H.-J. Warnecke· H.-J. Bullinger (Hrsg.) Kunstsruck Innovation ONLINE LIBRARY Engineering Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH http://www.springer.de/eng ine-de/ Hans-Jiirgen Warnecke· Hans-J6rg Bullinger (Hrsg.) Kunststuck Innovation Praxisbeispiele aus der Fraunhofer-Gesellschaft Mit 77 Abbildungen, davon 31 in Farbe Springer PROF. DR.-rnG. HANS-JURGEN WARNECKE Dr. h.c. mult. Dr.-Ing. E.h. UNIV.-PROF. DR.-rnG. HABIL. HANS-JORG BULLINGER Prof. e.h. Dr. h.c. Fraunhofer-Gesellschaft Leonrodstr. 54 80636 MUnchen ISBN 978-3-642-62882-5 Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einheitsaufnahme Kunststiick Innovation : Praxisbeispiele aus der Fraunhofer-Gesellschaft / Hrsg.: Hans-Jiirgen Warnecke ; Hans-Jorg Bullinger. -Berlin; Heidelberg ; New York; Hongkong ; London ; Mailand , Paris, Tokio : Springer, 2003 ISBN 978-3-642-62882-5 ISBN 978-3-642-55634-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-55634-0 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere die der Ubersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfăltigung auf anderen Wegen und der Spei cherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbe halten. Eine Vervielfăltigung 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 zulăssig. Sie ist grund sătzlich vergutungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urhe berrechtsgesetzes. http://www.springer.de © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2003 Die Wiedergabe von Gebrauchsnarnen, Handelsnarnen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Narnen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wăren und daher von jedermann benutzt werden diirften. Satz: Reproduktionsfertige Vorlage der Autoren Einband: deblik, Berlin SPIN: 10886131 62/3020 gm - 5 4 3 2 1 O Vorwort "Die Fiihigkeit zur Innovation entscheidet iiber unser Schicksal", mahnte im April 1997 der damalige Bundesprasident Roman Herzog in seiner beriihmt gewordenen Rede "Aufbruch ins 21. Jahrhundert". Fiinf Jahre spater wird immer noch dariiber debattiert, wie wir diese Fahigkeit zuriickgewinnen k6nnen. Der Ruck, den Herzog forderte, ist nicht so leicht auszul6sen, denn dazu miissten viele gemeinsam und gleichzeitig an einem Strang ziehen. Sind wir zu trage, zu unbeweglich geworden? Festgefahren? Sind wir in eine Institutionenmatrix verstrickt, die jeden kleinen Aufbruch abbremst? Brauchen wir ein schockartiges Erlebnis, urn aufzuwachen? Reichen anhaltend schwache Wirt schaftsdaten und wiederholt schlechtes Abschneiden bei intemationalen Verglei chen wie der PISA-Studie nicht aus? Das Wiedererstarken der deutschen Automobilindustrie nach dem Schock der MIT-Studie in den 90er-Jahren zeigt, dass es m6glich ist, sich wieder an die Welt spitze zu setzen. Nicht durch ein bloBes Hinterherrennen, sondem durch ein Uber holen auf neuen Wegen. Den "Vorsprung durch Technik" erreicht aber nur der, der neue Ideen hat und sie konsequent umsetzt. Neues wagen bedeutet immer auch, sich in ein Abenteuer stiirzen. Innovations prozesse sind mit Risiken, die man berechnen kann, aber auch mit Unsicherheiten verbunden, die nicht kalkulierbar sind. Die Chancen zu scheitem, sind nicht ge ring. Wenn Innovation gliickt, erscheint das haufig als "Kunststiick". Es ist aber ei ne Kunst, die man erlemen kann. Neben Phantasie und Mut geh6rt auch K6nnen dazu, urn Neues in die Welt zu bringen. Wenn das Neue da ist, verbliifft es. In die sem Punkt ist die Innovation dem Kunstwerk ahnlich. Auch Kiinstler, Artisten und Magier sind nur erfolgreich, wenn sie eine iiberraschende Idee mit perfekter Um setzung verbinden. Forscher und Entwickler stehen unter demselben Zwang, stan dig neue Ideen hervorzuzaubem, nur soUten sie sich nicht mit Illusionen zufrieden geben, sondem reale Produkte entwickeln. Dieses Buch ist keine wissenschaftliche Abhandlung iiber Innovation, sondem Riickblick, Bilanz und Ausblick vieler Fiihrungskrafte der Fraunhofer-GeseU schaft. Die Fraunhofer-Institute wirken seit Jahrzehnten als Motor fur Innovatio nen und Technologietransfer. Diese langjahrige Erfahrung und das implizite Wis sen der Fraunhofer-Institutsleiter mit Innovationsprozessen soU auch fur andere zuganglich werden. Innovationsprozesse sind ganz entscheidend von Personen gepragt. In diesen Jahren treten eine gauze Reihe von Fraunhofer-Institutsleitem in den Ruhestand, die iiber Jahrzehnte die angewandte Forschung in Deutschland entscheidend mit gepragt haben. Der Generationswechsel driickt sich auch im Prasidentenwechsel aus. Der richtige Zeitpunkt, urn die Erfahrung der "alten Garde" abzufragen, und VI Vorwort ein guter Anlass, urn die Vorstellungen der weiterhin aktiven Institutsleiter einzu sammeln. Insofem treffen sich in diesem Buch Vergangenheit und Gegenwart der Fraunhofer-Gesellschaft mit dem Ziel, Gedanken fur die Gestaltung der Zukunft zu entwickeln. Wir bedanken uns bei den Autoren, dass sie sich die Miihe gemacht haben, zu satzlich zu ihren vie len Fachbeitragen auch noch damber nachzudenken, wie sich Innovationen in ihrem Arbeitsfeld entwickelt haben. Vor all em aber bedanken wir uns bei ihnen, dass sie bereit waren, sich yom wissenschaftlichen Schreiben zu 10- sen und ihre Reflexionen, Einsichten und Schlussfolgerungen auf wenigen Seiten klar und leicht verstandlich zusammenzufassen. SchlieBlich gilt der Dank auch Franz Miller, dem Pressesprecher der Fraunhofer-Gesellschaft, der nicht nur Idee und Konzept fur dieses Buch entwickelte, sondem sich auch urn die nicht immer ganz einfache Umsetzung kiimmerte. Wir hoffen, dass Sie, liebe Leserinnen und Leser, mit diesem Buch interessante und spannende Einblicke erhalten in die enge und produktive Verbindung von Phantasie, Wissen und Erfahrung, die Innovationen hervorbringt. Sie werden se hen, dass Innovationen keineswegs nur aus originaren Erfindungen entstehen, son dem haufig aus einer neuen Kombination bekannter Verfahren und Technologien. 1m Ubrigen ist in Zeiten der globalen Wissensgesellschaft immer weniger die erste Idee entscheidend, sondem wem es als Erstem gelingt, daraus ein niitzliches Pro dukt zu entwickeln und in den Markt einzufuhren. Wir schenken unsere Bewunderung haufig zu sehr dem Erfinder, der als Erster den Geistesblitz harte. Dabei verandem nicht sie, sondem die Ideenmanager die Welt. Aus dem Wissen iiber die Welt die Natur neu zu erkennen und niitzliche Pro dukte zu entwickeln, das ist das Geschaft der angewandten Forschung. Aufgabe der Innovationsmanager - und als solche verstehen sich die Wissenschaftler und Ingenieure der Fraunhofer-Institute - ist es, Probleme in der Praxis zu erkennen, Ideen zur Losung zu entwickeln, in Konzepte zu gieBen, brauchbare Produkte und Verfahren fur den Markt zu entwerfen, sie zu verbessem und schlieBlich gemein sam mit einem privatwirtschaftlichen Kooperationspartner in den Markt einzu fuhren. Dabei kommt es darauf an, gute Ideen beharrlich zu verfolgen, Riickschla ge hinzunehmen, neue Wege zu finden und stets alles zu verarbeiten, was von in nen und auBen einwirkt. Was wir in Deutschland vor allem brauchen, ist ein schneller Prozess von der Ideenfindung iiber die Umsetzung im Untemehmen bis hin zur Durchsetzung am Markt. Innovative Produkte, Dienstleistungen und Ver fahren starken die Wertbewerbsrahigkeit und sichem Wohlstand und Beschafti gung. Absicht dieses Buches ist, aus dem Nachdenken iiber Innovation neue Impulse zu gewinnen. Impulse, die helfen, den Wandel aktiv zu gestalten und die Zukunft zu sichem. Miinchen, im Oktober 2002 Vorwort VII Hans-Jiirgen Warnecke Hans-J6rg Bullinger Priisident der Priisident der Fraunhofer-Gesellschaft Fraunhofer-Gesellschaft ( 1993-2002) (ab Oktober 2002) In haltsverzeich n is Innovation in Technik und Gesellschaft - Notwendigkeiten und Hemmnisse Hans-Jiirgen Warnecke ............................................................................. .. Was die Wirtschaft antreibt 11 Was wir tiber Innovationen wissen - Konturen einer Wissenswirtschaft HariolfGrupp .............................................................................................. 13 Lead-Markte und Innovationsstandorte Frieder Meyer-Krahmer .............................................................................. 23 Innovationen im Spannungsfe1d von Kreativitat und P1anung Hans-Jorg Bullinger, Karin Auernhammer .................................................. 29 Informationstechnik durchdringt alles ............................................. 35 Die Integration des Menschen in intelligente IT-Umgebungen Jose L. Encarnar;iio ..................................................................................... 37 IT-Sicherheit - Schrittmacher oder Bremse der Innovationen fUr die Informations-lWissensgesellschaft? Claudia Eckert, Heinz Thielmann ................................................................ 47 Simulation und Optimierung - Innovation durch Mathematik Ulrich Trottenberg, Johannes Linden ......................................................... 55 Erfahrungen aus der Zukunft - Logistik wird "berechenbar" Axel Kuhn ..................................................................................................... 61 Am Ende dreht es sich doch - Logistik und Innovation Michael ten Hompel ..................................................................................... 71 Software a1s Ingenieurprodukt Dieter Rombach ........................................................................................... 75 X Inhaltsverzeichnis Mikroelektronik wird allgegenwartig 83 Ubiquitous Wearable Microsystems - AIlgegenwiirtige Elektronik Herbert Reichl ............................................................................................. 85 Beethoven aus dem Siliziumchip - MP3 gibt der Unterhaltungselektronik neue Impulse Heinz Gerhauser .......................................................................................... 93 Licht fUr aIle FiiIle - Die weiBe Leuchtdiode Gunter Weimann .......................................................................................... 101 Neue Materialien, neue Produkte ....................................................... 105 Forschung mit Biss - Dentale Restauration mit ORMOCER®en Gerd Muller .................................................................................................. 107 Metallschiiume - Mehr als ein leichter Traum Hans-Dieter Kunze ...................................................................................... 113 Alte Materialien - Neue Strukturen: Quantenkaskadenlaser & Co. Elmar Wagner .............................................................................................. 119 Moderne Beschichtungen veredeln Massenprodukte Gunter Brauer ............................................................................................. 125 Technologiesprunge und Paradigmenwechsel l31 Soiarzellen - Vom Weltall aufs Hausdach Joachim Luther, Gerhard Willeke ................................................................. 133 Diodenlaser im Zeitalter des Photons Reinhart Poprawe, Axel Bauer .. ............................................ ...................... 141 Optik - Neuere Entwicklungen der Photonik Wolfgang Karthe .......................................................................................... 149 Parallelkinematiken - Maschinen der anderen Art Reimund Neugebauer .................................................................................. 155 Durchsetzung und MarkteinfUhrung ................................................. 163 Kleben - Eine Fiigetechnik setzt sich durch Otto-Diedrich Hennemann, Andreas Groft .................................................. 165 Inhaltsverzeichnis XI Niedrigenergiehauser - Vom Exoten zum Standard Karl Gertis ................................................................................................... 173 Laser schweiBen bisher nicht schweiBbare Stahle Eckhard Beyer ............................................................................................. 179 Risspriifmolche - Nonplusultra der Pipeline-Inspektion Otto Alfred Barbian, Gerd Dobmann, Susanne Hoffmann 185 Airbag - Ein Prallsack macht Karriere Karl-Friedrich Ziegahn ............................................................................... 191 Weltraummiill - Schutz vor Schmutz Klaus Thoma ............................................................................................... 201 Arbeit und Gesellschaft 207 Fraktale in virtue lien Unternehmen Engelbert Westkiimper ................................................................................. 209 Vom Industrie- zum Service-Roboter - Aus Konkurrenten werden Assistenten Rolf Dieter Schrafi ...................................................................................... 219 Das Biiro - Gelost von Ort und Zeit Peter Kern, Wilhelm Bauer .......................................................................... 227 Formaldehyd & Co. - Der miihsame Weg zu schadstoffarmen Innenraumen Rainer Marutzky .......................................................................................... 235 TheoPrax® - Wie die Praxis Schulen und Hochschulen durchliiftet Peter Eyerer, Dorthe Krause ........................................................................ 241 Ruckblick und Ausblick ........................................................................ 253 Selbstverantwortung und Selbststandigkeit - Faktoren einer Innovationskultur Hans-Jiirgen Warnecke 255 Wegweiser in die Zukunft Hans-Jorg Bullinger .................................................................................... 261 Die Fraunhofer-Institute von A bis Z ........................................................... 269