Die Materialwissenschaft verbindet Chemie, Physik und Ingenieurwissenschaften zu einem interdisziplinären Feld, das sich mit Aufbau, Eigenschaften und Herstellung von Werkstoffen beschäftigt. Ziel ist es, Stoffe auf atomarer und molekularer Ebene zu verstehen – durch Analysen ihrer Zusammensetzung, Struktur sowie thermodynamischer und kinetischer Eigenschaften. Methoden wie Phasendiagramme und Diffusionsuntersuchungen helfen, Zustandsübergänge und Wechselwirkungen zu erfassen.

Dieses Wissen ermöglicht gezielte Materialentwicklungen, etwa für Mikroelektronik oder Hochleistungstechnologien. So schlägt die Disziplin eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung – ein zentrales Merkmal für Hochschulen angewandter Wissenschaften.

Ein Schlüsselfaktor ist die Zeit: Diffusions- und Reaktionsprozesse verlaufen oft langsam, ihre Effekte sind jedoch entscheidend für Stabilität und Leistungsfähigkeit von Materialien. Durch gezielte Temperaturerhöhung lassen sich Alterungsprozesse beschleunigt simulieren – ein wichtiger Beitrag zur effizienten Serienfertigung.

Materialinnovation und Nachhaltigkeit

Technologischer Fortschritt bringt ökologische Verantwortung mit sich. Seyring und Knechtel arbeiten daher im Projekt „MatInWLP“ (Material-Innovationen im Wafer-Level-Packaging) an einer nachhaltigen Weiterentwicklung der Mikrochipproduktion. Ziel ist es, elektronische Bauteile direkt auf dem Wafer – der Trägerscheibe aus Silizium – aufzubauen, statt sie in vielen Einzelschritten weltweit montieren zu müssen.

Dieses Wafer-Level-Packaging (WLP) reduziert Transportwege, Materialverbrauch und ökologische Belastungen erheblich. Zugleich eröffnet es neue Möglichkeiten durch den Einsatz von 3D-Druckverfahren. Das Projekt, gefördert von der Carl-Zeiss-Stiftung im Schwerpunktthema Ressourceneffizienz, läuft bis 2027 und wird mit 1 Million Euro unterstützt. Es bündelt technologische, ökonomische und ökologische Ambitionen – mit dem Ziel, die Produktion von Mikrochips effizienter, nachhaltiger und ressourcenschonender zu gestalten.

Fazit

Die Materialwissenschaft zeigt, dass alles in Bewegung ist – auch im scheinbar Starren. Vom atomaren Gitter bis zur globalen Lieferkette offenbart sich ein Netz aus Beziehungen, Veränderungen und Wechselwirkungen. „Panta rhei“ wird so zur Formel einer Disziplin, die Wandel nicht nur beschreibt, sondern aktiv gestaltet – für eine technologische Zukunft, die das Fließen der Materialien mit dem Fließen der Ideen verbindet.

Die TATEKU Group GmbH mit Sitz im österreichischen Klagenfurt hat sich als visionäre Investment- und Innovationsgesellschaft in der Forst- und Holzbranche positioniert. Ihr ganzheitlicher Ansatz deckt die gesamte Wertschöpfungskette ab – von klimaresistenten Aufforstungsstrategien über moderne Waldwirtschaft bis hin zu industriell vorgefertigten Holzmodulen und innovativen CO₂-Speicherlösungen.

Ein strategisch bedeutsames Geschäftsfeld der TATEKU Group ist die Herstellung von Smart Timber Products. Dazu gehören Beteiligungen an Unternehmen wie der Thüringer Holzwerke Hermsdorf GmbH, die auf Sonderlösungen im Holztragwerksbau spezialisiert ist, und der Holzwerk Naila GmbH, die sich mit dem seriellen 3D Holz-Modulbau beschäftigt und ihren Sitz in Oberfranken hat.

Hermsdorfer Brettschichtholz für Hamburgs E-Bus-Betriebshof

Für den ersten reinen E-Bus-Betriebshof in Hamburg liefern die Thüringer Holzwerke Hermsdorf GmbH rund 450 Kubikmeter Satteldachträger aus Fichten-Brettschichtholz mit einer beachtlichen Spannweite von 27 Metern. Die Kombination aus erneuerbarer Mobilität und klimafreundlicher Holzbauweise ist ein zukunftsweisendes Beispiel dafür, wie ökologisches Denken in konkrete Bauprojekte übersetzt werden kann. „Das Projekt zeigt, wie moderner Holzbau zur Mobilitäts- und Bauwende beitragen kann – sowohl funktional und nachhaltig als auch zukunftsweisend“, so Christian Warlies, Standortleiter.

Sonderlängen von bis zu 50 Metern kann das Spezialistenteam am Ostthüringer Standort fertigen. „Wir garantieren eine hohe Tragfähigkeit, maximale Spannweiten und vor allem eine wirtschaftliche Bauweise, die ideal für die Anforderungen im Gewerbe- und Industriebau sind“, ist Christian Warlies überzeugt. Das hochwertige Brettschichtholz aus Hermsdorf findet ebenso an verschiedenen Stellen im Modulbau seinen Einsatz, so auch in Naila für den seriellen 3D Holz-Modulbau. Entlang der Wertschöpfungskette entsteht damit eine enge Kooperation, die regionale Fertigung mit überregionalen Projekten vereint.

Effizientes Bauen für ein naturnahes Leben

Ein Kindergartenprojekt konnte, bei besonderer Erfüllung von speziellen Auflagen, innerhalb von zwei Monaten realisiert werden – vom Projektstart bis zur Fertigstellung. Dabei betrug die Stellzeit für die zwölf Holzmodule mit einer Gesamtfläche von 230 Quadratmetern exakt zwei Tage. Die Kinder genießen die Atmosphäre im Raum; und das ist vor allem den vielen Vorteilen des Baustoffs zu verdanken. Holz ist atmungsaktiv, schadstofffrei und besonders hilfreich für Kinder mit Allergien oder empfindlichen Atemwegen.

Gemäß dem Motto des Tages „Der Mensch steht im Mittelpunkt“ ging es um die Bedürfnisse von Menschen, die ein antreibender Motor der Innovationskraft des Maschinen- und Werkzeugbaus in seinen verschiedenen Facetten sind. Die weitere Erhöhung des Lebensstandards zählt hier ebenso wie Produkte ökologischer sowie kostengünstig und daher allgemein verfügbar anzubieten. Um diese Ziele zu erreichen, können Instrumente wie die Künstliche Intelligenz helfen.

Innovationen, Rezyklate und ökologische Potenziale des Schäumens

Die thematische Ausrichtung der Treffpunkte wechselt mit dem Ort der Veranstaltung, und in Schmalkalden steht traditionellerweise der Spritzguss im Fokus. In den Vorträgen des Tages wurden unterschiedliche Aspekte der Nachhaltigkeit verhandelt: Die Frage war unter anderem, wie wir Rezyklate optimal nutzen, Kreisläufe schließen oder den Energiebedarf gemäß ökologischer Imperative decken können. Hier können wir nur einige Aspekte vertiefen: Wer mehr von den Inhalten erfahren will, sei auf den Link auf den Forschungsblog der HSM unter dem Artikel verwiesen.

Den Anfang machte Frank Schockemöhle von dem Unternehmen Pöppelmann, der sich mit dem Thema „Reduzierung der Treibhausgasemission durch Einsatz von Rezyklaten“ befasste. Das Familienunternehmen aus Lohne hat eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ihrer Produktion und Produkte ins Visier genommen und eine mehrstufige Strategie zur Umsetzung konzipiert. Es versteht sich von selbst, dass der Lebenszyklus von Kunststoffen maximiert werden sollte, werden diese Materialien doch in aufwändigen Verfahren gewonnen. Ein Ansatz ist dabei, Kunststoffe zu recyceln und wieder in den Kreislauf zu überführen, wobei auch die EU den Unternehmen aufgibt, entsprechende Mengen an postconsumer-Material, das in anderen Worten schon einmal genutzt wurde, einzubringen. Probleme sind dabei der Aufwand der Aufbereitung und die eingeschränkten Möglichkeiten der Wiederverwendung. Diese wird umso aufwändiger, je mehr Materialien, also unterschiedliche Kunststoffe oder andere Materialien, wie Papier und Metall, Verwendung finden. Etiketten oder die Aluminiumdeckel bei Joghurtbechern sind bekannte Beispiele. Die Recyclingfähigkeit ist mithin bereits beim Produkt- und Produktionsdesign zu bedenken.

Dr. David Welling von der Aachener Werkzeugbau Akademie (WBA) skizzierte anschließend die Möglichkeiten und die Herausforderungen eines öko-effektiven Werkzeugbaus, in dem sich die Spannungen von Ökologie und Ökonomie produktiv aufheben. Einen Einblick in die aktuellen Entwicklungen beim Karosseriebau bei BMW Landshut gaben Klaus Sammer, Leiter Werkzeugbau, Instandhaltung und Vorentwicklung der Leichtmetallgießerei, und Thomas Kopp: Wie können bestimmte innovative Technologien zum Beispiel beim Verfahren des Aluminium-Druckgusses effizienter und nachhaltiger werden und zugleich den notwendigen Standards an Qualität und Rentabilität genügen? Noch erwähnt sei der Beitrag Uwe Kolshorns vom Kunststoff-Instituts Lüdenscheid, der auf die Vorzüge des Schäumens in Aspekten der Ökologie aber auch der Produktivität hinwies. Zentral sei, die materiellen Charakteristika des Schaums wiederum beim Produktdesign zu denken, um alle Potenziale zu heben.

Das Praxisforum wurde abgerundet durch einen Besuch der Formconsult Werkzeugbau GmbH aus Schmalkalden. Das Resümee der Veranstaltung legt einen Blick auf den Anfang der Veranstaltung nahe, also die Begrüßungsworte von Prof. Thomas Seul: Sein Plädoyer war die konstruktive Zusammenarbeit von Hochschulen für angewandte Forschung und Unternehmen. Durch diese Kooperation ließe sich die Expertise der akademischen Forschungsbereiche zum beiderseitigen Vorteil nutzen.

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Daran forscht nun, begleitet von einem Industriebeirat, ein interdisziplinäres Team der TU Ilmenau zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert das SustEnMat-Projekt mit fast fünf Millionen Euro für fünf Jahre im Themenschwerpunkt Ressourceneffizienz, mit dem sie die technisch-naturwissenschaftliche Forschung zum nachhaltigeren Umgang mit natürlichen Ressourcen unterstützt.

Der Projektname „SustEnMat“ steht für Sustainable Energy Materials – also Materialien für nachhaltige Energie. Dahinter steckt folgender Gedanke: Nachhaltigkeit bei der Energieerzeugung ist ein Gebot der Stunde, denn sie ermöglicht es, unabhängig von fossilen Energiequellen zu werden. Das soll sinnvollerweise in einer möglichst ökologisch verträglichen Kreislaufwirtschaft geschehen. Anders als bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe produziert ein nachhaltiges Energiesystem keine umweltschädlichen Kohlendioxidemissionen.

Sechs Fachgebiete beteiligt

Damit bei der Energieproduktion nicht nur die verwendeten Materialien, sondern der gesamte Herstellungsprozess nachhaltiger wird, arbeiten gleich sechs Fachgebiete der TU Ilmenau zusammen. Während das Fachgebiet „Grundlagen von Energiematerialien“ um Projektleiter Prof. Thomas Hannappel und das Fachgebiet „Werkstoffe der Elektrotechnik“ die Materialien selbst in den Blick nehmen, sorgen die Fachgebiete „Theoretische Physik“ und „Theoretische Festkörperphysik“ für die Modellierung und ein tiefes Verständnis der entscheidenden Prozesse. Die Fachgebiete „Nachhaltige Produktionswirtschaft und Logistik“ und „Wirtschaftspolitik“ wiederum analysieren die ökonomisch-ökologischen Implikationen der Erforschung nachhaltiger Materialien für Kreislaufstrategien bei der regenerativen Energiegewinnung.

Wie definiert sich eigentlich der Begriff „Nachhaltiges Wirtschaften“? Dazu ist auch im WIRTSCHAFTSSPIEGEL schon vieles gesagt und geschrieben worden: Zum Beispiel über die eigentliche Herkunft des Begriffs Nachhaltigkeit, der in Thüringen geprägt worden ist. Wenn wir hier und jetzt über nachhaltiges Wirtschaften und nachhaltige Entwicklung sprechen, ist das alles nicht neu.

Schon im Jahr 1987 hieß es im sogenannten Brundtland-Bericht: „Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen“. Und weiter: „Im Wesentlichen ist nachhaltige Entwicklung ein Wandlungsprozess, in dem die Nutzung von Ressourcen, das Ziel von Investitionen, die Richtung technologischer Entwicklung und institutioneller Wandel miteinander harmonieren und das derzeitige und künftige Potenzial vergrößern, menschliche Bedürfnisse und Wünsche zu erfüllen.“ Spätestens an dieser Stelle sind wir in der Gegenwart und beim Begriff Innovationen.

Reden wir also über die Bedeutung von Innovationen für nachhaltiges Wirtschaften. Dies bedeutet weit mehr als nur die Reduzierung von Umweltauswirkungen oder soziales Engagement. Es erfordert eine grundlegende Neuausrichtung der gesamten Wertschöpfungskette eines Unternehmens. So sagt es beispielsweise eine Studie des World Wide Fund For Nature (WWF) aus dem Jahr 2020. Innovationen könnten demzufolge dabei helfen, diesen Transformationsprozess voranzutreiben und neue Geschäftsmodelle zu entwickeln, die sowohl ökonomisch erfolgreich als auch ökologisch und sozial verantwortlich sind.

Innovative Ansätze für mehr Nachhaltigkeit

Betrachten wir nun zwei ausgewählte Aspekte des Themas. Ein vielversprechender Ansatz ist der Studie zufolge die Implementierung von Kreislaufwirtschaftskonzepten. Unternehmen können durch innovative Produktdesigns und Recyclingtechnologien den Ressourcenverbrauch minimieren und Abfälle reduzieren. Ein Beispiel hierfür ist die Textilindustrie, wo Firmen wie zum Beispiel die Outdoormarke Vaude in nur zehn Jahren zu Vorreitern in Sachen Nachhaltigkeit wurden, indem sie innovative Materialien und Produktionsprozesse einführten. So bescheinigt es der Rat für nachhaltige Entwicklung dem Unternehmen.

Biobasierte und abfallbasierte Rohstoffe

Diese Rohstoffe spielen eine zunehmend wichtige Rolle in der nachhaltigen Industrie, insbesondere in ressourcenintensiven Branchen wie der Chemie- und Kunststoffindustrie. Sie sind ein Schlüsselelement für den Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft und die Reduzierung der Abhängigkeit von fossilen Ressourcen. Bio- und abfallbasierte Rohstoffe können zu einer signifikanten Verringerung der CO2-Emissionen führen und sie helfen, die Abhängigkeit von endlichen fossilen Ressourcen wie Erdöl, Kohle und Gas zu verringern.

Erneuerbare Energien und Energieeffizienz

Im Bereich der Energieversorgung treiben Innovationen die Transformation voran. Hier gibt es in Thüringen gleich eine ganze Reihe von Unternehmen und Forschungseinrichtungen, die in diesem Bereich unterwegs sind. Von einigen wird in dieser Ausgabe noch die Rede sein. Auch die Thüringer Energieagentur ThEGA und das Netzwerk für erneuerbare Energien ThEEN gehören zu den wichtigen Playern auf diesem Gebiet. Ansätze, wie sie hier verfolgt werden, kombinieren technologische Innovation mit sozialer Verantwortung und erschließen gleichzeitig neue Märkte.

Grundsätzlich ist aber folgendes zu sagen: Eine Grundvoraussetzung für nachhaltigeres Wirtschaften in der Industrie in Bezug auf Energie ist der Zugang zu erneuerbaren Energien. Der zügige Ausbau von Windkraft- und Photovoltaikanlagen ist entscheidend, um Industrieunternehmen mit nachhaltiger Energie zu versorgen. Leistungsfähige Netze und deren intelligente Steuerung gehören selbstverständlich dazu.

Herausforderungen und Chancen

Der Weg zu einem nachhaltigeren Wirtschaften ist für viele Unternehmen mit Herausforderungen verbunden. Insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) sehen sich oft mit begrenzten Ressourcen konfrontiert. Hier können innovative Kooperationsmodelle und Netzwerke – Stichworte ThEGA und ThEEN – helfen, Wissen und Ressourcen zu bündeln.

Gleichzeitig bietet die Transformation hin zu mehr Nachhaltigkeit auch enorme Chancen. Unternehmen, die frühzeitig auf nachhaltige Innovationen setzen, können sich Wettbewerbsvorteile sichern und neue Kundengruppen erschließen, denn immer mehr Großkonzerne legen in ihren Zulieferketten großen Wert auf nachgewiesene Nachhaltigkeit.

Unser Fazit

Innovationen sind also offensichtlich der Schlüssel, um die Kluft zwischen wirtschaftlichem Erfolg und ökologischer sowie sozialer Verantwortung zu überbrücken. Sie ermöglichen es Unternehmen, „von den Zinsen zu leben und nicht vom Kapital“, wie es Stefan Schaltegger und Thomas Dyllick in ihrem Kompendium „Nachhaltig managen mit der Balanced Scorecard“ schon im Jahr 2002 formulierten. Auch nach über 20 Jahren gilt dieses Buch immer noch als eines der Standardwerke zum Thema.

Um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, bedarf es jedoch eines ganzheitlichen Ansatzes. Unternehmen müssen Nachhaltigkeit als integralen Bestandteil ihrer Strategie begreifen und Innovationen gezielt fördern. Nur so kann es gelingen, die Transformation hin zu einem wirklich nachhaltigen Wirtschaften zu vollziehen und gleichzeitig ökonomisch erfolgreich zu bleiben. (tl)

Unser Familienunternehmen ist mit seinen 85 Mitarbeiter/innen an zwei Standorten in der Gemeinde Kraftsdorf ein attraktiver Arbeitgeber in den unterschiedlichen Beschäftigungsfeldern in Produktion und Verwaltung. Mit unseren Produkten bedienen wir weltweit namhafte Kunden aus dem Verlagswesen, der Lebensmittelindustrie, der Medizinbranche und der Logistik.

Unsere Mission ist es, insbesondere Nachhaltigkeit in unsere tägliche Arbeit zu integrieren. Darauf aufbauend haben wir unsere Produktstrategie auf drei Säulen ausgerichtet: Verpackungen aus herkömmlichen fossilen Rohstoffen, aus recycelten Materialien und aus kompostierbaren Folien. Jede Säule hat dabei ihre Berechtigung, denn entscheidend ist immer das Verpackungsgut, die Anwendung und die Kenntnis, welche Verpackung die effektivste in der Betrachtung des gesamten Lebenszyklus eines Produktes ist. Kreislaufwirtschaft ist hier das große Thema, bei dem unsere Kunden in uns den richtigen Partner an ihrer Seite haben. Wir bieten optimale Lösungen durch eine sehr hohe Fertigungstiefe und umfassendes Know-how. Wir stellen nicht nur her, sondern beraten auch intensiv, um für jede spezielle Anwendung die ganzheitlich richtige und vor allem nachhaltige Verpackung zu finden.

Ganzheitlich betrachten wir auch unsere Position in der Wirtschaftsregion Greiz. Durch unsere starke regionale Verwurzelung ist es für uns reine Herzenssache, Umweltthemen ganz bewusst in den Fokus zu rücken, indem wir regelmäßig Investitionen wie in die Energieeffizienz vornehmen. So zum Beispiel in die Wärmerückgewinnung aus laufenden Produktionsprozessen und den Ausgleich der CO2-Emissionen, die bei den verschiedenen Verarbeitungsprozessen entstehen. Wir sind gern Teil dieser Wirtschaftsregion und stellen uns jeden Tag unserer Verantwortung für eine bessere Zukunft.

Foto: Karl Verpackungen GmbH

In einer Zeit, in der Nachhaltigkeit mehr denn je Bedeutung hat, sieht auch die Textilindustrie große Chancen. Die Suche nach umweltfreundlichen Lösungen und innovativen Technologien prägt die Arbeit des Textilforschungsinstituts Thüringen-Vogtland e. V. in Greiz.

Als Vorreiter bei der Entwicklung von Smart Textiles befasst sich das Institut für Spezialtextilien auch intensiv mit der Frage, wie Hightech-Textilienkreis lauffähiger werden können. Immerhin soll der weltweite Smart Textiles-Markt Schätzungen zufolge von aktuell 1,3 Milliarden Euro bis 2030 auf das Drei- bis Vierfache wachsen. Textilrecycling ist entscheidend, um Ressourcen zu schonen und negative Umweltauswirkungen zu mindern.

„SmartAutoSort“ für mehr Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz in der Textilproduktion

Das TITV entwickelt und forscht aktiv an neuen Verfahren und Technologien zur Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe wie Edelmetallen und elektronischen Bauteilen. Dabei ist die neue „SmartAutoSort“-Anlage von großer Bedeutung. Das moderne System ermöglicht die automatische Erkennung, Trennung und Sortierung von elektronischen Textilien für die Rückführung in den Produktionskreislauf. Eigens für diese Zwecke konzipiert wurde diese in Zusammenarbeit mit Spezialisten für Sondermaschinen- und Anlagenbau, dem Thüringer Unternehmen Sojka Solutions. Seit Ende September ist die Anlage verfügbar und bedeutet einen wichtigen Schritt zur nachhaltigeren und ressourceneffizienteren Textilproduktion.

Der Schlüssel für eine zukunftsfähige Textilproduktion

Frau Alice Schwab, Leiterin der Gruppe Nachhaltigkeit und Kreislaufwirtschaft am TITV e.V., zur Funktionsweise der Anlage: „Das Smart Textile wird von Hand eingelegt und mittels verschiedener Kamera- und Sensortechnik analysiert. Anschließend wird mithilfe eines Schneid-Lasers die textile von der elektronischen Komponente getrennt und im Anschluss robotergestützt in entsprechende Sammelstellen sortiert.“

Weiterhin erklärt sie: „Der Schlüssel zur zukunftsfähigen Textilproduktion in Europa liegt in der Nachhaltigkeit und Innovation. Dank des Engagements des TITV Greiz und vergleichbarer Einrichtungen weltweit können wir eine nachhaltige Textilindustrie aufbauen, die umweltfreundlich, sozial verantwortlich und zukunftsfähig ist. Wir danken dem Freistaat Thüringen für seine fortschrittliche Investition, unterstützt von Mitteln aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Gemeinsam streben wir eine nachhaltigere Zukunft an.“