• 7. Erfahrungen mit Kooperationsprojekten im Rahmen der europäischen Forschungs- und Technologiepolitik
  
  • 7.1 Das Kooperationsprojekt zur Herstellung moderner Industriefasern aus der Zellulose
  • 7.2. Das Kooperationsprojekt zur Herstellung von Beschichtungsanlagen im Bereich Vakuumtechnik

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7. Erfahrungen mit Kooperationsprojekten im Rahmen der europäischen Forschungs- und Technologiepolitik

7.1 Das Kooperationsprojekt zur Herstellung moderner Industriefasern aus der Zellulose

Ziel des Projektes „ Biotransformation of Cellulose and its potential industrial application" war die Optimalisierung der Herstellung moderner Industriefasern und anderer Produkte aus der Zelluloseproduktion. Das Projekt wurde gemeinsam von Instituten aus Polen und Ungarn und dem Fraunhofer-lnstitut für Angewandte Polymerforschung in Teltow bearbeitet. Koordiniert wurde es vom Fraunhofer-lnstitut. [Fn. 2: Die Fraunhofer Gesellschaft ist die führende Trägerorganisation für Einrichtungen der angewandten Forschung in Deutschland. Sie betreibt Vertragsforschung für die Industrie, für Dienstleistungsunternehmen und die öffentliche Hand. Das südwestlich von Berlin in Teltow gelegene Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung wurde 1992 gegründet und hatte solche Gruppen aus dem früheren Institut für Polymerchemie der ehemaligen Akademie der Wissenschaften der DDR übernommen, die bereits auf Gebieten der angewandten Forschung tätig waren. Im Institut sind ca. 80 Chemiker, Physiker und technische Mitarbeiter angestellt. Allgemeine Zielrichtung der Arbeiten des Fraunhofer Instituts sind Beiträge zur Verringerung der Umweltbelastung bei der Herstellung und Verarbeitung von Polymerprodukten bzw. die Nutzung von Polymerprodukten für den Umweltschutz. Eine international relevante Aufgabe ist die Verringerung der Umweltbelastung bei der Herstellung von Celluloseregeneratfasern. Die Hauptmenge dieser Fasern mit einer Weltproduktion von jährlich ca. 3 Mill. t wird nach dem Viskoseverfahren hergestellt, das neben verschiedenen Vorteilen wegen der Emission von Schwefelverbindungen im Abgas umwelttechnische Nachteile hat.] Die Initiative ging vom Institut für Chemiefasern in Lodz/Polen aus, das beim Fraunhofer-lnstitut in Teltow, mit dem bereits auf einer Tagung Kontakte geknüpft worden waren, um Zusammenarbeit anfragte.

Ausgangspunkt für das Projekt bildete eine Erkenntnis am Institut für Chemiefasern in Lodz. Es sei durch eine neue enzymatische Behandlung

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von Zellstoff möglich, hatten die Forscher unter Führung von Prof. Struszczyk erkannt, die Eigenschaften der Cellulose so zu verändern, daß diese behandelte Cellulose in kalter Natronlauge löslich wird und daß diese Celluloselösungen im Prinzip zur Herstellung von Celluloseregeneratfasern geeignet sind. Für diesen Zweck der Enzymbehandlung von Zellstoff hatte sich ein Celluloseenzym, das aus einem Pilzstamm von Aspergillus Niger des Instituts für Technische Biochemie der Technischen Hochschule Lodz gewonnen wurde, als besonders geeignet erwiesen.

Als weitere Partner wurden Prof. Galas vom Institut für Technische Biochemie der Technischen Hochschule Lodz, Prof. Rusznak vom Bereich organisch-chemische Technologie der Technischen Universität Budapest sowie Dr. Skoracki vom Chemiefaserbetrieb Wistorn in Tomazsow/Polen gewonnen.

Vereinbart wurde, bei der Europäischen Gemeinschaft in Brüssel einen Antrag für ein COPERNICUS-Projekt für den Sektor Fertigung, Herstellung und Verarbeitung von Werkstoffen einzureichen. Das Projekt wurde bewilligt und hatte eine Laufzeit vom Januar 1995 bis Dezember 1996. Entsprechend dem Projektantrag war die Gruppe vom Institut für Technische Biochemie der Technischen Hochschule Lodz zuständig für die Herstellung der erforderlichen Enzymchargen und die Optimierung des Enzymherstellungsprozesses einschließlich der Untersuchung des Einflusses der Prozeßparameter auf Ausbeute und Zusammensetzung. Dr. Skoracki vom Chemiefaserbetrieb Wistom unterstützte die Arbeiten zur Enzymherstellung durch die Bereitstellung von Hilfsmaterial. Die Gruppe vom Institut für Chemiefasern in Lodz bearbeitete die Behandlung von Zellstoff mit Enzym und die Verformung von enzymbehandelter Cellulose zu Fasern und anderen Formgebilden. Die Gruppe der Technischen Uni-

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versität Budapest untersuchte die Wirkung einer Enzymbehandlung von Zellstoff auf die Herstellung einiger Cellulosederivate.

Das Fraunhofer-lnstitut war zuständig für die strukturelle Charakterisierung der enzymbehandelten Celluloseproben.

Für die Arbeitsberatungen wurde die englische Sprache gewählt, die auch für die Anfertigung der Berichte an die EU vorgeschrieben war. Da neben einem Abschlußbericht, Jahres- und Halbjahresberichte an die EU erforderlich waren, wurden die Arbeitsberatungen diesem Rhythmus angepaßt, und jedes halbe Jahr haben sich die an der Projektbearbeitung beteiligten Wissenschaftler abwechselnd in den verschiedenen Instituten getroffen.

Hierbei wurde von jeder an der Projektbearbeitung beteiligten Gruppe ein mündlicher Bericht über die im Halbjahr erzielten Ergebnisse vorgetragen, der anschließend diskutiert wurde. Auf Basis der erzielten Ergebnisse und unter Berücksichtigung der geplanten Zielstellung wurden im zweiten Teil der Beratung dann die Aufgaben der einzelnen Partner für das nächste Halbjahr abgestimmt. Die Zusammenkunft wurde auch genutzt, um bei Besichtigungen und Diskussionen vor Ort, die Arbeitsmöglichkeiten des jeweiligen Gastgebers kennenzulernen. Da für die Berichte keine feste Form vorgeschrieben war, stellte jeder Partner die Ergebnisse seiner Arbeit zusammen und schickte sie an das Fraunhofer-lnstitut als Koordinator. Von dort wurden die wesentlichen Ergebnisse für den Bericht an die EU zusammengefaßt und die Berichte der einzelnen Institute als Anlagen beigefügt. Der Abschluß der Verträge mit der EU und mit den Partnern erfolgte durch die Zentralverwaltung der Fraunhofer-Gesellschaft, die auch für die Abwicklung des Projektes verantwortlich war.

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Folgende Punkte wurden von den Kooperationspartnern als problematisch und verbesserungsbedürftig dargestellt:

• Die Überweisung der finanziellen Mittel für das Projekt erfolgte von der EU aus Brüssel teilweise mit Verspätung.

• Die Regelung, wonach nicht-universitäre Einrichtungen wie die Institute der Fraunhofer-Gesellschaft nur 50 % der für die Projektbearbeitung erforderlichen Kosten von der EU erstattet bekommen, wirkte sich ebenfalls nachteilig aus.

• Die Gesamtkosten des Projektes betrugen 380.000 ECU, die EU finanzierte 200.000 ECU. Der Vertreter von der Technischen Universität Lodz berichtete, daß den Projektteilnehmern Kosten in unterschiedlicher Höhe entstanden und die EU den Projektpartnern Zuschüsse in unterschiedlicher Höhe bewilligte. Er hoffe, daß in Zukunft sowohl die Kosten als auch die Zuschüsse der EU etwas gleichmäßiger aufgeteilt werden würden.

• Problematisch für den Koordinator des Projektes wirkte sich der zusätzliche Arbeitsaufwand aus, weil sich nicht alle Partner pünktlich an die abgesprochenen Termine für die Berichterstattung an die EU gehalten hatten.

Das Hauptziel wurde nach Darstellung des Vertreters des deutschen Kooperationspartners erreicht: die Erarbeitung hervorragender Bedingungen für die Realisierung der Biosynthese. Es wurde der Stamm des Pilzes Aspergillus Niger Ibertinti 90 herauskristallisiert, da sich dieser Pilz zur Biotransformation der Zellulose eignet. Auf diese wurde ein Produkt geschaffen, das sich in Natronlauge auflösen läßt. Es wurden wesentliche Erkenntnisfortschritte erzielt hinsichtlich der optimalen Gestaltung der En-

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zymherstellung, der durch Behandlung mit cellulolytischen Enzymen verursachten Strukturveränderungen von Cellulose und der möglichen Nutzung einer Enzymbehandlung von Zellstoff bei der Herstellung von Celluloseprodukten. Gezeigt wurde, wie durch die Anwendung biotechnologischer Verfahrensschritte bei der Zellstoffverarbeitung der Verfahrensablauf bzw. die Produkteigenschaften positiv beeinflußt und der Umweltschutz verbessert werden können.

Die Ergebnisse des Projekts bildeten die Grundlage für mehrere Patentanmeldungen, Veröffentlichungen und wissenschaftliche Vorträge.

Die unterschiedlichen Erfahrungen der verschiedenen Arbeitsgruppen sowie die offene und kritische Diskussion bei den Arbeitsberatungen hatten zur erfolgreichen Projektbearbeitung wesentlich beigetragen. Aus der Sicht des Projektkoordinators war die gemeinsame Bearbeitung des Projekts für alle Beteiligten nützlich. Sie trug dazu bei, daß zwischen einigen Instituten auch nach Abschluß des Projekts die Zusammenarbeit fortgeführt wird.

7.2. Das Kooperationsprojekt zur Herstellung von Beschichtungsanlagen im Bereich Vakuumtechnik

Das Ziel des EU-Projektes „ Low temperature PVD of low friction coatings for machine elements", das mit Förderung durch das EU-Programm COPERNICUS vom Januar 1995 bis zum Januar 1997 über einen Zeitraum von zwei Jahren lief, war die Herstellung von Verschleißschutzschichten auf konkreten industriellen Bauteilen. Die Anforderungen an solche Verschleißschutzschichten sind aus anwendungstechnischer Sicht sehr komplex. So müssen solche Schichten unter anderem gekennzeichnet sein durch Eigenschaften wie hohe Härte, sehr gute Haftung, einem

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niedrigen Reibungskoeffizienten, Schichtdicken im Mikrometerbereich und einer hohen Beständigkeit gegenüber Abrasion, Oxidation und Korrosion.

Schichten, die ausgehend vom damaligen und auch noch heutigem technischen Erkenntnisstand diese Anforderungen erfüllen können, sind:

diamantähnliche Kohlenstoffschichten, auch DLC-Schichten genannt, metallhaltige Kohlenstoffschichten, abgekürzt Me-C:H - Schichten, stickstoffhaltige Kohlenstoffschichten, CNx- Schichten. Diese Schichttypen können bei niedrigen Abscheidetemperaturen unter anderem mit folgenden Verfahren hergestellt werden: Vakuumbogenverdampfung (gefiltert und ungefiltert), Magnetronsputtern (DC und RF), CVD-Verfahren (MW und ECR), RF-Plasmajet-Abscheidung.

Die genannten Verfahren standen den beteiligten Verbundpartnern zur Verfügung und sollten hinsichtlich ihrer Eignung zur Abscheidung solcher Verschleißschutzschichten getestet werden.

Am Projekt beteiligten sich drei Länder: die Republik Polen, die Tschechische Republik und die Bundesrepublik Deutschland. Dabei handelte es sich

• auf polnischer Seite um die Technische Universität Koszalin, deren Abteilung Materialwissenschaften und Technologie umfangreiche Erfahrungen auf dem Gebiet der Dünnschichttechnologie besitzt,

• das 1991 gegründete Technologie-Transferzentrum Koszalin (TTC),

• die polnische Firma TEPRO aus Koszalin, die seit über dreißig Jahren vakuumtechnische Anlagen und Komponenten herstellt,

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• auf tschechischer Seite das Institut für Physik der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik aus Prag, das seit Jahrzehnten auf dem Gebiet der Erforschung dünner Schichten tätig ist,

• und auf deutscher Seite die VTD VAKUUMTECHNIK DRESDEN GmbH, die auch als Projektkoordinator wirkte. VTD hat langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der Vakuumtechnik und Dünnschichttechnologie.

Um einen Eindruck von der Anlagentechnik zu vermitteln, die in diesem Industriezweig eingesetzt wird, wurden zwei Beschichtungsanlagen aus der Produktpalette von VTD vorgestellt. Bei der ersten Anlage handelt es sich um eine DREVA 450, einer Hochvakuum-Beschichtungsanlage für die Forschung bzw. den Laborbetrieb. Bei der zweiten Anlage handelt es sich um eine Metallisierungsanlage, die u.a. in der Automobilindustrie sowie zur Metallisierung von dekorativen und funktionalen Gebrauchsartikeln Anwendung findet. Die Metallisierungsanlage mit über 2000mm Arbeitskammerdurchmesser kann z.B. zum Bedampfen von Autoscheinwerfern mit Aluminium genutzt werden.

Der Grundaufbau bei diesen PVD-Beschichtungsanlagen ist immer gleich. Sie bestehen aus einer Arbeitskammer und einem Pumpsystem, mit dem ein Hochvakuum von mindestens 10^-4 mbar erzeugt wird. Nach Erreichen dieses Druckes wird dann die gewünschte Schicht oder das gewünschte Schichtsystem aus verschiedenen Verdampfungsquellen aufgedampft.

Bereits lange vor Projektbeginn bestanden wissenschaftliche und zum Teil kommerzielle Beziehungen zwischen den Partnern. Begonnen hat die Zusammenarbeit zwischen dem damaligen VEB HOCHVAKUUM

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DRESDEN (HVD), dem führenden Betrieb der Vakuumtechnik im osteuropäischen Wirtschaftsgebiet, und der polnischen Firma TEPRO im Jahre 1971. TEPRO lieferte in der DDR-Zeit vakuumtechnische Komponenten an HVD. Diese kommerziellen Beziehungen blieben auch bei VTD bis heute erhalten. Über die Verbindung zu TEPRO entwickelte sich auch die Zusammenarbeit mit der TU Koszalin. Die Kooperation vollzog sich hier ab 1990 auf wissenschaftlicher Ebene, besonders auf dem Gebiet der Hartstoffbeschichtung sowie durch die gemeinsame Teilnahme an Tagungen und Konferenzen. Der dritte polnische Partner - TTC - wurde 1991 gegründet. Da es sich bei der Firma um eine Ausgründung von Forschern aus der Universität handelt, bestehen zu den Mitarbeitern auch hier schon über längere Zeit Beziehungen.

Grundlage für die Integration des tschechischen Partners waren langjährige wissenschaftliche Beziehungen zwischen der TU Koszalin und der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik in Prag. Im Rahmen der Projekterarbeitung entwickelte sich dann auch eine intensive Zusammenarbeit zwischen VTD und dem Institut für Physik in Prag.

Es gab eine Hauptdreiecksbeziehung zwischen der TU Koszalin, dem Institut für Physik aus Prag und VTD. Die beiden anderen polnischen Partner waren ebenfalls voll ins Projekt integriert. Ihre Hauptaufgabe bestand aber in der Schaffung der technischen und technologischen Voraussetzungen für die Durchführung der Beschichtungen an der TU Koszalin.

Bei der wissenschaftlichen Herangehensweise hat sich das folgende Konzept sehr gut bewährt:

Es wurden drei Meilensteine festgelegt, wobei das Ziel des ersten die Erarbeitung der grundlegenden technologischen Parameter und Bedingun-

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gen für die Abscheidung der verschiedenen Schichtypen war. Der zweite Meilenstein beinhaltete die Abscheidung der Schichten auf flache Substrate, einschließlich der Optimierung der Schichteigenschaften. Der letzte Meilenstein hatte dann das Ziel der Beschichtung der Kugellager vom Typ 6203 und deren Tests unter industrienahen Einsatzbedingungen.

In der Laufzeit des Projektes wurden 6 Projekttreffen - 3 pro Jahr - durchgeführt. Die Orte der Treffen wechselten dabei kontinuierlich und bei dem jeweiligen Veranstalter konnten an den Versuchsanlagen anstehende Probleme diskutiert und die weitere Vorgehensweise festgelegt werden. Um eine Vergleichbarkeit der erzielten Ergebnisse der Partner untereinander zu gewährleisten, wurden die beschichteten Proben im Ringtausch getestet und die Resultate gegenübergestellt.

Aus der Sicht des Projektkoordinators wurde selbstkritisch angemerkt, daß die zweimalige Veränderung in der Projektleitung, bedingt durch Personalveränderungen, zwar keine gravierenden Probleme gebracht habe, diese Fluktuation aber immer eine Rhythmusstörung in der Arbeit bewirkt habe. Der von der EU vorgegebene organisatorische und rechtliche Rahmen des Projektes, wonach nur der Koordinator mit der EU verhandelt, habe sich aus der Sicht der Projektteilnehmer hingegen eindeutig bewährt. Damit werden Doppelaktivitäten und die Verschleppung von Problemen vermieden.

Als äußerst effektiv und schnell habe sich am Projektende die Möglichkeit der Kommunikation über Internet erwiesen. Aus Sicht des Projektkoordinators ist dies eine unabdingbare Voraussetzung für erfolgreiche zukünftige Projekte.

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Ein Schwerpunkt der Projektführung lag in der Erarbeitung und Umsetzung eines Konzeptes zur Vermarktung der Resultate. Im einzelnen beinhaltete der Plan folgende Arbeitsschritte:

• Präsentation der wissenschaftlichen Ergebnisse auf Tagungen, Kongressen und durch Publikation in wissenschaftlichen Zeitschriften,

• Ermittlung der Einsatzgebiete für die beschichteten Kugellager, Kontaktaufnahme zu potentiellen Kugellagerherstellern und Präsentation der erreichten Resultate,

• Abschätzung des Bedarfs in den einzelnen Ländern,

• Probenbeschichtungen für potentielle Kunden,

• Erarbeitung eines Konzeptes für eine Kleinserienfertigung.

Zur Umsetzung des Marketingplanes gab es insgesamt 11 Präsentationen bzw. Publikationen auf internationalen Tagungen und Kongressen. So wurden die erzielten wissenschaftlichen Ergebnisse unter anderem in San Diego (USA), Yokohama (Japan) und Salamanca (Spanien) vorgestellt. Von Seiten der EU gab es dafür eine großzügige Unterstützung. Besonders den osteuropäischen Ländern wird damit die Kontaktaufnahme zu anderen wissenschaftlichen Einrichtungen bzw. Firmen erleichtert.

Durch die positiven Testergebnisse der Kugellager im Trockenlauf, d.h. bei einem Einsatz ohne Schmiermittel - eröffneten sich zusätzliche Applikationsfelder für den Einsatz der entwickelten Schichten. So liegen aus derzeitiger Sicht die industriellen Haupteinsatzgebiete in der Medizin- und Lebensmitteltechnik, der Mikroelektronikfertigung, bei Hoch- und Tieftemperaturanwendungen und in der Vakuumtechnik selbst.

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Zum Ende der Laufzeit des Projektes wurden in Polen und in der Bundesrepublik namhafte Kugellagerproduzenten angesprochen und die erzielten Ergebnisse des Projektes vorgestellt. Resultierend aus diesen Kontakten konnten erste Bedarfsabschätzungen durchgeführt werden. Während sich für den polnischen Markt ein jährlicher Bedarf von ca. 5.000 Stück abzeichnet, lassen sich bei Einhaltung einer unteren Preisgrenze in der BRD einige 100.000 Stück absetzen.

Ausgehend von dieser Erkenntnis wurde zusätzlich zum vorgesehenen Arbeitsprogramm eine Analyse der zu erwartenden Beschichtungskosten für die Kugellager durchgeführt. Im Ergebnis dieser Untersuchungen wurde ein Beschichtungspreis von ca. 10 DM pro Lager ermittelt. Dieser relativ hohe Beschichtungspreis wird im wesentlichen durch die Beschichtungskosten der Kugeln bestimmt. Hier ist eine deutliche Kosten Verringerung durch die Beschichtung der Kugeln als Schüttgut möglich. Aufgrund des derzeitigen Preises zeichnen sich die bereits erwähnten Applikationsbereiche mit extremen Anforderungen, d.h. beim Einsatz ohne Schmiermittel, ab.

Im Rahmen der Gespräche bei den potentiellen Kunden wurden Bemusterungen vereinbart, die kurz darauf durchgeführt wurden. Nach technologischen Anpassungsarbeiten befinden sich diese Muster in der Testung bei den Kunden. An der Vermarktung der Projektergebnisse wird weiter gearbeitet.

Bei der finanziellen Abrechnung des Verbundes gab es im Projektverlauf keine größeren Schwierigkeiten. Die Mittelanforderungen wurden zügig bearbeitet, und innerhalb von 8 Wochen standen die Gelder zur Verfü-

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gung. Hier war wiederum die bereits erwähnte Tatsache, daß nur der Koordinator Partner der EU ist, von Vorteil.

Kleinere Mißverständnisse gab es zu Beginn des Projektes bei der Ermittlung der Gemeinkosten, die für die Zukunft eine ausführliche Erläuterung dieser Abrechnungsposition sinnvoll erscheinen lassen. Eine gewisse Problematik stellten bei der Abrechnung auch die schwankenden Wechselkurse der osteuropäischen Währungen dar.

Aus der Sicht des Projektkoordinators sollten bei zukünftigen Projekten einige besondere Punkte berücksichtigt werden:

• Bei der Vielzahl der Förderprogramme mit ähnlichen thematischen Grundrichtungen bestehe die Gefahr einer Parallelforschung und damit Parallelförderung. Hier sollte eine übersichtlichere Gestaltung und bessere Abstimmung zukünftiger Programme untereinander vorgenommen werden.

• Es müßte über eine Quote bezüglich des Einsatzes von Jungwissenschaftlern in solchen Projekten nachgedacht werden, da besonders in den osteuropäischen Staaten die Jugend für die wissenschaftliche Forschung gewonnen werden soll.

• Als eine wichtige Kommunikationstechnologie sollte bei zukünftigen Projekten das Internet Pflicht sein.

• Die erwähnten Probleme bei der finanziellen Abwicklung (Definition der Gemeinkosten, Wechselkursschwankungen) müßten überdacht werden.

Insgesamt wurde die Zusammenarbeit von den Projektpartnern als sehr erfolgreich und nützlich bezeichnet, was sich auch schon daran zeigt, daß bereits konkrete Planungen für weitere gemeinsame Aktivitäten existieren.