Mikrosystemtechnik in Bayern

Beitrag von Dr. Elisabeth Reese und Dr. Bernhard Ruf, VDI/VDE-IT GmbH, Geschäftsstelle München

Das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie fördert bereits seit Ende der 1990er Jahre FuE-Projekte der Mikrosystemtechnik. Im folgenden Betrag wird aufgezeigt, was Bayern als Produktionsstandort auszeichnet und wie der Freistaat Unternehmen und Forschungseinrichtungen bei der Entwicklung von Innovationen unterstützt.

Verbundprojekte von vorwiegend mittelständischen Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit Sitz in Bayern erhalten bei angemessener Eigenbeteiligung eine Zuwendung für die Durchführung innovativer Technologieentwicklungen, die eine signifikante Verwertungsperspektive in und für den Freistaat erwarten lassen.

Bayern zeichnet sich als Produktionsstandort zahlreicher umsatzstarker Branchen durch hohe Wachstumsraten, niedrige Arbeitslosenquoten und eine hohe industrielle FuE-Intensität aus. Zahlreiche Großunternehmen treiben die Innovation auf breiter Basis in den unterschiedlichsten Branchen voran, gemeinsam mit einem starken und ertragreichen Mittelstand.

Der Vernetzungsgrad der Unternehmen ist hoch und basiert auf teilweise langjährigen sehr stabilen Kooperations- und Geschäftsbeziehungen. Universitäre und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen tragen zum Erfolg und zur Nachhaltigkeit von Forschung, Entwicklung und Innovation bei und sichern der bayerischen Wirtschaft eine gute Position in vielen Zukunftsbranchen der Hochtechnologie sowie anhaltend hohe Exportquoten. Eine lebhafte Gründungsdynamik trägt mit zur Nachhaltigkeit der positiven Wirtschaftsbilanz des Freistaates bei.

Exzellente Forschung sowie die sich daraus entwickelnden Technologien und schließlich Produkt- und Prozessinnovationen sind der Motor der wirtschaftlichen Entwicklung.

Bayern verfügt über zahlreiche Einrichtungen der Forschung und Entwicklung, unter anderem über

• 9 staatliche Universitäten
• 17 staatliche Hochschulen für angewandte Wissenschaften
• 13 Einrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft
• 3 Großforschungseinrichtungen der Helmholtz-Gesellschaft
• 6 Forschungseinrichtungen der Leibniz-Gesellschaft
• 9 Fraunhoferinstitute/-einrichtungen
• sowie eine Reihe von nichtstaatlichen Universitäten und Hochschulen.

Grundlagenforschung und anwendungsbezogene Forschung und Entwicklung sind gleichermaßen vertreten und ermöglichen es den Industrie- und Dienstleistungsunternehmen, für ihre jeweilige FuE-Strategie geeignete Kooperationspartner in ihrer Umgebung zu finden.

Eine große Zahl junger Wissenschaftler und Ingenieure erhalten hier eine ausgezeichnete Qualifikation für den Einsatz in den Zukunftsfeldern der Hochtechnologie.

Darüber hinaus steht Unternehmen und Forschungseinrichtungen mit Sitz in Bayern eine Reihe unterschiedlicher und vielgestaltiger Maßnahmen des Freistaats zur Unterstützung im Innovationsprozess zur Verfügung. In diesem Zusammenhang ist insbesondere das FuE-Förderprogramm „Mikrosystemtechnik Bayern“ zu nennen bzw. seine thematische Fortführung als Programm „Elektronische Systeme“ (seit 2014).

Elektronische Systeme sind Schlüsselkomponenten der Digitalisierung, die sich in nahezu allen innovativen Anwendungsbereichen finden, wie z.B. der vernetzten Mobilität, der Energieversorgung und Energieeffizienz, der Kommunikationstechnologie, der Produktionstechnik bis hin zu intelligenten Assistenzsystemen und Konsumprodukten. Elektronische Systeme helfen, die Sicherheit von Automobilen zu erhöhen und deren Energieverbrauch zu reduzieren. Sie statten integrierte Systeme mit der Fähigkeit aus, ihre Umgebung wahrzunehmen und lassen sie so zu intelligenten Produkten werden.

Durch den systemintegrativen Ansatz in Verbindung mit Sensorik und Aktorik steigern sie in zunehmendem Maße die Wertschöpfung und das Innovationspotential klassischer Industriezweige wie beispielsweise des Maschinenbaus oder der Fahrzeugtechnik.

Autonome, vernetzte Systeme arbeiten eigenständig und können wesentliche Funktionalitäten sowohl für technische Prozesse (z.B. in der digitalen Produktion) als auch für das menschliche Umfeld (z.B. Gebäudeautomatisierung) bereitstellen. Sie nehmen ihre Umgebung wahr, erarbeiten kooperative Lösungen und setzen diese über Schalt- und Regelvorgänge oder eine entsprechende Aktorik um.

Erste Erfahrungen zeigen jedoch, dass neben der technischen Entwicklung vor allem die praktische Implementierung in reale Umgebungen eine große Herausforderung darstellt. Dies betrifft Themen wie den Einfluss von Störungen in rauen Umgebungen, Zuverlässigkeit, Systemkosten, aber auch die menschliche Akzeptanz und Aspekte der Mensch-Technik-Interaktion.

Der hohe Wertschöpfungsanteil hat in den vergangenen Jahren zu einem überdurchschnittlichen Marktwachstum geführt. Dieses starke Wachstum ist einerseits darauf zurückzuführen, dass elektronische Systeme in zunehmendem Maße in hochvolumige Märkte (z.B. Smartphones) vordringen konnten und andererseits auf die Tatsache, dass ihr Anteil an der Wertschöpfung unterschiedlichster Produktkategorien beträchtlich zugenommen hat.

Der Zukunftsmarkt für Mikrosystemtechnik ist insbesondere auch das sogenannte Internet der Dinge (IoT – Internet of Things). Das IoT war eines der beherrschenden Themen auf der CeBIT 2016. Eine Studie von Deloitte zeigt, dass bis zum Jahr 2020 der Markt für Geschäftskunden (B2B) im Bereich IoT allein in Deutschland ein Volumen von ca. 50 Mrd. EUR erreichen wird. Die wesentliche Grundvoraussetzung hierfür sind smarte innovative Systeme mit vernetzten integrierten Sensoren auf Basis von Mikrosystemtechnik und Mikroelektronik. Ohne diese essentiellen Hardwarekomponenten wären die dazugehörigen Innovationen in Software und Businessmodellen nicht möglich.

Bayerische Unternehmen mit ihrer starken Technologieorientierung und der ausgeprägten mittelständischen Struktur sind sehr gut auf diesem Markt positioniert. Insbesondere der systemintegrative Ansatz wird durch die regionale Vernetzung der Unternehmen mit Technologiepartnern sowie durch die enge Anbindung an Zielmärkte mit großer bayerischer Beteiligung unterstützt, wie dem Automobilbau und dem Maschinenbau. Damit haben bayerische Unternehmen vor allem im Bereich der kundenspezifischen Systemlösungen ein hohes Wertschöpfungspotential.

Die genannten Technologie- und Markttrends bilden den Hintergrund für die bayerische Technologieförderung. Ziel der Förderung ist es, die bayerischen Unternehmen bei der Vorbereitung auf die hart umkämpften zukünftigen Märkte und globalen Technologietrends möglichst gut zu unterstützen. Dabei sind die spezifische Struktur der bayerischen Wirtschaft und deren regionale Vernetzung zu berücksichtigen. Für die mittelständischen Unternehmen stehen vor allem anwendungsspezifische Lösungen im Vordergrund.

In den Branchen, die in Bayern stark vertreten sind, lassen sich hier unter Ausnutzung der regionalen Vernetzung die größten Hebelwirkungen erreichen. Dies betrifft beispielsweise die Automobilbranche, die Automatisierungstechnik, den Maschinenbau, die Logistik und die Produktionstechnik. Das Förderprogramm des Bayerischen Wirtschaftsministeriums ermöglicht es den Unternehmen, die dazu erforderliche FuE-Kapazität bereitzuhalten und geeignete Kooperationsstrukturen aufzubauen.

Erstmals erschienen in: TiB Ausgabe 2017 September/Oktober