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Axel Zweck, Wolfgang Luther Eine aktuelle Marktstudie zur Nanotechnologie – durchgeführt von der Zukünftige Technologien Consulting der VDI Technologiezentrum GmbH in Kooperation mit der Hochschule für Bankwirtschaft und der ICMT GmbH – macht deutlich: Deutschland besitzt in der Nanotechnologie eine exzellente wissenschaftliche Ausgangsbasis und ist auch hinsichtlich der Patentanmeldungen international sehr gut aufgestellt. Lediglich in der kommerziellen Umsetzung nanotechnologischer Erkenntnisse tun sich deutsche Unternehmen zurzeit noch etwas schwerer als ihre Konkurrenten aus den USA und Japan. Dies ist bedauerlich, denn die Wettbewerbsfähigkeit künftiger Produkte in einer Vielzahl für Deutschland wichtiger Industriebranchen wie Automobilbau, Chemie, Pharmazie, Informationstechnik oder Optik wird wesentlich von der Erschließung des Nanokosmos abhängen. Die Nanotechnologie eröffnet neue Marktchancen durch kleinere, schnellere, leistungsfähigere und intelligentere Systemkomponenten. Sie schafft Produkte mit deutlich verbesserten Funktionen, aber auch gänzlich neuartige Funktionalitäten. Obwohl bereits einige Produkte mit nanotechnologischen Komponenten auf dem Markt etabliert sind, wird sich ein Großteil der Erkenntnisse erst in einigen Jahren, teilweise sogar erst in Jahrzehnten, in Produkte umsetzen lassen. Die Grafi k bietet einen Überblick über den Entwicklungsstand nanotechnologischer Produkte und Produktoptionen für verschiedene wirtschaftliche Anwendungsfelder. Wirtschaftliche Potenziale und Anwendungsfelder Das wirtschaftliche Potenzial der Nanotechnologie lässt sich nur schwer quantifi zieren. Ein Hauptproblem ist, dass eine international an- 4 Leitartikel Nanotechnologie als wirtschaftlicher Wachstumsmarkt Die Kommerzialisierung der Nanotechnologie nimmt weltweit Fahrt auf. Das Weltmarktvolumen von Produkten, bei denen nanotechnologische Herstellungsverfahren oder Komponenten einen wesentlichen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit liefern, liegt bereits heute in der Größenordnung von etwa 100 Milliarden Euro, mit stark steigender Tendenz. Für die deutsche Wirtschaft gilt es nun, die gute wissenschaftliche Ausgangsposition gezielt in Marktinnovationen und Wachstum umzusetzen. Chemie Automobilbau Elektronik Optische Industrie Life Sciences DNA-Computing Spintronik Selbstheilende Werkstoffe Schaltbare Lacke Ferrofluid-Stoßdämpfer Neuronale Kopplung an künstliche Systeme Nanotechnologische Produkte CNT-Verbundmaterialien hocheffiziente Wasserstoffspeicher Thermoelektrische Abwärmenutzung Molekularelektronik RTD Millipede EUVL-Optiken Quantenpunktlaser Photonische Kristalle Tissue Engineering Biomolekulare Motoren Chemische Anorganische Sensoren Nanopartikel Nano-Schichtsilikate Organische Halbleiter Dendrimere Carbon Black Aerogele Polymerdispersionen Polymere Nanokomposite Mikronisierte Wirkstoffe Lacke Oberflächenveredelung Nanopigmente Easy-to-Clean-Schichten Magnetoelektronische Sensoren Brennstoffzelle Nanokomposite Kraftstoffzusatz Antifog-Coatings Kratzfeste Lacke Polymer- Windschutzscheiben PC-RAM CMOS-Elektronik
Vorhersagbarkeit des Markterfolges von nanotechnologischen Entwicklungen. Letzteres ist vor allem darauf zurückzuführen, dass ihr technologischer Reifegrad oft noch gering ist und für die Umsetzung zum Teil noch erhebliche technologische Barrieren überwunden werden müssen. Bereits heute bestimmen jedoch nanotechnologische Komponenten die Wettbewerbsfähigkeit zahlreicher Produkte. Dies gilt insbesondere für die Massenmärkte der Elektronik, der Chemie und der Optischen Industrie. Mittel- bis langfristig wird die Nanotechnologie auch in den Bereichen Automobilbau und Life Sciences erheblichen kommerziellen Einfl uss erlangen. Elektronik Der Elektronikmarkt wird zunächst weiterhin von der CMOS-Technologie dominiert werden. Bis zum Jahr 2006 wird der Anteil der Nanoelektronik (mit Strukturbreiten unter 100 Nanometern) circa 10 Prozent des Gesamt- CMOS-Marktes bei einem Weltmarktvolumen von etwa 20 Milliarden US-Dollar betragen. Die Magnetoelektronik hat bereits signifi kante Marktanteile im Bereich der Festplattenspeicher in Form von GMR-Leseköpfen erobert; sie wird mittelfristig die DRAM- durch MRAM- Speicherchips ersetzen und sich damit weitere Marktanteile sichern. Chemie Im Bereich der Chemie werden mit lange etablierten nanostrukturierten Materialien wie Carbon Black, Kieselsäure oder Polymerdispersionen Milliardenumsätze am Weltmarkt erzielt; das Marktwachstum bleibt allerdings gering. Ein dynamisches Marktwachstum wird hingegen für neuere Nanomaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren, Polymernanokomposite, Aerogele, organische Halbleiter und anorganische Nanopartikel erwartet – vorausgesetzt, dass »inno« Nr. 30 · 06/05 nicht „Show Stopper“ technologischer Art (zum Beispiel Probleme beim Upscalen von Herstellungsprozessen) oder sozioökonomischer Art (zum Beispiel Toxizität von Nanomaterialien) hemmenden Einfl uss ausüben. Optische Industrie Marktpotenziale in der Optischen Industrie ergeben sich vor allem bei der Herstellung ultrapräziser Optiken für die Halbleiterfertigung (optische Lithografi e), im Bereich optoelektronischer Lichtquellen (Laserdioden und LED) sowie im Displaybereich (OLED und FED), wo jeweils bis zum Jahr 2006 mit Umsätzen im Bereich von Milliarden US-Dollar zu rechnen ist. Automobilbau Die Marktrelevanz der Nanotechnologie im Automobilbau wird von deutschen Nanotechnologie- und Automobilunternehmen derzeit als noch relativ gering eingeschätzt. Dies liegt unter anderem an den langen Innovationszyklen der Modellserien und den daran gekoppelten Vorlaufzeiten für Technologieentwicklungen. In einigen Automobilkomponenten hat die Nanotechnologie jedoch bereits Eingang in Serienprodukte gefunden. Beispiele sind kratzfester Lack, nanobeschichtete Einspritzpumpen oder LED-Rücklichter. Langfristig wird nanotechnologisches Know-how auch hier einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil ermöglichen. Nanotechnologie beeinfl usst für die Automobilindustrie entscheidende Kriterien wie Umweltentlastung (energieeffi ziente Antriebe, Leichtbau, Schadstoffreduktion und Ressourcenschonung), Sicherheit (passive und aktive Sicherheit) oder Komfort (Produktdesign, Infotainment etc.). 5 Mit Hilfe nanotechnologischer Beschichtungen lassen sich schmutz- und wasserabweisende Oberfl ächen bei einer Vielzahl von Materialien erreichen, zum Beispiel bei Holz, wie in der Abbildung gezeigt. Aber auch Sanitärkeramik, Glasfenster, Fassadenfarben oder Dachziegel lassen sich mit dem von der Natur abgeschauten Lotuseff ekt ausstatten, der den Reinigungsaufwand der Materialien deutlich reduziert und somit die Umwelt entlastet. (Foto: BASF) Für magnetisch formbare Flüssigkeiten, so genannte Ferrofl uide, deren Wirkung auf magnetischen Nanopartikeln basiert, gibt es interessante Anwendungsmöglichkeiten in verschiedenen Branchen, zum Beispiel als Dichtungs-, Dämpfungs- oder Schmiermittel oder in der Sensorik. (Foto: Degussa AG Advanced Nanomaterials)
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