer gemeinschaftlichen Finanzierung der MPG darauf verzichteten, die Institute der Gesellschaft auf ihrem jeweiligen Territorium individuell zu fördern, war nur auf die kurz bevorstehende Gründung der Bundesrepublik Deutschland im Jahr 1949 zurückzuführen. Für die Länder war es abzusehen, dass der Bund sehr rasch versuchen würde, forschungspolitische Kompetenzen an sich zu ziehen, und damit ein leichtes Spiel gehabt hätte, wenn die Länder nicht dazu in der Lage gewesen wären, im „gesamtstaatlichen Interesse“ zu handeln und ihre Partikularinteressen hintan zu stellen. Angesichts der Bedrohung ihrer forschungspolitischen Kompetenzen durch die künftige Bundesregierung schlossen die Länder im Jahr 1948 den sogenannten Königsteiner Staatsvertrag, mit dem sie ihre alleinige Zuständigkeit für die Forschungspolitik reklamierten und dem künftigen Bund nur eine eigene Ressortforschung überließen. Zu dieser Zeit war im parlamentarischen Rat die Frage nach der Verteilung der forschungspolitischen Kompetenzen in der künftigen Bundesrepublik noch offen, und die Länder konnten darauf hoffen, durch den Staatsvertrag die Beratungen zum Grundgesetz zu ihren Gunsten zu entscheiden. Tatsächlich traf der parlamentarische Rat keine grundgesetzliche Regelung in der Frage der forschungspolitischen Kompetenzverteilung und ließ dem Bund damit nur die Möglichkeit, sich im Rahmen der konkurrierenden Gesetzgebung durch ein Forschungsförderungsgesetz den erwünschten Einfluss zu schaffen. Diese Möglichkeit hat der Bund allerdings nie genutzt, da ein solches Gesetz der Zustimmung des Bundesrats bedurft und diesen mit einiger Sicherheit nicht passiert hätte. Der Preis, den die Länder für ihre gemeinschaftliche Zuständigkeit für die Forschungspolitik entrichteten, bestand allerdings darin, dass sie auf eine Steuerung der MPG verzichten und die Gesellschaft in Form von Globalhaushalten fördern mussten. Das Königsteiner Abkommen hatte zu einer Situation geführt, in der einem korporativen Akteur elf Regierungen gegenüberstanden. Kam bereits das Abkommen selbst einem kollektiven Kraftakt gleich, so war das Konsenspotenzial der Länder vollends überfordert, wenn es darum ging, die Forschungsprioritäten und die Forschungsagenda der MPG zu bestimmen. Die Gesellschaft wiederum sah sich in der strategisch günstigen Situation, als „Tertium gaudens“ auf eine globale Finanzierung insistieren zu können, und lehnte jede Zweckbindung ihrer Fördermittel ab. Der anfängliche Dissens unter den Ländern über die globale Förderung der MPG wich nach einer Reihe von ungelösten Konflikten einem kollektiven Verzicht auf Steuerung und dem Einverständnis in diese Form der Forschungsfinanzierung. Ab 1951 gewährten sie der MPG globale Haushalte, über deren interne Allokation die Gesellschaft autonom entschied. Zugleich setzte zu dieser Zeit ein rund zwanzig Jahre anhaltender forschungspolitischer Konflikt zwischen Bund und Ländern um die Finanzierung der MPG

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ein, der mit der Beteiligung des Bundes am Königsteiner Staatsvertrag der Länder dann allerdings zu einem überaus stabilen und bis heute gültigen Kompromiss führte. Der Bund bestritt den Ländern das Recht auf ihre alleinige Kompetenz in der Forschungspolitik, sah aber angesichts der verfassungsrechtlichen Situation seine Hände gebunden. Stattdessen entwickelte sich auch auf dem Gebiet der Forschungspolitik seit etwa Mitte der 1950er Jahre die für das politische System der Bundesrepublik generell charakteristische Kompromisslogik des kooperativen Föderalismus. Die Länder lernten, dass sie auf der Basis einer solidarischen Handlungsorientierung untereinander ein Positiv-Summen-Spiel gegen den Bund spielen konnten, während der Bund die Strategie verfolgte, sich durch finanzielle Beteiligung an den Aufgaben der Länder gewissermaßen in deren Kompetenzen einzukaufen. Auch und gerade in der Forschungspolitik entstand damit das von vielen wissenschaftlichen und politischen Beobachtern häufig kritisierte System von „Dotationen“, mit dem der Bund den Ländern mehr und mehr „goldene Zügel“ anlegte. Im Fall der MPG geschah dies mit regelmäßigen und stetig steigenden, aber immer als „Sonderhaushalte“ bezeichneten Finanzzuschüssen, die zu festen Bestandteilen der Forschungsfinanzierung wurden. Am Ende der 1950er und zu Beginn der 1960er Jahre sahen sich die Länder zunehmend nicht mehr dazu in der Lage, die Finanzierung des Forschungshaushalts der MPG alleine zu bestreiten. Auch sie strebten jetzt eine reguläre Beteiligung des Bundes an der Forschungsförderung an, die mit dem „Verwaltungsabkommen zwischen Bund und Ländern zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung“ von 1964 ihre rechtliche Basis fand. Mit diesem Verwaltungsabkommen einigten sich der Bund und die Länder darauf, die MPG je zur Hälfte global zu finanzieren. Das Abkommen zog wiederum eine Änderung des Grundgesetzes nach sich, die mit Artikel 91 a, b die Forschungsförderung zur Gemeinschaftsaufgabe erklärte und konstituierte ein bis heute stabiles Interessengleichgewicht zwischen Bund und Ländern. Es leitete nun auch zugleich die funktionale Gliederung des außeruniversitären Forschungssystems Deutschlands ein. Nach dem Abschluss dieses Staatsvertrags, der ihr nunmehr auch gegenüber dem Bund weitgehende Autonomie gewährte, zog sich die MPG mehr und mehr aus der angewandten Forschung zurück und unterstützte zugleich die Institutionalisierung der FhG zu einer Organisation, die sich der angewandten Forschung widmete. Eine solchermaßen „komplementäre“ Einrichtung in der industrienahen Forschung konnte die MPG selbst künftig davor schützen, auf unmittelbar anwendungsorientierten Gebieten tätig werden zu müssen. Der zeitgleich erfolgende Auf- und Ausbau der kerntechnischen Forschung fügte sich zudem dieser Vorstellung eines Systems von einander ergänzendem Forschungseinrichtungen. Da die Förderung der kerntechnischen Forschung als eine Aufgabe von „gesamtstaatlichem“ Interesse galt, hatte der Bund auf diesem Gebiet bereits in den 1950er Jahren Kompetenzen erringen können. Als sich der forschungspolitische Kompromiss mit den Ländern abzeichnete, war er dann frei, sein Engagement in der Kerntechnik zur Großforschung auszubauen und auf der Basis bilateraler Abkommen mit den Ländern Großforschungseinrichtungen zu gründen. Mit der kerntechnischen Großforschung schien der Bund zudem über ein generalisierbares Modell von „Vorsorgeforschung“ zu verfügen, das genau zwischen der freien Grundlagenforschung

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und der industriellen Entwicklung angesiedelt war. Mit der Organisation dieser anwendungsorientierten Grundlagenforschung konnte er eine eigene, von den Ländern weitgehend unabhängige „Hausmacht“ und Handlungsautonomie entwickeln. In der Folge weitete der Bund das Modell der Großforschung aus. Nachdem die Ära der Großforschung in den fünfziger Jahren des letzten Jahrhunderts mit dem Kernforschungszentrum Karlsruhe (KfK) und der Kernforschungsanlage Jülich (KfA) begonnen hatte, schuf die Bundesregierung in den sechziger Jahren des letzten Jahrhunderts drei weitere Forschungszentren auf diesem Gebiet und gründete dann in den 1970er Jahren nach dem Vorbild der kerntechnischen Forschung acht weitere solcher Einrichtungen auf Feldern wie der Luft- und Raumfahrt, der Krebsforschung oder der Biologie. Im Zuge des Auf- und Ausbaus der Großforschung setzte sich dann auch zunehmend das Konzept durch, dass es sich bei der institutionellen Architektur der außeruniversitären Forschungslandschaft um eine interorganisatorische Wertschöpfungskette handele, die sich von der Grundlagenforschung der MPG über die anwendungsorientierte Vorsorgeforschung der Großforschungszentren bis hin zur industriellen Vertragsforschung erstreckte (Hohn 1998). Zugleich gab der Bund mit der sogenannten „Haunschild-Doktrin“5 nach dem Abschluss der Rahmenvereinbarung die Projektförderung als Instrument der forschungspolitischen Steuerung weitgehend preis. Mit dieser bis heute gültigen Doktrin legte er sich als Konzession an die Länder die Selbstbeschränkung auf, den Umfang der Projektförderung an den von Bund und Ländern gemeinsam finanzierten Einrichtungen gering zu halten und sie auf Ausnahmen zu begrenzen. Dies sollte verhindern, dass er gewissermaßen auf schleichendem Wege die Agenda dieser Einrichtungen übernahm.6

3.4  S  tärken und Schwächen der außeruniversitären Forschung Was als Wertschöpfungskette gedacht war, präsentierte sich im Verlauf der späten 1980er und 1990er Jahre zunehmend als eine weitgehend segmentierte Struktur spezialisierter korporativer Akteure, unter denen insbesondere die Großforschungseinrichtungen die ihnen zugewiesene Funktion nicht erfüllen konnten. Auf dem Feld der Kernenergieforschung hatte sich das Konzept der Wertschöpfungskette durchaus bewährt. Auf diesem Gebiet existierten stabile „Lieferbeziehungen“ zwischen der Grundlagenforschung und der technischen Entwicklung, die es er5╇ Benannt nach dem damaligen Staatssekretär im Forschungsministerium des Bundes, Hans-Hilger Haunschild. 6╇ Es ist wenig bekannt über die Funktionsweise und Wirkung der Projektförderung des Bundes. Eine neuere Studie, die diese Problematik am Rande thematisiert, deutet aber darauf hin, dass sie als Folge der hohen institutionellen Finanzierung und Autonomie der Zuwendungsnehmer stark klientelistisch orientiert ist und oft einer Aufstockung der Grundförderung der Institute dient (vgl. ZEW und ZWM 2007).

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möglichten, den Technologietransfer auf der Basis serieller interorganisatorischer Schnittstellen zu bewältigen (Hohn 1998). Die Übertragung dieses Konzepts auf andere Forschungsfelder erwies sich jedoch vielfach als problematisch und nicht funktionstüchtig. So geriet das Modell der Großforschung schon am Ende der achtziger Jahre des letzten Jahrhunderts in die Kritik, dem zunehmend dynamischeren technologischen Wandel nicht gewachsen zu sein. Faktisch war dieses Modell auf den Bau großer Anlagen mit hoher Fertigungstiefe zugeschnitten. Die Stärken der Großforschung liegen ihrer vertikal integrierten Struktur entsprechend in der langfristigen und kontinuierlichen „In-house-Entwicklung“ komplexer großtechnischer Systeme.7 Wo es dagegen um die Bewältigung einer Vielzahl „kleinteiliger“ Technologien, um raschen und diskontinuierlichen technischen Wandel und um die Kombination von heterogenem und dezentral verteiltem Wissen geht, stößt das Modell an die Grenzen seiner Problemlösungskapazitäten. Dies zeigte sich vor allem auf dem Gebiet der Informationstechnik, auf dem dieses Modell mit der Gesellschaft für Mathematik und Datenverarbeitung (GMD) geradezu auf der ganzen Linie scheiterte (Hohn 1999). Der Verlust der „großen“, integrativen Aufgaben, wie des Baus von Kernreaktoren, hatte zur Folge, dass die Forschungsziele, die der Bund mit diesem Modell verfolgte, zunehmend diffus wurden, sich die Zentren seit den frühen 1980er Jahren intern mehr und mehr diversifizierten und zugleich vielfach in die Grundlagenforschung zurückzogen. Dennoch hielt der Bund an den einmal gegründeten Einrichtungen und lange Zeit auch an der informationstechnischen Großforschung fest. Während die Großforschungszentren in die Kritik gerieten, „zu weit weg“ vom Bedarf der Industrie zu operieren, setzte sich die FhG seit den frühen 1990er Jahren dagegen dem Vorwurf aus, „zu nahe“ mit der Industrie zu kooperieren und zu starke Bindungen mit ihr einzugehen. Dennoch gilt die FhG als das große Erfolgsmodell des deutschen Innovationssystems. Durch die Umstellung der FhG auf das Prinzip der erfolgsabhängigen Grundfinanzierung hatte der Bund die Gesellschaft als eine bis zur Mitte der 1970er Jahre eher unbedeutende Forschungseinrichtung am Beginn der 1980er Jahre in eine prosperierende Organisation für die Vertragsforschung verwandelt und eine Wachstumsdynamik freigesetzt, die alle Erwartungen übertraf. Die Performanz des Modells Fraunhofer beruht auf einer Kombination von dezentraler Autonomie und hierarchischer Koordination. Die Institute der FhG fungieren jeweils als „Profit Center“, die am Markt für die Auftragsforschung weitgehend autonom operieren. Sie tun dies allerdings „im Schatten“ einer hierarchischen Koordination durch die Zentrale, die ihre Leistungen an den Erträgen aus der Auftragsforschung bemisst und die Höhe ihrer Grundförderung von diesen Erträgen abhängig macht. Zudem verfügt die Zentrale über die Befugnis, in die Politik der Institute zu intervenieren und die Strategien und Zielvorgaben neu zu justieren, 7╇ Wie im Fall der Entwicklung der beiden Brutreaktoren SNR-300 und THTR, die in der Öffentlichkeit besser unter den Namen „Schneller Brüter“ und „Kugelhaufenreaktor“ bekannt wurden, an den beiden Großforschungseinrichtungen Kernforschungszentrum Karlsruhe (heute Karlsruher Institut für Technologie) und an der Kernforschungsanlage Jülich (heute Forschungszentrum Jülich).

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wenn das Volumen der Vertragsforschung in einem Institut hinter den Erwartungen zurückbleibt (Hohn 2006). Diese Governancestruktur macht die FhG zu einem Adressatenmodell von Forschungsorganisation, das sich stark an den technologischen Problemen seiner Kunden orientiert. Sie bindet die Organisation in enge Kooperationsbeziehungen mit den Anwendern ein und richtet ihre Vorhalteforschung an deren Problemen aus. Genau darin aber liegt auch eine Schwäche des Modells Fraunhofer. Das Prinzip der Anreizfinanzierung kann die Institute dazu verleiten, gewissermaßen zu viel industrielle Auftragsforschung und nicht genügend Vorlaufforschung zu betreiben und sich damit zu sehr an der industriellen Nachfrage und zu wenig an der Entwicklung neuer Produkte und Verfahren zu orientieren. Forschungspolitiker und Beobachter des deutschen Innovationssystems sahen seit dem Beginn der 1990er Jahre denn auch die Gefahr, dass sich Institute der FhG zu „verlängerten Werkbänken“ der Industrie entwickelten. Die Systemevaluationen der großen deutschen Wissenschaftsorganisationen nahmen am Ende der 1990er Jahre eine ähnlich kritische Perspektive auf das außeruniversitäre Forschungssystem Deutschlands ein. Im speziellen Fall der FhG bemängelte der Bericht, dass die Gesellschaft vor allem im Bereich der Informationstechnik einen zu hohen Anteil an industrieller Auftragsforschung und nicht genügend Grundlagenforschung betreibe und sich zu sehr an der industriellen Nachfrage und zu wenig an der angebotsseitigen Entwicklung neuer Produkte und Verfahren orientiere (FhG 1998). Dementsprechend empfahl er, die Grundlagenforschung innerhalb der Gesellschaft auszubauen. Generell konstatierten die Systemevaluationen der großen deutschen Wissenschaftsorganisation am Ende der 1990er Jahre eine „Segmentierung des Wissenschafts- und Forschungssystems in Deutschland“ und eine „Dominanz institutioneller Eigeninteressen“ (Internationale Kommission 1999, S.€7). Sie prägten den Begriff von der „Versäulung“ der außeruniversitären Forschungslandschaft, forderten durchlässigere organisatorische Grenzen und sprachen sich für mehr Wettbewerb und Kooperation zwischen den „Säulen“ des außeruniversitären Forschungssystems aus. Das von den Systemevaluationen konstatierte Phänomen der „Versäulung“ korrespondiert eng mit dem Interesse der großen deutschen Forschungsorganisationen, einen Domänenwettbewerb zu vermeiden. Stabile Domänengrenzen versetzen sie in die Lage, Verteilungskonflikte zwischen Projekten, Instituten und Forschungsprogrammen um knappe Ressourcen organisationsintern zu regeln. Solche Grenzen schränken die zulässige Varianz und das Spektrum der Forschungsinteressen, die innerhalb einer Organisation verfolgt werden können, auf bestimmte Typen ein. Indem sie damit das Konfliktpotenzial um die interne Allokation der Mittel begrenzen, bilden sie zugleich eine Voraussetzung für die Handlungsfähigkeit der Forschungsorganisationen als korporative Akteure. Stabil definierte Domänen erlauben es ihnen zudem, sich in ihren jeweils intern bestimmten Zielen und Präferenzen wechselseitig zu unterstützen und eine Allianz zu bilden, die für das finanzielle Wachstum und die organisatorische Autonomie der gesamten organisierten Wissenschaft eintritt (Mayntz und Scharpf 1990, S.€72).

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3.5  Institutionelle Stabilität und Reformresistenzen Tatsächlich gaben die Systemevaluationen nach einer rund dreißigjährigen Phase reformpolitischer Zurückhaltung vor allem im Bund dem Wunsch nach einer Reorganisation der organisatorischen Struktur der außeruniversitären Forschung Auftrieb. So entwickelte die Bundesregierung im Anschluss an die Evaluationen zunächst das Konzept, grundsätzlich alle Forschungsorganisationen in diesem Sektor auf eine programmorientierte Förderung umzustellen, in der keine Organisation mehr über eine bestimmte Monopolstellung, sondern nur mehr über einen entsprechenden Schwerpunkt innerhalb nationaler Forschungsprogramme verfügen sollten. Sie nahm dieses „große“ Reformziel aber alsbald wieder zurück und die MPG von einer programmorientierten Förderung aus. Um grundsätzliche Veränderungen der Finanzierungsform der MPG zu bewirken, bedürfte es einer Neudefinition der forschungspolitischen Gemeinschaftsaufgaben von Bund und Ländern. Dies aber hieße gleichsam die Büchse der Pandora zu öffnen und all die föderalen Konflikte wieder heraufzubeschwören, die mit dem Staatsvertrag zwischen Bund und Ländern in der Mitte und der Änderung des Grundgesetzes am Ende der 1960er Jahre so mühsam beigelegt wurden.8 So wurde denn auch die gemeinsame Förderung der Gesellschaft durch Bund und Länder von der Kommission zur „Modernisierung der bundesstaatlichen Ordnung“ (vgl. Scharpf 2004) schon am Beginn der Debatte von einer möglichen Entflechtung ausgenommen. Die vom Bund verfolgte „kleinere“ Lösung bestand nun darin, die programmorientierte Förderung auf den Bereich der Großforschungszentren unter dem Dach der HGF zu beschränken und zugleich die GMD um das Jahr 2000 mit der FhG zu fusionieren (Hohn 2006). Die Einführung der programmorientierten Förderung für die Großforschungseinrichtungen läuft darauf hinaus, das Modell der „staatlich geplanten Big Science“ mit seiner vertikal integrierten „In-House-Production“ auf eine interorganisatorische Matrixstruktur mit mittelfristigen Kooperationsprojekten umzustellen, um die sie untereinander im Wettbewerb stehen. Dazu hat der Bund eine neue Steuerungsebene im Bereich der Großforschung geschaffen und das Präsidium und den Senat der HGF zu Koordinationsinstanzen für zentrenübergreifende Forschungsprogramme ausgestaltet, über die durch „Evaluation Panels“ im Rhythmus von fünf Jahren entschieden wird. Die Evaluation dieser evaluationsgesteuerten Form von Forschungsförderung steht noch weitgehend aus. Eine erste Untersuchung zu ihrer konzeptionellen Entwicklung, Operationalisierung und administrativen Umsetzung kommt allerdings zu dem Ergebnis: „In der Ausgangssituation der Reform zeichnen die Machtverhältnisse geradezu idealtypisch das System des kooperativen Föderalismus in Deutschland nach, in welchem dem Staat nur eine semi-souveräne Machtposition zukommt“ (Helling-Moegen 2008, S.€167). Als Folge der Vielzahl der am Prozess beteiligten 8╇ Die Ministerpräsidenten aller Länder sprachen sich angesichts der Gefahr eines Wiederaufloderns der Konflikte einstimmig für eine Beibehaltung des „bewährten“ Modells der Gemeinschaftsfinanzierung der großen Forschungsorganisationen aus.

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Akteure und ihrer heterogenen Interessen sind auf der Leitungsebene der HGF eine „ausgeweitete Gremienstruktur“ und „ein erhöhter Aufwand und Reibungsverluste zu verzeichnen“ (Helling-Moegen 2008, S.€167). Ein weiteres Problem besteht in den ambivalenten und sich überschneidenden Zuständigkeiten, die durch die Reform auch auf Ebene der Zentren selbst geschaffen wurden. Die Reorganisation der HGF hat die rechtliche Selbständigkeit der Zentren intakt gelassen und zugleich eine Art Nebenhierarchie in den Einrichtungen installiert. Dies gibt vielfach Anlass zu Konflikten zwischen dem Präsidium und den Vorständen der Forschungsorganisationen bei der Umsetzung der Programme und belässt den Zentren zugleich große Spielräume zur Verteidigung ihrer Autonomie und für das Unterlaufen externer Vorgaben. Ähnliches gilt für die Ebene der einzelnen Institute und Forschergruppen, die sich häufig dem Wettbewerb zu entziehen suchen oder Scheinkooperationen eingehen. Es gibt auch bislang keine Anzeichen dafür, dass sich im Zuge der programmorientierten Förderung eine nennenswerte Umschichtung der finanziellen Mittel zwischen den Zentren eingestellt hätte (Helling-Moegen 2008, S.€174). Die Frage, ob dieses reformpolitische Konzept dazu in der Lage ist, mehr Wettbewerb und Kooperation unter den Zentren zu mobilisieren oder weitgehend ins Leere läuft, lässt sich derzeit allerdings nicht sicher beantworten und muss Gegenstand noch ausstehender Untersuchungen sein. Die Ergebnisse des Versuchs, die Organisation der informationstechnischen Forschung in Deutschland durch die Fusion der GMD mit der FhG zu reformieren, zeichneten sich dagegen schon sehr bald ab. Mit dieser Fusion verfolgte die Forschungspolitik das Ziel, die Stärken beider Organisationen miteinander zu verbinden und ihre Schwächen zu kompensieren. Im Verlauf ihrer rund dreißigjährigen Existenz hatte sich die GMD weitgehend von einer marktorientierten Forschung entfernt und stattdessen hohe Kompetenzen in der informationstechnischen Grundlagenforschung erworben. Ihre Fusion mit der FhG sollte nun einerseits dazu dienen, die GMD in höherem Maße am Markt zu orientieren und andererseits ganz im Sinne der Empfehlungen der Systemevaluation die Grundlagenforschung in der FhG zu stärken. Die FhG sollte durch die Fusion auf ein Portfolio-Modell von Forschungsorganisation umgestellt werden, das unterschiedliche Institutstypen mit unterschiedlichen Anteilen an Grundförderung und damit an Grundlagenforschung umfasste. Da eine solche differenzielle Institutsstruktur aber interne Verteilungskonflikte innerhalb der FhG heraufbeschworen hätte, traf die Reform auf einen entschiedenen Widerstand der Gesellschaft. Die FhG widersetzte sich von Beginn an einer Fusion unter Gleichen und verfügte faktisch auch über die Möglichkeit, eine solche Fusion abzuwenden, indem sie den Beistand der Länder mobilisierte. Die Länder befürchteten ihrerseits, dass sich der Bund durch die Reform einen stärkeren Einfluss auf die Forschungsagenda der FhG zu verschaffen suchte, und legten ihr Veto gegen ein Portfoliomodell ein. Nach einem etwa zwei Jahre andauernden Konflikt vollzog sich die Eingliederung der GMD in die FhG schließlich zu den Konditionen und unter der Federführung der FhG. Die früheren GMD-Institute weichen in ihren Akquisitions- und Forschungsstrategien heute nicht mehr von der Norm des Modells Fraunhofer ab (Hohn 2006).

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3.6  N  eue forschungspolitische Instrumente   und ihre Folgen 3.6.1  Wandel der staatlichen Forschungspolitik In der jüngeren Vergangenheit hat die staatliche Forschungspolitik mit dem Pakt für Forschung und Innovation einen neuen Weg eingeschlagen, um mehr Wettbewerb und Kooperation innerhalb des deutschen Forschungssystems durchzusetzen. Der Pakt für Forschung und Innovation läuft konzeptionell und der Form nach auf ein Anreizsystem hinaus. Bund und Länder haben den Wissenschaftsorganisationen künftige Haushaltszuwächse von drei Prozent zugesagt, wenn sie erwartete und vereinbarte Reformziele erfüllen. Dazu erstellen die Forschungsorganisationen jährliche Berichte an die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz von Bund und Ländern (GWK), die einer vergleichenden Evaluation ihrer Aktivitäten dienen und „für die jeweilige finanzielle Ausstattung, insbesondere für die Höhe des jährlichen Aufwuchses und der denkbaren Differenzierung zwischen den Organisationen, von Bedeutung sein“ sollen (GWK 2008, S.€2). Mit dieser neuen Maßnahme scheint die staatliche Forschungspolitik eine Konsequenz aus den gescheiterten Versuchen gezogen zu haben, auf direktem Weg in die Governancestrukturen der großen deutschen Forschungsorganisationen zu intervenieren. Der Pakt ist ein „weiches“ Steuerungsinstrument, das darauf abzielt, die Kooperationsbereitschaft der forschungspolitischen Adressaten zu steigern und durch Selbstverpflichtungen und Selbstanpassungen der großen deutschen Forschungsorganisationen einen Wandel in den intra- und interorganisatorischen Governancestrukturen des außeruniversitären Forschungssystems zu induzieren. Ob er tatsächlich eine wirksame Anreizstruktur darstellt, ist fraglich. Angesichts der Konsenszwänge, mit denen sich eine föderale Institution wie die GWK konfrontiert sieht, kommen Zweifel daran auf, ob sie tatsächlich dazu in der Lage ist, durch differenzielle Haushaltszuwächse positive oder negative Sanktionen über die Forschungsorganisationen zu verhängen. Zudem verfügt die GWK über keine klar operationalisierbaren Erfolgskriterien und -indikatoren und kann nur in einem sehr allgemeinen Sinne eine Erfolgskontrolle ausüben. Gleichwohl kann sich auch ein solchermaßen „weiches“ Instrument als durchaus effektiv erweisen. Mit der Unterzeichung des Paktes haben die großen Forschungsorganisationen, wenn zum Teil auch widerstrebend und mit Vorbehalten, grundsätzlich dem Ziel zugestimmt, die segmentierte Struktur des deutschen Forschungssystems und das Nebeneinander der Einrichtungen zu überwinden. Dies erschwert es ihnen, ihre „Alleinstellungsmerkmale“ und Domänen zu behaupten und sich wechselseitig gegeneinander abzugrenzen. Das mit viel Aufwand betriebene vergleichende jährliche „Monitoring“ ihrer „Fortschritte“ auf dem Weg zu mehr Wettbewerb und Kooperation strukturiert Erwartungen und begünstigt das Entstehen von Gelegenheitsstrukturen für eine „positive Koordination“ (Mayntz und Scharpf 1975; Scharpf 2000, S.€ 225–229) der Organisationen untereinander. In verhandlungstheoretischen Termini formuliert kann dieses neue Arrangement dazu beitra-

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gen, „positionsorientiertem Verhandeln“ im organisatorischen Eigeninteresse entgegenzuwirken und in ein „verständigungs- und kompromissorientiertes arguing“ zu überführen (vgl. zu dieser Logik Benz 2007, S.€111–112). Obwohl es nach einer erst zweijährigen Laufzeit des Paktes für Forschung und Innovation nicht möglich ist, seine Auswirkungen bereits präzise zu bestimmen, scheint die Behauptung nicht zu kühn, dass er im Begriff ist, genau diesen Entwicklungspfad einzuschlagen. So konstatiert der Monitoring-Bericht der GWK: „Die Wissenschaftsorganisationen haben mit beträchtlichem Engagement eine Vielzahl von Fördermaßnahmen, strategischen Prozessen und Kooperationsverfahren entwickelt, mit denen sie die Ziele des Paktes für Forschung und Innovation verfolgen“ (GWK 2008, S.€2). Ob und wie diese Maßnahmen, Prozesse und Verfahren im Einzelnen im Zusammenhang mit dem Pakt stehen, lässt sich freilich nicht mit Sicherheit ermitteln. Man darf aber annehmen, dass er ein „Framing“ begünstigt, das die Forschungsorganisationen dazu veranlasst, in stärkerem Maße als dies in der Vergangenheit geschehen ist, forschungspolitische Relevanzkriterien zu berücksichtigen. Sehr viel deutlicher zeichnen sich dagegen die Folgen der Exzellenzinitiative ab. Diese Initiative lief in ihren ersten beiden Runden auf ein Anreizprogramm hinaus, das in erster Linie darauf abzielte, Wettbewerb an den Universitäten zu mobilisieren und eine Leistungsdifferenzierung innerhalb der Hochschullandschaft zu induzieren. Im Sinne einer durchaus erwünschten Nebenfolge hat sie aber auch mobilisierende Auswirkungen auf das außeruniversitäre Forschungssystem. Die außeruniversitären Forschungseinrichtungen waren nicht zu Anträgen berechtigt, konnten aber im Rahmen von Kooperationsprojekten mit den Hochschulen und Universitäten an der Exzellenzinitiative teilnehmen. Dies hat in einem so nicht vorausgesehenen Maße sowohl zu einem Wettbewerb zwischen den Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen als auch unter den großen Wissenschaftsorganisationen geführt und ihre Vernetzung über die bestehenden föderalen Grenzen hinweg vorangetrieben (DFG & WR 2008). Alle außeruniversitären Forschungsorganisationen haben sich mit insgesamt 113 Einrichtungen an der Exzellenzinitiative beteiligt (GWK 2008, S.€7).

3.6.2  N  eue Allianzen von universitären und außeruniversitären Forschungsorganisationen – Eine Revolution   „von unten“? Die wohl wichtigste Folge der Exzellenzinitiative aber besteht darin, dass sie eine Reihe von Allianzen zwischen universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen hervorgebracht hat, die dauerhafte Kooperationsformen anstreben und zum Teil auch bereits eingegangen sind. Im Einzelnen betrifft dies das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) und das Zentrum für Molekulare Biologie der Ruprecht-Karls Universität Heidelberg (ZMBH), das ehemalige Forschungszent-

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rum Karlsruhe (FZK) und die Technische Universität Karlsruhe9 sowie das Forschungszentrum Jülich (FZJ) und die Rheinisch Westfälische Technische Hochschule Aachen (RWTH). Diese drei Allianzen beschreiten unterschiedliche organisatorische und rechtliche Wege mit dem jeweils gleichen Ziel, durch die Überwindung der föderalen Grenzen des deutschen Forschungssystems eine kritische Masse an Ressourcen aufzubauen, die es ihnen erlaubt, sich als „Global Players“ zu positionieren. Die DKFZ-ZMBH-Allianz besitzt keine eigenständige rechtliche Struktur, sondern wird durch ein gemeinsames Leitungsgremium des Forschungszentrums und der Universität koordiniert, das über die Vergabe von Forschungsprojekten aus einem Förderprogramm, an dem sich beide Partner beteiligen, entscheidet. Die Federführung liegt bei dieser Allianz klar beim DKFZ als der weitaus größeren Forschungsorganisation, während dem ZMBH gewissermaßen die Rolle eines Junior Partners zukommt. Der Schwerpunkt dieser strategischen Kooperation liegt auf der Grundlagenforschung im Bereich der molekularen und zellulären Lebenswissenschaften, in dem die Allianz eine führende Position auf der europäischen Ebene anstrebt. Dagegen geht es beim Zusammenschluss des FZK mit der Technischen Universität Karlsruhe zum Karlsruhe Institute of Technology (KIT) um eine vollständige organisatorische Fusion beider Einrichtungen, durch die sie auf der Grundlage einer entsprechenden rechtlichen Regelung des Bundes und des Landes Baden-Württemberg in eine Körperschaft des öffentlichen Rechts überführt werden. Auch in diesem Fall besteht das primäre Ziel der Fusion darin, auf ausgewählten Forschungsfeldern die Performanz beider Organisationen im europäischen und internationalen Wettbewerb zu steigern. Diesem Ziel unterliegt ebenfalls die Jülich Aachen Research Alliance (JARA) als dem derzeit dritten Weg, den das FZJ und die RWTH Aachen zur Überwindung der föderalen Grenzen des deutschen Forschungssystems eingeschlagen haben. Mit JARA streben das Helmholtzzentrum und die Universität explizit keine Fusion an. JARA schafft vielmehr einen formalen Rahmen für Kooperationen, in denen die beiden Partner selektiv ihre jeweiligen Stärken zu bündeln suchen und zu diesem Zweck eigenständige GmbHs gründen, an denen sie je zur Hälfte beteiligt sind. Alle diese Allianzen sind „Bottom-up“ im Zuge der Exzellenzinitiative des Bundes auf der Basis zunächst zeitlich befristeter Kooperationen entstanden, schicken sich aber nun an, einen völlig neuen Typus von Forschungsorganisation innerhalb des deutschen Innovationssystems zu etablieren. Wenn diese neuen Initiativen funktionstüchtige Strukturen hervorbringen, könnten sie in der Tat Modellcharakter gewinnen und zum Vorbild für viele weitere Koalitionen und Allianzen zwischen universitären und außeruniversitären Forschungsorganisationen werden. Angesichts der institutionellen Hürden, die dem im Wege stehen, ist es allerdings ungewiss, ob und in welchem Maße ihnen Erfolg beschieden sein wird. So sind Interessenkollisionen mit der programmorientierten Förderung vielfach nicht ausAm 1. Oktober 2009 wurde das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) als Zusammenschluss des Forschungszentrums Karlsruhe und der Universität Karlsruhe gegründet.

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zuschließen. Darüber hinaus hat insbesondere das Modell KIT mit einer Reihe von gewichtigen Problemen zu kämpfen. Bund und Land haben zwar die rechtlichen Grundlagen für die Fusion gelegt, dies aber nur zögerlich und nach einer anfänglich ablehnenden Haltung gegenüber der Zusammenführung beider Einrichtungen, da sie jeweils um ihre Rolle als deren „Hausherren“ fürchteten.10 Es bleibt fraglich, wie weit ihre Kooperationsbereitschaft in Zukunft reicht. Mit dem KIT entsteht zudem ein sehr komplexes organisatorisches Gebilde, das einen hohen Koordinationsaufwand erforderlich macht, da es die unterschiedlichen Strukturen einer zentral geführten Großforschungseinrichtung und einer dezentral organisierten Landesuniversität integrieren muss. Zugleich sind das FZK und die Universität weiterhin dazu gezwungen, getrennte Haushalte zu führen. Die Frage, ob und in welchem Maße dies die Integration beider Einrichtungen beeinträchtigt, ist derzeit noch völlig offen. Schließlich weckt die Fusion Befürchtungen, dass dieser Prozess Gewinner und Verlierer hervorbringt, indem einzelne Arbeitsgruppen, Abteilungen oder Institute zugunsten anderer verkleinert oder aufgelöst werden. Dementsprechend trifft sie unter den Mitarbeitern vielfach auf Skepsis. Dagegen scheinen das FZJ und die Hochschule Aachen mit JARA und der selektiven Kombination ihrer jeweiligen Stärken in eigens dafür gegründeten und gemeinsam betriebenen GmbHs einen weniger steinigen Weg eingeschlagen zu haben. JARA läuft auf ein interorganisatorisches Arrangement hinaus, mit dem das Helmholtzzentrum und die Hochschule den Versuch unternehmen, ihre Eigenständigkeit jeweils zu erhalten und zugleich Win-win-Spiele zwischen beiden Partnern zu ermöglichen. Dieses Modell lässt die unterschiedlichen Organisationsstrukturen beider Einrichtungen grundsätzlich intakt, vermeidet damit die potenziellen Konflikte einer Fusion und bietet zugleich eine relativ simple und funktionstüchtige Lösung für das Problem der Rechnungslegung. Um die föderalen Grenzen formal korrekt zu umgehen, genügt es, dass das FZJ und die Hochschule die gemeinsam errichteten GmbHs je zur Hälfte finanzieren. Der Bund und das Land Nordrhein-Westfalen haben JARA geradezu mit Enthusiasmus aufgenommen, gewähren der Allianz große Unterstützung und haben sie zum Vorbild für andere Forschungseinrichtungen erklärt (FZJ 2008, S.€19). In den Augen ihrer Protagonisten steht bereits fest: „Die Versäulung (…) ist gestoppt, Fusionen zwischen Universitäten und Forschungszentren könnten schon bald an der Tagesordnung sein“ (Wiarda 2007). Wenn auch aus Perspektive des Beobachters Skepsis an dieser Überzeugung angebracht ist, so belegen die neuen Allianzen doch, dass das deutsche Forschungssystem nach einer rund dreißigjährigen Phase hoher institutioneller Stabilität in Bewegung geraten ist. Noch über das Ende der 1990er Jahre hinaus schien keine Alternative zu der versäulten Struktur dieses Systems zu bestehen. Dem stabilen Interessengleichgewicht, das Bund und Länder mit der Rahmenvereinbarung im Jahr 1975 besiegelt hatten, entsprach ebenso stabiler Konsens über die jeweiligen Domänen der außeruniversitären Forschungseinrichtungen. Die deutsche Forschungs„Weder der Bund noch das Land zeigten sich allzu begeistert, dem jeweils anderen ein Mitspracherecht in der eigenen Forschungseinrichtung zuzugestehen“ (Nitsche 2008, S.€7).

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politik war „partizipatorisch“ und „konsensuell“ strukturiert (Mayntz und Scharpf 1990, S.€79) und musste insbesondere darauf verzichten, neue Akteure ins Spiel zu bringen, die in Konkurrenz zu den etablierten Einrichtungen hätten treten können. Diese Charakterisierung der deutschen Forschungspolitik als „partizipatorisch“ und „konsensuell“ trifft auch heute noch grundsätzlich zu, aber die strikte Ordnung, die die Forschung noch am Ende der neunziger Jahre besaß, scheint an vielen Stellen und zum Teil durch unintendierte Entwicklungen zu erodieren. Vor allem mit den neuen Allianzen zwischen universitären und außeruniversitären Forschungseinrichtungen formiert sich möglicherweise „bottom-up“ ein neuer Typus von Akteur, der in Konkurrenz zu den etablierten Organisationen tritt. Auch wenn diesen neuen Allianzen zum Teil beachtliche institutionelle Hürden im Wege stehen, so zeigen sie doch deutlich, dass die institutionellen Grenzen des deutschen Forschungssystems in zunehmendem Maße als Fesseln empfunden werden und einem wachsenden Veränderungsdruck „von unten“ ausgesetzt sind.

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Kapitel 4

Anwendungsfelder Klaus-Rainer Bräutigam, Torsten Fleischer und Peter Hocke

Inhalt 4.1â•…Einleitung ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓���������������╇ 108 4.2â•…Projekte der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.€V. ��������������������╇ 108 4.2.1â•…Der Mikrowellen-Ofen aus Karlsruhe ����������������������������������尓�������������������������������╇ 108 4.2.2â•…Hochleistungskeramik aus Schwaben ����������������������������������尓��������������������������������╇ 110 4.2.3â•…Metalle und Keramiken bei der Entwicklung von Brennstoffzellen �������������������╇ 111 4.3â•…Projekte aus Fraunhofer-Instituten ����������������������������������尓������������������������������������尓�������������╇ 114 4.3.1â•…Entwicklung von Schäumen aus thermoplastischen Polymeren ��������������������������╇ 114 4.3.2â•…Steuerungskomponenten auf der Basis von Carbon-Nano-Tubes �����������������������╇ 116 4.3.3â•…„Nano-Keramiken“ des Fraunhofer Instituts für keramische Technologien und Sinterwerkstoffe, Dresden ����������������������������������尓��������������������╇ 118 4.4â•…Projekte aus Technischen Universitäten ����������������������������������尓������������������������������������尓����╇ 120 4.4.1â•…Materialien mit Formgedächtnis ����������������������������������尓������������������������������������尓����╇ 120 4.4.2â•…Nanosilber aus Franken ����������������������������������尓������������������������������������尓�����������������╇ 122 4.4.3â•…Der CFK-Skiroller aus Clausthal-Zellerfeld ����������������������������������尓����������������������╇ 124 Literatur ����������������������������������尓������������������������������������尓������������������������������������尓���������������������������╇ 126

Zusammenfassung╇ Die Transfervorhaben, die bei InnoMat begleitet und analysiert wurden, verteilen sich auf drei Forschungsorganisationen, denen die insgesamt neun Materialforschungsteams zuzuordnen sind: die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, die Fraunhofer-Gesellschaft und Technische Universitäten. Bei diesen analysierten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten standen „Materialinnovationen“ und „Prozessinnovationen“ im Vordergrund. Neben der inhaltlichen Ausrichtung der Projekte auf diese Schwerpunkte war für die Auswahl der Projekte von Bedeutung, dass sie eine starke Transferorientierung aufwiesen und dass die jeweiligen Forscher bereit waren, über die Entstehung und den Verlauf ihres Transferprojekts im Rahmen von Interviews und Workshops detailliert Aus-

K.-R. Bräutigam () Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS), 76021 Karlsruhe, Deutschland E-Mail: [email protected]

K.-R. Bräutigam, A. Gerybadze (Hrsg.), Wissens- und Technologietransfer als Innovationstreiber, DOI 10.1007/978-3-642-16513-9_4, ©Â€Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011

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kunft zu geben. Dieses Kapitel enthält eine kurze technische Beschreibung der neun untersuchten Transferprojekte und beschreibt deren Transferverlauf.

4.1  Einleitung Die Transfervorhaben, die bei InnoMat begleitet und analysiert wurden, verteilen sich auf drei Forschungsorganisationen, denen die insgesamt neun Materialforschungsteams zuzuordnen sind: die Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren (HGF), die Fraunhofer-Gesellschaft (FhG) und Technische Universitäten (TUs). Bei diesen analysierten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten standen „Materialinnovationen“ (Generierung neuer Werkstoffe und Werkstoffvarianten) und „Prozessinnovationen“ (neue Prozesse und Verfahren zur Herstellung und Bearbeitung von Werkstoffen) im Vordergrund. Neben der inhaltlichen Ausrichtung auf diese Schwerpunkte war für die Auswahl der Projekte von Bedeutung, dass sie eine starke Transferorientierung aufwiesen und die jeweiligen Forscher bereit waren, über die Entstehung und den Verlauf ihres Transferprojekts im Rahmen von Interviews und Workshops detailliert Auskunft zu geben. Im Folgenden werden die drei Projekte jeder Forschungsorganisation kurz vorgestellt.

4.2  P  rojekte der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.€V. 4.2.1  Der Mikrowellen-Ofen aus Karlsruhe Der innovative Einsatz industrieller Mikrowellen beim Aushärten von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff-Strukturen steht im Mittelpunkt eines Transfervorhabens, das im früheren Forschungszentrum Karlsruhe, dem heutigen Karlsruher Institut für Technologie (KIT), untersucht wurde. Es wurde unter dem Titel „Optimierte industrielle Fertigung von Faserverbundstrukturen mit modularer innovativer Mikrowellentechnik“ am Institut für Hochleistungsimpuls- und Mikrowellentechnik des KIT durchgeführt. Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) bezeichnet einen Faser-Kunststoff-Verbundwerkstoff, bei dem Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, als Verstärkung in eine Kunststoffmatrix eingebettet werden. Die Festigkeit und Steifigkeit eines aus CFK hergestellten Materials ist in Faserrichtung wesentlich höher als quer zur Faserrichtung. Quer zur Faser ist sie geringer als bei einer unverstärkten Matrix. Deshalb werden einzelne Faserlagen in verschiedenen Richtungen verlegt. CFK wird verwendet, wenn hohe gewichtsspezifische Festigkeiten und Steifigkeit gefordert sind, z.€B. in der Luft- und Raumfahrt, im Fahrzeugbau oder für Sportgeräte.

4â•… Anwendungsfelder

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Zur Herstellung von Bauteilen aus CFK werden Kohlenstofffasern in einer Kunststoffmatrix eingebettet und anschließend durch Erwärmung ausgehärtet. Dies geschieht üblicherweise in einem Umluftofen oder – falls zusätzlich ein erhöhter Druck erforderlich ist – im sogenannten Autoklaven. Zur Erwärmung des Kohlenstofffaser-Harz-Gemisches muss die Kammer des Umluftofens bzw. des Autoklaven aufgeheizt werden, und durch Diffusion gelangt die Wärme dann in das Bauteil. Bei den teilweise sehr großen Volumina dieser Kammern erfordert dies einen hohen Energieeinsatz und lange Prozesszeiten. Darüber hinaus kann eine inhomogene Temperaturverteilung im Ofen und im Material zu Problemen bei der gleichmäßigen Aushärtung des Bauteils führen. Der Einsatz von Mikrowellen zur Erwärmung von Kohlenstofffasern-Harz-Gemischen verspricht demgegenüber einige Vorteile. So können mit Mikrowellen die Bauteile direkt erhitzt werden – eine Aufheizung des gesamten Ofens kann damit weitgehend verhindert werden. Dies würde zu einer deutlichen Energieeinsparung für den Prozess führen. Da darüber hinaus die Mikrowellen in das Bauteil eindringen, erwärmen sie jeden Punkt des Bauteils direkt und verhindern damit weitgehend eine inhomogene Temperaturverteilung im Bauteil. Voraussetzung hierfür ist allerdings ein möglichst homogenes Mikrowellenfeld. Die Qualität des Materials bzw. die Quote fehlerhafter Bauteile dürfte damit deutlich abnehmen. Getragen werden die Arbeiten von einem Wissenschaftler, der mit einer Grundlagenarbeit zur Erzeugung homogener Mikrowellenfelder die Basis schuf und dieses Wissen in seine F&E-Arbeiten einfließen ließ. Im Mittelpunkt dieser Arbeiten steht die Entwicklung eines Mikrowellenofens mit einer sechseckigen Prozesskammer. Die bisher durchgeführten F&E-Arbeiten gruppieren sich um drei Mikrowellenanlagen, die unter dem Namen „Hephaistos“ laufen und bisher in drei Größen gebaut wurden. Die größte Anlage, die als Demonstrator zu charakterisieren ist, umfasst mit seiner hexagonalen Geometrie der Prozesskammer ein Volumen von sieben Kubikmetern und kann dabei im Vergleich zu den Vorgängern etwas größere Bauteile aufnehmen. Angesichts der angedachten Einsatzmöglichkeiten zeigen sich aber noch Herausforderungen bei der Dimensionierung der Mikrowelle und der Automatisierung des Beschickens der Kammer. Kontakte zu einer Reihe von potenziellen Anwendern dieser Innovation sowie zu Anlagen- und Komponentenbauern sind aufgenommen. Insgesamt erweisen sich die Arbeiten jedoch als zeit- und ressourcenaufwändig. Gerade zu fertigende Hochleistungsprodukte (z.€B. im Flugzeugbau) unterliegen aufwendigen Verfahren der Zertifizierung. Da wechselseitig getragene und auf eine gewisse Dauer gestellte Kooperationen im Untersuchungszeitraum nicht realisiert werden konnten, entwickelten sich die Interessen weg von anwendungsorientierten F&E-Arbeiten i.€e.€S. und verlagerten sich bis zu einem gewissen Grad auf forschungszentrierte Themen. Ein vierjähriges BMBF-Projekt bündelte diese Arbeiten über weite Strecken des Untersuchungszeitraumes. Die Zahl der beteiligten Mitarbeiten im Karlsruher Forscherteam blieb insgesamt niedrig und der verantwortliche HGF-Wissenschaftler, der die zentralen Entwicklungen mit langem Atem und Geschick verfolgte, hatte die F&E-Arbeiten zur Vorbereitung des Wissenstransfers mit einem fluktuierenden Team von Assistenten und Jungwissenschaftlern voranzutreiben.

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Da das strukturelle Setting der HGF-Großforschungseinrichtung am Ende des Untersuchungszeitraums zunehmend auf Aspekte der Akademisierung abgestellt wurde, eröffneten sich für die Schlüsselperson des Transfervorhabens immer wieder Chancen wissenschaftlicher Weiterqualifizierung. Diese wurden auch aufgegriffen. Inwiefern dadurch jedoch eine Stabilisierung des Transfervorhabens und den dabei vorbereiteten konkreten Transferaktivitäten erreicht werden kann, zeichnet sich bisher noch nicht deutlich ab (siehe dazu auch Kap.€7).

4.2.2  Hochleistungskeramik aus Schwaben Keramische Gewebekomponenten, die auf einer Matrixstruktur aufsetzen, besitzen gegenüber monolithischen Keramiken den Vorteil, dass sie sich durch deutlich erhöhte Hitzebeständigkeit (insbesondere bei sehr hohen Temperaturen) und wesentlich verzögert einsetzendes Bruchverhalten auszeichnen. An dieser Kombination von Eigenschaften setzte die Materialforscher-Gruppe aus Stuttgart an, deren Projekt unter dem Titel „Die Herstellung von keramischen Faserverbundwerkstoffen zur Anwendung als Reibbeläge für Hochleistungsaufzüge“ am Institut für Bauweisen- und Konstruktionsforschung des „Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.€ V.“ durchgeführt wurde. Die erzielte Belastbarkeit des dort entwickelten Materials gegenüber hohem mechanischen und thermischen „Stress“ führte dazu, dass diese Materialen auch bei der konzeptionellen Modifikation von Notfall-Bremssystemen in Hochgeschwindigkeitsaufzügen auf Interesse stießen und schließlich die Materialforscher erfolgreich eine Zusammenarbeit mit einem der Hersteller für Hochgeschwindigkeitsaufzüge aufbauen konnten. Obwohl dieses Wissens- und Technologietransfer (WTT)-Vorhaben beim Einsetzen der empirischen Untersuchung bereits weitgehend abgeschlossen war, wurden die Kontakte zu den Anwendern von beiden Seiten aufrechterhalten. Allerdings zeigte sich in diesem Zusammenhang auch, dass eine fruchtbare Kooperation nicht umstandslos zu einem belastbaren Anschlussvertrag führen muss; die Kontakte selbst aber bewiesen sich als belastbar. Nachdem Veröffentlichungen der Materialforschungsgruppe die Aufmerksamkeit des Aufzugherstellers erregt hatten, wurden intensive Konsultationen durchgeführt, um schließlich eine bilaterale Kooperation aufzubauen, in die im Lauf der Zeit auch weitere Industriepartner eingebunden werden konnten. Letztere übernahmen die Herstellung der Bremsbeläge. Interessanterweise übernahm die Stuttgarter Forschungsgruppe während der Produktionsphase der Aufzüge, in die diese Bremsbeläge eingebaut wurden, die Qualitätsprüfung und die vorausgehende Qualifizierung der Ausgangswerkstoffe der in Kleinserie hergestellten Beläge. Offensichtlich war es für sie interessant, angesichts eines nicht unmittelbar zu erwartenden Folgeauftrags so einen stabilen Kontakt zu dem Aufzughersteller aufrecht zu erhalten. Parallel dazu erarbeiteten sie auch eine weitere Entwicklungslinie, die nicht auf den Faser-Harz-Kombinationen der keramischen Matrixstruktur aufsetzte, sondern biomorphe Materialen als Ausgangsstoff zum Einsatz brachte.

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Bei ihren Arbeiten konnte die Materialforschungsgruppe von einer spezifischen Ausgangsposition ausgehen. Vorüberlegungen und an anderer Stelle gewonnene Ergebnisse aus der Luft- und Raumfahrt, in denen auf ausgesprochen anspruchsvolle Zielhorizonte abgestellt und ohne explizite Ausrichtung auf niedrige Werkstoffkosten geforscht werden konnte, waren der experimentelle Ansatzpunkt. Von ihm aus konnten verschiedene Aspekte möglicher Weiterentwicklungen erschlossen und z.€T. in neue Entwicklungsarbeiten eingebracht werden. Getragen wurde die Materialforscher-Gruppe von der Schlüsselperson des Transfervorhabens, die diese Rolle von einem Kollegen übernommen hatte, der aus der Forschungseinrichtung an die Universität gewechselt war. Zusätzlich arbeitete ihm ein wissenschaftlicher Mitarbeiter zu, der zeitweise in das Projekt eingebunden war. Darüber hinaus war eine kleine Zahl von Mitarbeitern aus dem technischen Bereich involviert. Das Team wurde nach den jeweils aktuellen Erfordernissen zusammengestellt; die personelle Zusammenstellung wechselte dabei, wobei auch die Techniker eine zentrale Rolle in der zweiten Phase des Projektauftrags spielten. Neben der phasenweise intensiven Zusammenarbeit mit dem Aufzughersteller wurden bei der Herstellung der Beläge für das Aufzugnotbremssystem auch Kooperationen mit zwei Anwendern aus der Keramikbranche eingegangen, die die Herstellung des Bremsbelags übernahmen und auf die Entwicklungsarbeiten in Stuttgart aufbauten. Für die Materialforschungsgruppe entwickelten sich parallel zu dem hier untersuchten Vorhaben zusätzlich themenverwandte Kooperationsbeziehungen, die z.€T. in den militärischen F&E-Bereich hineinreichten. Dabei wurde die Grundidee des Transfervorhabens modifiziert, und so wurden neue Einsatzgebiete mit materialwissenschaftlich modifizierten Erwartungsprofilen erschlossen.

4.2.3  M  etalle und Keramiken bei der Entwicklung von Brennstoffzellen „Die Entwicklung von metallischen Interkonnektorwerkstoffen sowie von Keramiken für Hochtemperatur-Brennstoffzellen“ lautete der Projekttitel des dritten Materialforscherteams aus der HGF, das in InnoMat begleitet und analysiert wurde. Das Institut für Energieforschung 1 (IEF-1) des Forschungszentrums Jülich (FZJ) transferiert Material- und Verfahrenswissen für Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC) an die Firma CeramTec. Brennstoffzellen sind – allgemein gesprochen – eine Technik zur Energiewandlung, bei der die chemische Energie eines Brennstoffes mit Hilfe eines Oxidationsmittels in elektrische Energie (sowie Wärme und Abgase) überführt wird. Da dieser Wandlungsprozess – anders als bei konventionellen Kraftwerken – nicht über eine Verbrennung sowie Wärmekraftmaschinen geführt wird, sondern in einer galvanischen Zelle erfolgt, sind die elektrischen Wirkungsgrade des Brennstoffzellensystems besser und die Elektrizitätserzeugung mithin effizienter als bei Wärmekraftwerken. Unter anderem darum gelten Brennstoffzellen als wichtige Zukunftstechnik der Energieversorgung.

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Brennstoffzellen bestehen aus zwei Elektroden, die kontinuierlich etwa mit einem Brenngas (in der Regel Wasserstoff oder Erdgas) und einem Oxidationsgas (meistens Sauerstoff oder Luft) versorgt werden, sowie einem Elektrolyten, der die beiden Elektroden miteinander verbindet. Der Elektrolyt muss die beiden Elektroden gasdicht voneinander trennen. In einer solchen, „Zelle“ genannten, Konfiguration läuft eine kontrollierte Reaktion ab, so dass Strom und frei werdende Wärme genutzt werden können. Da solche Zellen nur eine begrenzte Spannung bereitzustellen vermögen, die durch systembedingte Verluste weiter reduziert wird, ergeben sich praktisch Zellspannungen im Bereich von in der Regel unter einem Volt. Die begrenzte Zellspannung einer Brennstoffzelle hat zur Konsequenz, dass in der Praxis mehrere Brennstoffzellen in Reihe zu sog. „Stacks“ zusammengeschaltet werden, um eine höhere Spannung zu erreichen. In den Stacks sind die einzelnen Brennstoffzellen über bipolare Platten elektrisch kontaktiert. Gasleitschichten über der Oberfläche der bipolaren Platten sichern die Versorgung mit Brennstoff und führen das entstehende Reaktionsprodukt nach außen ab. Aus funktionstechnischer Sicht sind auf der Basis verschiedenster elektrochemischer Reaktionen und ihrer Randbedingungen eine Reihe von BrennstoffzellenTypen denkbar und zum Teil auch im Labormaßstab untersucht worden. Aus dieser möglichen Palette sind jedoch nur wenige Brennstoffzellen-Typen unter kommerziellen Gesichtspunkten weiterentwickelt worden, die typischerweise hinsichtlich des gewählten Elektrolytmaterials unterschieden werden. Bei den im Rahmen des hier begleiteten Projektes entwickelten Zellen handelt es sich um sogenannte oxidkeramische oder Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC, solid oxide fuel cells). Bei diesen wird ein keramischer Festelektrolyt verwendet. Damit dieser eine ausreichend hohe Leitfähigkeit erzielt, sind Betriebstemperaturen im Bereich von ca. 700€°C bis ca. 1.000€°C notwendig. Dies bedeutet einerseits einen höheren technischen Aufwand für den Stack als bei Brennstoffzellen, die bei einer niedrigeren Temperatur betrieben werden. Andererseits stellen SOFC wesentlich geringere Anforderungen an die Reinheit der Brenngase, was den technischen und wirtschaftlichen Aufwand für die peripheren Systeme deutlich reduziert. Für SOFC gibt es verschiedene Zellkonzepte, wobei insbesondere zwischen einem Röhrenkonzept und planaren Anordnungen (Flachzellenkonzept) unterschieden wird. Hinsichtlich der tragenden Struktur wird des Weiteren zwischen elektrolytgestützten und anodengestützten SOFC differenziert. Hauptanwendungen für SOFC werden in der Energieerzeugung in Kraftwerken sowie in der Kraft-Wärme-Kopplung (KWK), sowohl im industriellen Bereich als auch in der Hausenergieversorgung, gesehen. Es werden aber auch Anwendungen zur Stromerzeugung an Bord von Fahrzeugen verfolgt. Die Leistung von derzeitig verfügbaren SOFC-Demonstrationsanlagen liegt typischerweise im Kilowatt-Bereich. Die betrachtete Kooperation hat eine längere Vorgeschichte. Sie hat ihre Wurzeln in einer strategischen Neuorientierung des Forschungszentrums Jülich, das in den späten 1980er und frühen 1990er Jahren eine teilweise Neuausrichtung weg von der Kerntechnik und hin zu neuen Energiewandlungstechniken umsetzte. Im Zuge dieser Entwicklung wurde auch ein größerer Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkt in der Brennstoffzellentechnik begründet. Das FZJ führt seit 1990 F&E-

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Arbeiten im Bereich der Festelektrolyt-Brennstoffzelle durch. Nach ersten Aktivitäten an verschiedenen Designs wurden die Arbeiten ab 1991 systematisiert und verstärkt auf die planare Technologie ausgerichtet (FZJ 2009). Dies ging einher mit wachsenden Industriekooperationen in diesem Bereich, unter anderem mit der deutschen Elektrotechnikindustrie, der Fahrzeugindustrie sowie Materialherstellern. Diese Entwicklung wurde katalysiert durch eine Reihe von drittmittelfinanzierten Projekten, etwa mit Mitteln des deutschen Wirtschaftsministeriums (BMWi) sowie der Europäischen Union. Zusammen mit den damals führenden deutschen SOFC-Entwicklern, Siemens und Dornier, und mithilfe von Fördermitteln des Bundes erfolgte eine strategische Ausrichtung der SOFC-Aktivitäten des FZJ auf das fortschrittliche Konzept der anodengestützten SOFC mit dünnem Elektrolyten. Neben der Eigenentwicklung dieser Technik unterstützte das FZJ weiterhin SOFC-Industrieprojekte in anderen Bereichen. Da bis über das Jahr 2000 hinaus nur wenige industrielle Kooperationspartner zur Verfügung standen, ist das FZJ-Engagement in der SOFC sehr breit aufgestellt und deckt alle Aspekte von der grundlegenden Materialforschung und Verfahrensentwicklung bis hin zu Design, Aufbau und Betrieb von Stacks, der Systementwicklung und der Modellierung ab (FZJ 2009). Die eigentliche Kooperation zwischen IEF-1 und CeramTec wurde begründet im Rahmen des BMWi-Projektes „ZeuS-II“1. In dessen Rahmen kooperierten die Unternehmen BMW, CeramTec, ElringKlinger, GKN Sinter Metals Service, H.C. Starck, Liebherr Aerospace, Rhodius und ThyssenKrupp VDM mit den Forschungseinrichtungen Forschungszentrum Jülich und Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Im Rahmen des Projektes erfolgte der Abschluss eines separaten Know-how Transfervertrages zwischen dem FZJ und der CeramTec AG. Dieser hatte die Industrialisierung einer F&E-Arbeit, also die Übertragung des gesamten FZJ-Fertigungswissens für Zellen an die Firma CeramTec zum Ziel, um das Unternehmen in die Lage zu versetzen, Zellen zu fertigen und später zu industrialisieren. Kernstück des Transfers ist eine in Jülich aufgebaute Produktionslinie, auf der SOFC-Zellen im Technikums-Maßstab gefertigt werden können. Anders als in anderen Forschungseinrichtungen, die Zellen in der Regel nur im Labormaßstab herstellen können bzw. von Unternehmen beziehen, hat man sich in Jülich entschlossen, selbst eine Fertigungsstrecke für SOFC-Zellen aufzubauen. Dadurch gewinnt man neben Grundlagenerkenntnissen auch wertvolles Prozess- und Fertigungswissen, das sich nicht aus der reinen Grundlagenforschung und der Lektüre wissenschaftlicher Fachliteratur erschließt. Hiermit adressierte das FZJ die oftmals beklagte Lücke zwischen F&E-Erkenntnissen und industrieller Produktion und baut gezielt Wissen zu der Übertragung von F&E-Projekten in tragfähige Produktionskonzepte auf. Die Möglichkeit der Verbindung von beidem scheint ein starker Attraktor für Industriepartner zu sein. CeramTec solle, so unser Gesprächspartner, in die Lage versetzt werden, Teile in vergleichbarer oder gar besserer Qualität als im Jülicher Technikum herzustellen. Großer Wert werde im Transferprojekt dabei auf eine hohe Reproduzierbarkeit in der Fertigung sowie auf ein Verständnis für Pro1╇ Der ausgeschriebene Titel des ZeuS-II- Projektes lautete „Leichtbau-SOFC für stationäre und mobile Anwendungen“ und wurde von 2004 bis 2006 vom BMWi gefördert.

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zessabläufe und deren Grundlagen gelegt. Im Rahmen des Transferprojektes haben deshalb Mitarbeiter des Unternehmens zum Teil längere Zeit in Jülich verbracht, sind dort von den Mitarbeitern des Instituts im Technikum aus- und weitergebildet worden und haben sich so entsprechende wissenschaftliche und Fertigungsexpertise angeeignet. Der Prozess des Wissenstransfers ist inzwischen abgeschlossen: Sämtliches Wissen bezüglich der Werkstoffe, der Zwischenprodukte wie Pasten, Suspensionen und der Verfahren inklusive aller diesbezüglich anhängenden Patente, die das IEF-1 respektive das FZJ als Patentinhaber hielten, hat die Firma CeramTec erworben. Die Kooperation wird in einem Anfang 2007 begonnenen und auf vier Jahre angelegten Anschlussprojekt ZeuS III fortgeführt, das die weitere Industrialisierung der Ergebnisse von ZeuS II zum Ziel hat und in dem das Institut weitgehend Dienstleistungsaufgaben hinsichtlich der Fortentwicklung und der Testung industriell gefertigter Brennstoffzellenkomponenten wahrnimmt. Parallel zum hier betrachteten Transfervorhaben existierte eine zweite Industriekooperation mit der Firma Saint Gobain. In deren Rahmen wurde nicht nur das Wissen für die Zellfertigung, sondern das Know-how für das gesamte SOFC, also auch für die Stack-Fertigung und periphere Systeme, übertragen. Diese Zusammenarbeit wurde im Rahmen von InnoMat nicht intensiver betrachtet und wird darum hier nicht weiter ausgeführt.

4.3  Projekte aus Fraunhofer-Instituten 4.3.1  E  ntwicklung von Schäumen aus thermoplastischen Polymeren Bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen im Spritzgießverfahren wird auf einen Kunststoffträger ein Schaum aufgebracht, der Treibmittel erhält. Anschließend wird das Bauteil mit einer Folie abgedeckt (kaschiert) und das Bauteil erwärmt. Das dabei entweichende Treibmittel schäumt das Bauteil auf. Beim anschließenden Abkühlen erhärtet dann das Bauteil. Auf diese Weise werden beispielsweise im Automobilbereich Armaturen oder Lenkradsäulen hergestellt. Spritzgießen ist dabei ein sehr schneller Prozess (wenige Sekunden), das Schäumen dagegen benötigt deutlich längere Zeiten (ca. 30€sec). Wird der gesamte Prozess in einem Schritt durchgeführt, hat dieser eine relativ lange Taktzeit, was wiederum Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des gesamten Prozesses hat. Daher wird das Schäumen normalerweise in einem zweiten Prozessschritt durchgeführt. Der Einsatz von Mikrowellenstrahlung, die durch das Dekor hindurch den Kunststoffschaum unmittelbar erwärmen kann, würde zu einer deutlichen Verringerung der Taktzeit im zweiten Prozessschritt führen. Ziel des Projektes „Entwicklung von Schäumen aus thermoplastischen Polymeren“, das von Forschern des „Fraunhofer Instituts für Chemische Technologie“ (ICT) aus Karlsruhe durchgeführt wurde, war

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es daher, einen Schaum zu entwickeln, der für einen Einsatz von Mikrowellenstrahlung besonders geeignet ist. Die Idee zu diesem Projekt entstand im Jahr 2002 bei einem Besuch von Vertretern des ICT bei einer Firma aus dem Bereich Kunststofftechnik. Da eine Kooperation mit dieser Firma jedoch nicht zustande kam, das ICT das Thema aber als besonders vielversprechend empfand, wurde mit einer sogenannten Vorlaufstudie begonnen, für die aus dem Etat des ICT ca. 10.000€DM zur Verfügung standen. Mit derartigen Vorlaufstudien können in Fraunhofer-Instituten Ideen, die für tragfähig gehalten werden, soweit umgesetzt werden, dass die technische Realisierbarkeit dieser Idee demonstriert werden kann. Danach wird das Projekt sich selbst überlassen, und eine Fortführung hängt davon ab, ob Gelder aus der Industrie oder der öffentlichen Förderung eingeworben werden können. Allerdings wird unabhängig davon Werbung für die Entwicklung gemacht; das Projekt wird also in den „Bauchladen“ der anwendungsorientierten Forschungsofferten der FhG mit aufgenommen. Konkret wurden in dem Projekt zunächst Recherchen zu folgenden Fragestellungen durchgeführt: Welche Materialien sind schaumfähig? Welche Gasgeneratoren gibt es und wie lassen sich die Zersetzungstemperaturen der Gasgeneratoren beeinflussen? Wie kann der Blasenbildungsprozess beim Schäumen stabilisiert werden? Anschließend wurde dann ein geeignetes Granulat hergestellt und in einer Spritzgießmaschine zu einer Platte verarbeitet. An dieser Stelle wurden die Arbeiten schließlich aber eingestellt. Sie sollen weitergeführt werden, wenn ein Industriepartner gefunden worden ist, der Interesse an der Entwicklung hat, diese finanziert und gemeinsam mit dem ICT zur industriellen Anwendung bringt. Dies scheint aber schwierig zu sein, da die herkömmlichen Verfahren gut etabliert sind und für das neue Verfahren die erforderlichen Materialien deutlich teurer sind; obwohl gleichzeitig die Zykluszeiten kürzer und Recycling leichter möglich ist, wurde diesem Schäumverfahren im Untersuchungszeitraum noch keine Bedeutung zugeschrieben. Dieses optimierte Schäumverfahren weist also auf den ersten Blick keine großen Vorteile auf. Konkrete Wirtschaftlichkeitsrechnungen konnten aus Mangel an entsprechenden Daten aus der Industrie bisher nicht durchgeführt werden. Ende 2007 fanden Gespräche mit einer Firma aus einem vollständig anderen Anwendungsbereich jenseits der Automobilindustrie statt. Diese Firma plante, eine vollkommen neue Produktlinie zum Schäumen von Materialien aufzubauen, hätte also ideale Voraussetzungen für den Einsatz des beim ICT entwickelten Prozesses und Verfahrens geboten. Allerdings wurden dann lediglich Vorversuche durchgeführt und gemeinsam mit der Firma eine Prototyp-Anlage aufgebaut. Alle weiteren Arbeiten hat die Firma aus Kostengründen dann zunächst in Eigenregie durchgeführt, die Arbeiten wurden Ende 2008 eingestellt. Das ICT hatte 1994 im Rahmen einer Kooperation mit der Industrie begonnen, mit Mikrowellen zu arbeiten. Dieses Kooperationsprojekt wurde erfolgreich abgeschlossen und aufgrund der guten Erfahrung wurde die Entscheidung getroffen, dass mit Mikrowellen – speziell auf dem Gebiet „Heizen von Kunststoffen“ – weiter gearbeitet wird. Dies wurde damit begründet, dass man davon ausgeht, dass der Einsatz der Mikrowelle eine immer größere Rolle beim Erwärmen von Bauteilen

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oder Produkten spielen wird. Ein Indiz hierfür ist, dass die Arbeitsgruppe im Zeitraum von 2003 bis 2006 von sechs auf 14 Personen gewachsen ist.

4.3.2  S  teuerungskomponenten auf der Basis von Carbon-Nano-Tubes Technischer Gegenstand des im Rahmen des Projektes begleiteten Transfervorhabens am „Fraunhofer Institut für Silicatforschung“ in Würzburg sind Aktuatoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT), als Projektkürzel auch benannt als „CarNAk“ (Carbon-Nanotube-Aktuatoren). Der Arbeitstitel des begleiteten Vorhabens lautete „Entwicklung von Aktuator-Systemen auf der Basis von Kohlenstoff-Nano-Tubes“. CNT sind eine Kohlenstoff-Modifikation, in der sich Kohlenstoff-Atome zu nanoskopisch kleinen röhrenförmigen Gebilden zusammengefügt haben. In ihrer einfachsten Form kann man sich CNT als „aufgerollte“ Graphitebene vorstellen. Je nachdem, in welchem Winkel das aus sechseckigen Waben bestehende Netz des Graphits zur Röhre gerollt wird, entstehen dabei verschiedene Strukturen mit jeweils unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften. Im Rahmen von Forschung und industrieller Fertigung sind bis heute zahlreiche Varianten von CNT hergestellt worden. Allgemein unterscheidet man zwischen ein- und mehrwandigen, zwischen offenen oder geschlossenen Röhren (mit einem Deckel, der einem Ausschnitt aus einer Fullerenstruktur gleicht) und zwischen leeren und gefüllten Röhren (beispielsweise mit Silber, flüssigem Blei oder Edelgasen). Darüber hinaus ist eine Funktionalisierung mit verschiedenen „angebauten“ Atomen oder Molekülen möglich. Eine mögliche Konfiguration in Aktuatoren sind dünne Schichten aus CNT, sogenanntes Buckypaper. Aktuatoren (eine weit verbreitete Übertragung des Englischen actuator, im Deutschen eigentlich korrekt als Aktor zu verwenden) bezeichnen im weiten Sinne technische Elemente, die eine Eingangsgröße in eine andersartige Ausgangsgröße umwandeln. Im engeren Sinne werden darunter – vor allem in der Steuerungs- und Regelungstechnik – Komponenten verstanden, die ein Eingangssignal in mechanische Arbeit, in eine Bewegung umsetzen. Beispiele hierfür sind etwa Greifer, Ventile, Kupplungen oder auch „künstliche Muskeln“. Mikroaktuatoren finden schon heute breite Anwendung, unter anderem in der Fahrzeugtechnik und im medizinischen Bereich. Dabei werden für die Erzeugung einer mechanischen Auslenkung sehr unterschiedliche physikalische Prinzipien angewendet, die jeweils mit dem Einsatz anderer Funktionsmaterialien verbunden sind. So kennt man unter anderem elektromagnetische, elektrostatische, elektrostriktive, piezoelektrische, magnetostriktive, thermomechanische und ShapeMemory-Mikroaktuatoren. Heutige piezoelektrische Bauelemente weisen den Nachteil auf, dass zur Erzeugung vergleichsweise kleiner Ausdehnungsänderungen (die die „Bewegung erzeugen“) relativ hohe Spannungen erforderlich sind und sie aus Materialien mit einer

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hohen spezifischen Dichte gefertigt werden. Hier verspricht der Einsatz von CNT neues Entwicklungspotential, da diese hohe Dehnungen (bis 1€%), niedrige Steuerspannungen (im unteren Volt-Bereich) und eine niedrige Dichte (mit Elektrolyt im Bereich