Interviews mit Dresdner Wissenschaftlern über das Forschen in Dresden, geführt von Oliver Jungen

„Unsere Absolventen reißt man uns förmlich aus der Hand"
 

Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr. h.c. Werner A. Hufenbach

Herr Professor Hufenbach, Sie kamen schon 1993 nach Dresden. Wie war es damals?

Da war noch viel Aufbauarbeit zu leisten. Wir haben quasi mit Nichts begonnen. Entscheidend aber war: Ich fand hier kluge und engagierte Köpfe mit einem beeindruckenden Improvisationstalent vor. Darüber hinaus hatte ich das große Glück, dass das von mir an der TU Clausthal aufgebaute und hochmotivierte Team meine Vision eines ressourceneffizienten Systemleichtbaus teilte, mir geschlossen nach Dresden folgen konnte. Dies war möglich, weil die entsprechenden Fördermittel seitens der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) auch nach Dresden übertragen wurden.

Gemeinsam haben die Mitarbeiter aus Dresden und Clausthal den Aufbau des neu gegründeten Instituts mit Leidenschaft vorangetrieben. Es begann für uns eine spannende und harte Zeit, die ich aber in meinem Berufsleben nicht missen möchte. Tagsüber wurde geforscht und danach haben wir bis in die Nacht hinein die Räumlichkeiten in Eigenregie renoviert. Auch Wochenendfahrten im Auto zwischen den Hochschulstandorten mit mehr als 15 Stunden für Hin- und Rückreise waren keine Seltenheit.

Musste das ILK, das Sie schon 1994 gegründet haben, gegen Widerstände durchgesetzt werden?

In Dresden nicht, da wurden wir mit offenen Armen empfangen. Aber natürlich haben Sie auch zu kämpfen, wenn Sie neue Ideen in vorhandenen Strukturen etablieren wollen. Das gehört dazu. Ich habe schon an der TU Clausthal u. a. auf dem Gebiet der faserverstärkten Verbundwerkstoffe geforscht und dies an der TU Dresden fortgesetzt. Damals dachte man vielerorts noch, dass Textilien nur für Pullover geeignet seien. Aber wir lagen richtig: Technische Textilien sind heute ein nicht mehr wegzudenkender Baustein im modernen Leichtbau. Es ging uns allerdings nicht darum, alles auf nur einen neuen Werkstoff auszurichten. Auf die intelligente, jeweils ideale beanspruchungsgerechte Kombination der Werkstoffe kommt es bei Strukturen an. Das besagt ja auch die von mir propagierte Philosophie: Funktionsintegrativer Systemleichtbau in Multi-Material-Design.

Und Dresden ist im Leichtbau nun ganz vorne mit dabei. Warum gerade Dresden?

Dresden besaß schon zu DDR-Zeiten eine sehr hohe Materialkompetenz und galt als Knotenpunkt für eine intensive regionale und internationale Wissenschaftsvernetzung. Auch damals hatte der Standort in dieser Hinsicht schon eine Sonderstellung. Deshalb waren hier ja die erwähnten klugen Köpfe: hochmotivierte, gut ausgebildete Wissenschaftler, denen bis dahin nur die notwendigen Mittel und moderne Forschungseinrichtungen gefehlt hatten.

Konnte man im Leichtbau vielleicht sogar von der DDR lernen? Ich denke etwa an die berühmte Karosserie des Trabants aus baumwollverstärktem Phenolplast.

In der Tat, schon damals hat man oft steife Rahmengerüste mit leichten Werkstoffen beplankt, die sogar den Pferden schmeckten. Soll sagen: In dem, was da gepresst wurde, waren bereits Naturfasern verarbeitet. Aus der Not hatte man eine Tugend gemacht - und das funktionierte. Die beim Trabant verwendeten Verbundwerkstoffe wurden schon in den zwanziger Jahren entwickelt. Heute denken wir auch wieder über solche Materialien nach.

Darüber hinaus gab es in Dresden bereits zu DDR-Zeiten auch eine große Forschungseinrichtung für Leichtbau, in der Nähe des Flughafens. Nach dem Zusammenbruch der Luftfahrtforschung in den sechziger Jahren gingen die früher mit der Entwicklung von Flugzeugen beschäftigten Ingenieure oft in den Sportgerätebau: Zum Beispiel bauten sie die bekannten Dresdner Bobs und Rennschlitten. Man kann schon sagen, dass der DDR-Leichtbau mit dem Westen voll mithalten konnte, wenngleich die Beschaffung von wertvollen Kohlenstofffasern eine eigene Geschichte war.

Und das führte dann auch zum schnellen Wiederaufstieg?

Hier war eben ein eingespieltes Team beisammen: hochinnovative Wissenschaftler sowie Ingenieure für die praktische Umsetzung. Außerdem wird in der Wissenschaftsregion Dresden sehr partnerschaftlich und effizient zusammengearbeitet. Und wenn alles stimmig ist, dann kommt am Ende auch etwas Gutes heraus.

Die Zusammenarbeit funktioniert hier besonders gut?

Ja, das war damals wichtig und ist es heute noch viel mehr. Wir haben früh erkannt, dass wir gemeinsam viel erreichen können, wenn wir alle an einem Strang ziehen - und das auch noch in dieselbe Richtung. Ein Netzwerk ist gut für Innovationen und gut für die Sichtbarkeit. So wurde bereits 1993 der Materialforschungsverbund Dresden (MFD) gegründet, der allen Interessierten aus Forschung, Entwicklung und Industrie offen steht - da gehörten wir zu den ersten Mitgliedern und dieser Interessenverbund trägt heute noch Früchte.

Unter Ihrer Führung wurde aus dem ILK ein großes, renommiertes Institut mit 240 Mitarbeitern, dessen Spezialität die Komplettlösung aus einer Hand ist. Für Ihren Einsatz für die Region der Erfinder wurden Sie kürzlich vom sächsischen Ministerpräsidenten mit dem Verdienstorden des Freistaats Sachsen ausgezeichnet...

Ich habe mich über diese höchste Auszeichnung des Freistaates Sachsen sehr gefreut und bin stolz darauf, als „Neu-Sachse" diese Würdigung erfahren zu haben.

Waren Sie denn nie in Versuchung, Dresden zugunsten eines anderen Standorts zu verlassen?

Sie haben Recht; natürlich habe ich häufiger lukrative Angebote bekommen. Doch wenn man - und ich spreche hier auch für meine Familie - die Stärken und die Schönheit von Dresden erst einmal kennen und schätzen gelernt hat, ist es nicht leicht hier wegzugehen. Dresden hat das Potential, zur attraktivsten Stadt in Deutschland aufzusteigen. Neben meiner Lehr- und Forschungstätigkeit in Dresden nehme ich auch noch eine Lehrtätigkeit für modernen Leichtbau in Shanghai wahr, wo höchste Dynamik zu spüren ist. Trotzdem fühle ich mich in Dresden pudelwohl und sehe keinen Grund den Ort zu verlassen.

Der Standort Dresden hat mit seiner Exzellenzuniversität und den zahlreichen, hochkarätigen außeruniversitären Forschungseinrichtungen übrigens auch eine magische Anziehungskraft auf Studierende, wie die steigenden Anfängerzahlen zeigen: Wer hierher kommt, der ist fasziniert und wechselt nicht mehr.

Es gibt keine Nachteile?

Ein Nachteil ist es schon, dass von der einschlägigen Industrie bislang keine größeren Entwicklungszentren in Ostdeutschland angesiedelt wurden. Da muss man jedes Mal weit reisen, um Projekte zu akquirieren. Eigentlich ist die Wissenschaftsregion Dresden aber ein phantastischer Nährboden für innovative Ideen - wie die große Zahl von Ausgründungen beweist. Immerhin haben wir hier aber schon die modernsten Fabrikeinrichtungen der Welt: das BMW-Werk und das Porsche-Werk in Leipzig sowie das VW-Werk in Zwickau und einige mehr.

Ist der Leichtbau die Herstellungsweise der Zukunft? Sind wir am Ende der Eisenzeit angelangt und läuten jetzt das Carbonzeitalter ein?

Ganz so ist es nicht, auch die klassischen Werkstoffe sind innovativ und up to date. Ständig werden neue Legierungen entwickelt. Der Wettbewerb der unterschiedlichen Werkstoffe in der Wertschöpfungskette bringt den eigentlichen Fortschritt und festigt damit Deutschlands Stellung auf dem Weltmarkt bei Produkten, Prozessen und Dienstleistungen. Ich bin vom Multi-Material-Design überzeugt, also von einer intelligenten Mischbauweise: Der richtige Werkstoff an der richtigen Stelle zum richtigen Preis bei richtiger Ökologie. Der Preis ist dabei nach wie vor ein starkes Argument. Es nutzt ja nichts, dass Sie etwas Neues herstellen, es muss ja auch verkauft werden.

Die kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK) sind also nicht der eine große Zukunftswerkstoff?

Die CFK-Materialien sind bei den Zukunftswerkstoffen sicher dabei. Aber deshalb sind wir noch nicht im schwarzen Carbonzeitalter angekommen, als gäbe es sonst nichts. Sie müssen sich nur einmal die Relationen klar machen: ca. 1,5 Milliarden Tonnen Stahl werden jährlich weltweit erzeugt, aber nur ca. 40.000 Tonnen Carbonfasern. Auf diese kleine Menge hat es die Luftfahrt- und Fahrzeugindustrie abgesehen, zudem sollen davon Golf- und Tennisschläger gefertigt werden sowie leichte Fahrräder... Man sieht gleich, dass die Verfügbarkeit schnell zum Problem wird. Zur Zeit haben wir zwar genug CFK, aber nur deshalb, weil die Luftfahrt- und Autoindustrie noch zurückhaltend ist. Wenn die neuen Modelle von Airbus und Boeing durchschlagen, wird es knapp.

Aber da wird sich doch bei erhöhter Nachfrage einiges tun?

Ja, sobald man den neuen Werkstoff auf breiterer Front einsetzt, wird die CFK-Produktion anziehen und der Preis infolge der Massenproduktion fallen. Hiervon werden insbesondere leichtbausensible Fahrzeuge etwa im Bereich der Elektromobilität besonders profitieren, da Leistungssprünge bei den Batterien derzeit noch nicht erkennbar sind.

Kann der Leichtbau der Elektromobilität zum Durchbruch verhelfen?

Die Elektromobilität wird kommen, nur der Zeitpunkt ist noch nicht genau abzuschätzen. Es ist unerlässlich, dass die Fahrzeuge leichter werden. Da geht es um jedes Gramm. BMW geht da nun voran. Wir wissen noch nicht, was so ein Elektroauto kosten wird, und wann sich dies auf dem Markt durchsetzen wird, bleibt offen. Es ist weltweit ein ambitioniertes Ziel mit Pilotfunktion für weitere Fahrzeuge und andere Hersteller, die bereits in den Startlöchern stehen.

Bei der Elektromobilität ist Ihr Institut besonders wegweisend: Sie haben mit ThyssenKrupp das ultraleichte Elektroauto InEco entwickelt, einen zukunftsweisenden Prototypen.

Wir sprechen nicht von einem „Prototypen" sondern von einem „generischen Demonstratorfahrzeug", denn das ist alles dezidiert vorwettbewerblich. Dies spiegelt sich auch in unserer Verwertungsstrategie wider. Die einschlägigen Zulieferer oder großen Automobilbauer sollen sich das ansehen und sagen können: Diese oder jene Komponente wollen wir übernehmen, diesen spezifischen Werkstoff an der Stelle einsetzen, diese spezifische Fügetechnik bei dem Mischverbund anwenden.

Unser ultraleichter Viersitzer InEco mit einem Gewicht von unter 900 Kilogramm wurde nicht in einer Monocoque-Bauweise sondern in einer „Integrierenden CFK/Stahl-Mischbauweise" realisiert. Als kosteneffiziente Herstellungsverfahren von CFK-Bauteilen kommen anstelle der herkömmlichen Prepreg- und Autoklav-Verfahren nun sowohl Hochdruck-RTM als auch thermoplastbasierte Heißpressverfahren in Verbindung mit angepassten Textiltechniken zum Einsatz. Darüber hinaus kann durch die gewählte Bauweise die Anzahl der Karosseriekomponenten von ca. 300 auf ca. 60 reduziert werden. So wird man leichter und preiswerter. Wir haben auch leichte Carbon-Räder entwickelt, die den Industriestandards voll genügen. So etwas hat nicht jeder zu bieten! Und von solchen innovativen Feinheiten gibt es noch viele. Fachleute bescheinigen uns bereits heute, dass im InEco viel Zukunft drinsteckt.

Mit diesem Auto sind Sie auf Messen unterwegs. Wie kommt es an?

Bei unserem Modellauto stehen die Interessenten Schlange, eben waren wieder mehrere Automobilisten und Zulieferer hier. Auch das generische Demonstratorfahrzeug eTRUST in CFK/Aluminium-Mischbauweise, das wir in einem anderen Projekt entwickelt und in Fahrtests erfolgreich erprobt hatten, findet nach wie vor großen Zuspruch.

Wann werden solche Fahrzeuge die Entwicklungsphase hinter sich lassen und auf der Straße sichtbar werden?

Gemäß den Vorgaben der Bundesregierung sollen bis zum Jahr 2020 eine Million Elektroautos allein in Deutschland auf der Straße sein. BMW hat eine mutige strategische Entscheidung getroffen und baut nun in Leipzig. Der Start des ersten Serien-Elektrofahrzeugs i3 ist wohl Ende 2013, anschließend soll der Sportwagen i8 mit einem Plug-in-Hybridantrieb folgen. In 2014 werden Sie in diesem Bereich schon eine gewisse Vielfalt sehen, wie etwa den Smart von Daimler oder von VW den Golf und den Up. Wenn es bei BMW erfolgreich läuft, kann man davon ausgehen, dass die anderen auch alle einsteigen - und zwar massiv. Ich darf Ihnen versichern, dass man auch in der Wissenschaftsregion Dresden für die Elektromobilität stark sensibilisiert ist und auch von hier starke Impulse ausgehen werden, um Deutschland weltweit als Leitmarkt und Leitanbieter für Elektromobilität zu etablieren.

Das Recycling ist aber schon komplizierter?

Bei Mischbauweisen ist das Recycling immer ein gewisses Problem. Man muss daher schon in der Konzeptphase das spätere werkstoffgerechte Demontieren mit einplanen. Das gilt generell bei der Mischbauweise und ist für ein erfolgreiches Recycling entscheidend. Bei uns am Institut mit seinem holistischen Ansatz gehört die Wiederverwendung der Werkstoffe darum stets fest dazu. Persönlich bringe ich auf diesem Gebiet bereits einen großen Erfahrungsschatz mit, da ich viele Jahre auch an der Clausthaler Umwelttechnik-Institut GmbH (CUTEC) als Direktor des Bereiches Umweltgerechte Demontage und Reststoff-Wiederverwertung tätig war.

An welchen weiteren Zukunftsvisionen forschen und bauen Sie gerade am ILK?

Ultraleichte Fahrzeugstrukturen werden die Mobilität der Zukunft beherrschen. Insbesondere für die urbane Mobilität werden Elektrofahrzeuge in ihren unterschiedlichen Varianten eine zentrale Rolle spielen und damit auch weiterhin im Fokus der F&E-Aktivitäten am ILK stehen.
 
Stark vertreten sind auch Luftfahrt-Projekte von der Rumpfstruktur über die Kabine bis hin zum Triebwerk: Hier ist leichtes Material natürlich essentiell. Wir entwickeln zum Beispiel zusammen mit Rolls-Royce Triebwerke mit CFK-Blades, die im Betrieb deutlich leiser sind als die heutigen. Das ILK gehört übrigens zu dem starken universitären Netzwerk, das Rolls-Royce aufgebaut hat: Weltweit gibt es 28 UTCs (University Technology Centers), die Hand in Hand an nationalen und internationalen F&E-Projekten arbeiten. Für Luftfahrtanwendungen entwickeln wir auch Leichtbau-Aktuatoren in innovativer Faserverbund/Metall-Mischbauweise. Von diesen hydraulischen Stellantrieben werden in Flugzeugen sehr viele verbaut, da kann einiges an Gewicht eingespart werden. Man will ja nicht Material durch die Gegend fliegen, sondern Nutzlast.
 
Elektrofahrräder sind ebenfalls ein großes Thema bei uns, entweder in CFK-Bauweise oder in Mischbauweise. Wir haben zum Beispiel ein robustes CFK-Lastenfahrrad gebaut. Ein weiteres Feld ist der klassische Maschinenbau, der heute noch zu großen Teilen von Metallen beherrscht wird, obwohl gerade hier, wo hohe Zustellgeschwindigkeiten und Zustellbeschleunigungen erforderlich sind, viel Energie durch den Einsatz von ultraleichten CFK-Bauteilen eingespart werden könnte. Darüber hinaus beschäftigen wir uns u. a. mit Hochleistungswellen, Walzen, Getriebegehäusen und Federn in CFK-intensiver Ausführung. Auch neuartige faserverstärkte Stabilisatorflossen im Schiffbau stammen von uns und sind bereits erfolgreich im Einsatz. Ferner entwickeln wir CFK-Höchstdruckbehälter zur Energiespeicherung, bei denen die Sicherheitselektronik bereits in den Werkstoff integriert ist.
 
Wir erforschen zudem Biowerkstoffe, denn ich bin überzeugt, dass wir durch die Ressourcenknappheit nicht umhin kommen, Naturwerkstoffe stärker zu berücksichtigen. Und ich könnte hier noch einiges mehr aufzählen, etwa das Gebiet der Rehabilitations- und Medizintechnik.
 
Das Wichtige aber ist: Wir haben immer das Gesamtsystem im Blick. Wir entwickeln nicht nur das Bauteil, sondern auch den technologischen Prozess dazu. Es bringt meist wenig, wenn man eine einzelne Komponente verändert, ohne die Wechselwirkungen mit dem Gesamtsystem zu berücksichtigen. Ein Markenzeichen des ILK sind daher Leichtbaulösungen aus einer Hand: von der Werkstoffauswahl über Simulation, Konstruktion, Prototypfertigung, Qualitätssicherung, Erprobung und Recycling. Diese Durchgängigkeit ist eine erfolgreiche Dresdner Spezialität.

Wie ist das ILK denn forschungstechnisch vernetzt?

Das ILK ist Initiator und Partner von zahlreichen DFG-geförderten Grundlagen-Verbundprojekten (SFB, Transregio, Schwerpunktprogramme,...) sowie AiF-, BMBF-, BMWi- und EU-Projekten. Wir sind langjähriges Mitglied im Materialforschungsverbund Dresden e.V. (MFD) sowie Gründungsmitglied beim Automotive Cluster Ostdeutschland e.V. (ACOD). Weiterhin ist das ILK Mitglied des Kompetenzzentrums Luft- und Raumfahrttechnik Sachsen/Thüringen e.V. (LRT) und des Carbon Composites e.V. (CCeV). Auf dem Gebiet der Kunststofftechnik ist das Institut Mitglied im Wissenschaftlichen Arbeitskreis Kunststofftechnik (WAK).

Im 2007 eingerichteten Spitzentechnologie-Cluster „ECEMP - European Centre for Emerging Materials and Processes Dresden" ist das ILK Sprecher-Institut. Seit 2008 wird der Cluster im Rahmen der Sächsischen Landesexzellenzinitiative gefördert. 40 Professuren sind dort beteiligt. Wenn man alles zusammenrechnet, sind so über 2000 Materialforscher zusammengeschlossen. Das ist Power! Überall werden wir um diesen Cluster beneidet, der intensiv Naturwissenschaftler mit Ingenieuren zusammenbringt. Eine der Aufgaben des Clusters ist es, verschiedene Materialien so zu kombinieren, dass wir Mehrkomponentenwerkstoffe mit neuen Eigenschaften generieren. Auch hier liegt der Fokus insbesondere auf den effizienten Prozessen. Neue Produkte herstellen können viele, aber nur wer die effizientesten und reproduzierbarsten Herstellungsprozesse beherrscht, wird sie schließlich auch erfolgreich am Markt platzieren können.

Was wir hier in Dresden außerdem ganz besonders pflegen, sind die regionalen und osteuropäischen Netzwerke. Intensiv vernetzt ist das ILK nicht nur in Sachsen und Deutschland sondern auch mit ausgewählten Universitäten in Polen, Rumänien, Tschechien, Ukraine oder Russland. Das ist eine riesige Chance für die Dresdner Wissenschaftsregion. Wir können hier auf alte Kontakte und Netzwerke zurückgreifen, denn viele der Dresdner haben in einem dieser Länder studiert oder umgekehrt. Das ist ein Zukunftspotential, für das der Großraum Dresden in besonderer Weise prädestiniert ist. Und man darf nicht vergessen: Das sind zugleich die Zukunftsmärkte, wobei etwa Polen schon sehr weit vorangeschritten ist und Russland sicher nachziehen wird.

Und die Lehre...

...ist bei uns natürlich von ganz zentraler Bedeutung. Wir binden unsere Studierenden früh sowohl in Grundlagenforschungsprojekte als auch in anwendungsnahe Industrieprojekte ein, in denen sie manchmal auch den industriellen „Druck" hautnah erleben können. Hierbei können sie bereits wichtige Erfahrungen für das spätere Berufsleben sammeln. Die zunehmende Zahl von weiblichen Studienanfängern zeigt, dass Leichtbau auch für Ingenieurstudentinnen eine hochattraktive Studienrichtung ist. Um unsere Studierenden und Absolventen brauchen wir uns nicht zu sorgen, man reißt sie uns förmlich aus der Hand. Hier muss niemand Sorge haben, nach seinem Studium keinen Job zu finden. Und wir profitieren alle davon, denn die Studierenden von heute sind die Netzwerkknoten von morgen.

Vielen Dank für das Gespräch.
Experteninterview Prof. Hufenbach | Wirtschafts- und Wissenschaftsstandort Dresden

Exzellenz als Prinzip

Dresdens Erfolg beruht auf den Schlüsseltechnologien Mikroelektronik, Informations- und Kommunikationstechnologie, Neue Werkstoffe, Photovoltaik und Nanotechnologie, Life Sciences und Biotechnologie. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit von Unternehmen und Forschungseinrichtungen bringt Dresden voran.