Nachhaltigkeit : Die Welt von Bosch: digitalisiert und vernetzt

Von Autos und eBikes über Haushaltsgeräte bis hin zu Wearables: Halbleiter sind unverzichtbarer Bestandteil aller elektronischen Systeme und Taktgeber der modernen Technikwelt. Bosch hat jetzt erneut einen milliardenschweren Investitionsplan zur Stärkung des eigenen Halbleiter-Geschäfts verabschiedet: Der Konzern will bis 2026 drei Milliarden Euro in sein Halbleitergeschäft investieren. "Wir wappnen uns auch im Interesse unserer Kunden für eine unvermindert wachsende Chip-Nachfrage. Für uns steckt in den kleinsten Bauteilen großes Geschäft", sagte Stefan Hartung, Vorsitzender der Bosch-Geschäftsführung am Mittwoch in Dresden. In Reutlingen und Dresden sollen für zusammen mehr als 170 Millionen Euro neue Halbleiter-Entwicklungszentren entstehen.

Zum Anteil der Fördergelder an der Investitionssumme wurden keine Zahlen genannt. Weltweit erhielten alle Chipwerke eine Förderung, betonte Hartung. Ohne Förderung wäre das Werk in Dresden so nicht entstanden.

Wie sich der Mangel an Halbleitern auf die Zulassungszahlen in der EU auswirkt.

In Dresden investiert Bosch im kommenden Jahr 250 Mio. Euro in die Erweiterung der Reinraum-Fläche um 3.000 Quadratmeter. Hier soll die 300-Millimeter-Produktion wachsen. Bosch hatte in Dresden 2021 seine bis dato größte Einzelinvestition realisiert. In das Werk floss rund eine Milliarde Euro. In Dresden sind derzeit 350 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen aus 20 Ländern beschäftigt, am Ende sollen es einmal 700 sein.

"Sachsen war und ist bei der Halbleiterproduktion weit vorn, weil es hier eine Art Ökosystem gab. Die Investitionen von Bund und Land in den Standort geschahen nicht irgendwo im luftleeren Raum, sondern fügten sich in ein bestehendes Netz ein", sagte Ministerpräsident Michael Kretschmer (CDU) der Deutschen Presse-Agentur. Bosch setze ein wichtiges Zeichen für den Mikroelektronik-Standort Sachsen. "Silicon Saxony will als führender Halbleiterstandort in Europa weiter wachsen. Es ist wichtig, die Produktionskapazitäten in Sachsen, Deutschland und in ganz Europa auszubauen, um damit unabhängiger vom Weltmarkt agieren zu können."

Nach Einschätzung des Branchenverbandes Silicon Saxony wird das neue Entwicklungszentrum in Dresden mit rund 100 Beschäftigten den Standort für Toptalente aus aller Welt attraktiv machen.

Sabine Herlitschka: "Ungebrochen hohe Nachfrage"

In Reutlingen fließen bis 2025 auch rund 400 Mio. Euro in den Ausbau der Fertigung. So ist ein neuer Gebäudeteil mit zusätzlich rund 3.600 Quadratmetern Reinraumfläche geplant. Insgesamt soll hier die Reinraumfläche von derzeit rund 35.000 Quadratmetern bis Ende 2025 auf mehr als 44.000 Quadratmeter wachsen.

Ein komplett neues Testzentrum ist in Penang (Malaysia) vorgesehen. Ab 2023 sollen dort fertige Halbleiter-Chips und Sensoren getestet werden.

Mit seinen Investitionen in die Mikroelektronik will Bosch nach eigenem Bekunden neue Innovationsfelder erschließen. Dazu gehören etwa sogenannte Systems-on-Chip. Das betrifft unter anderem Radarsensoren, wie sie für die 360-Grad-Umfelderfassung eines Fahrzeugs etwa beim automatisierten Fahren gebraucht werden.

Ein weiterer Schwerpunkt seien neue Halbleiter-Technologien. In Reutlingen fertige man seit Ende 2021 Siliziumkarbid-Chips (SiC) in Serie, die in der Elektronik von Elektro- und Hybridautos zum Einsatz kommen. "Mithilfe dieser Chips konnte das Unternehmen die Reichweite von Elektroautos bereits um bis zu sechs Prozent steigern", hieß es. Die Nachfrage nach SiC-Chips sei hoch, die Auftragsbücher voll.

Tipp der Redaktion: Sind bald zu viele Chips auf dem Markt?

"Wir prüfen die Entwicklung von Chips für die Elektromobilität auf Basis von Gallium-Nitrid, wie sie bereits in Ladegeräten von Laptops und Smartphones stecken", sagte Hartung. Für den Einsatz in Fahrzeugen müssten diese Chips robuster werden und deutlich höhere Spannungen als bisher aushalten.

Nach Angaben von Hartung hat Bosch im vergangenen Jahr rund 6,1 Mrd. Euro für Forschung und Entwicklung ausgegeben - knapp acht Prozent des Umsatzes. In diesem Jahr sollen es fast sieben Milliarden Euro sein. Inzwischen seien 78.000 Beschäftigte im Bereich Forschung und Entwicklung beschäftigt.

Unter dem Dach des „European Chips Act“ stellt die Europäische Union Fördermittel für den Aufbau eines starken Mikroelektronik-Ökosystems bereit. Das Ziel lautet, den Anteil Europas an der weltweiten Halbleiter-Produktion bis Ende der Dekade von zehn auf 20 Prozent zu verdoppeln. Mit dem neu aufgelegten IPCEI-Programm Mikroelektronik und Kommunikationstechnologie („Important Project of Common European Interest on Microelectronics and Communication Technologies“) sollen vor allem Forschung und Innovation gefördert werden.

„Europa kann und muss eigene Stärken in die Halbleiterindustrie einbringen“, sagte Hartung. „Wichtig ist dabei, dass mehr denn je Chips für den spezifischen Bedarf der europäischen Industrie entstehen – also nicht nur in den kleinsten Nanometer-Strukturen.“ In der Elektronik für die Elektromobilität etwa kommt es auf Strukturbreiten von 40 bis 200 Nanometern an. Genau darauf sind die Chipfabriken von Bosch ausgelegt.

Bosch Österreich hat 2021 ein starkes Wachstum hingelegt und beim Umsatz mit 1,4 Mrd. Euro wieder das Niveau vor der Coronapandemie übertroffen. 150 Mio. Euro flossen in Forschung und Entwicklung, 18 Mio. Euro wurden außerdem investiert. Innerhalb des Konzerns würden viele zukunftsträchtige Projekte, etwa zur Elektrifizierung und zur Wasserstoffwirtschaft nach Österreich vergeben. Das zeige die Wertschätzung für Bosch Österreich, sagt Österreich-Chef Helmut Weinwurm.

Auch heuer hat sich das Geschäft in den ersten vier Monaten gut angelassen, die Forschungsausgaben werden in der gleichen Größenordnung weiter gehen. Bosch hatte Ende 2021 weniger Mitarbeiter als vor der Krise, aber nur weil frei werdende Stellen nicht rasch genug nachbesetzt werden konnten, sagte Weinwurm. Inzwischen habe Bosch schon wieder aufgestockt und es würden weitere 250 Softwarespezialisten in Wien und 35 neue Mitarbeiter in Linz gesucht. Der Großteil werde in Österreich gefunden, Bosch suche aber auch international nach Verstärkung.

Dabei kommt Bosch, wie praktisch alle Anbieter, in einigen Bereichen mit der Nachfrage nicht nach, etwa bei Wärmepumpen. "Wir schaffen es nicht, die enorme Nachfrage zu bedienen" räumt Weinwurm ein. Für einzelne Geräte gebe es Lieferzeiten von acht Monaten. Allerdings, könnte Bosch schneller liefern, "dann würde die Installateure die Nachfrage nicht verbauen können", gibt er zu bedenken. Denn die Nachfrage nach Wärmepumpen habe sich in den letzten drei Monaten verdreifacht. Das sei in anderen europäischen Ländern ähnlich. Weinwurm geht davon aus, dass die Probleme mit den Zulieferern noch zwei Jahre dauern werden - und dann werde ein Rückstau abzuarbeiten sein. "Wir werden in den nächsten fünf bis zehn Jahren sehr viel zu tun haben im Bereich Wärmepumpe."

Lieferprobleme gebe es aber auch in anderen Bereichen, etwa bei Haushaltsgeräten. Für einzelne spezielle Geräte könne es schon vier Monate Wartezeit geben. Meist hänge das an den Computerchips, aber auch andere Teile wie Lüfter, Pumpen oder Halbleiter fehlten immer wieder. Um Lieferengpässen entgegenzuwirken und der Umwelt zuliebe hat Bosch für Waschmaschinen ein europaweites Pilotprojekt gestartet und bietet runderneuerte ("refurbished") Maschinen mit zwei Jahren Herstellergarantie an. Je nach Alter und Baureihe liegen die Preise dafür bis zu 60 Prozent unter dem Preis eines vergleichbaren Neugeräts. Sollte es sich bewähren, erwägt Bosch eine Ausweitung auf andere Gerätekategorien.

Auch die Inflation stellt ein Risiko für das Geschäft dar. "Wenn es so weitergeht, werden wir das in der Nachfrage spüren", warnt Weinwurm davor, dass Menschen womöglich bald zu wenig Geld für die Anschaffung neuer Geräte haben könnten. Schon jetzt sehe Bosch beispielsweise, dass Reparaturen an alten Heizungen zunehmen, wo früher Geräte getauscht worden wären. Bosch gebe soweit notwendig Preiserhöhungen laufend weiter, einen Rückstau, der später im Jahr zu einem starken Preisanstieg führen würde, gebe es nicht. Aber Weinwurm rechnet auch nicht damit, dass die Inflation im zweiten Halbjahr zurückgeht.

Weinwurm verweist darauf, dass Bosch in Österreich nicht nur für elektrische Antriebe - mit Batterie- wie auch mit Brennstoffzellen - forscht. Es werde, gerade in Österreich, auch in "effiziente Verbrenner" investiert, "die so gut sind, dass sie das Klima und die Umwelt schützen". Diese würden wohl mit alternativen Treibstoffen noch eine Weile während des Umbaus der Wirtschaft benötigt. Außerdem sei nur in Europa der Druck so stark, schnell aus dem Verbrennungsmotor auszusteigen, in anderen Weltregionen würden diese noch länger im Einsatz bleiben. Außerdem werde es noch andere Ansätze geben für Verbrennungsmotoren. Die Politik habe keine Alternative als alles daran zu setzen, grünen Strom und Wasserstoff verfügbar zu machen.

Nachhaltigkeit in der Industrie: Unsere Kontext-Ausgabe #6

Stefan Hartung, kann mit dem möglichen Verbot von Autos mit Verbrennungsmotor ab dem Jahr 2035 in der Europäischen Union leben. Hartung sagte der "Frankfurter Allgemeinen Zeitung": "Wir können das Ziel mittragen, die CO2-Emissionen von Neufahrzeugen bis 2030 um 55 Prozent und bis 2035 um 100 Prozent zu senken."

Doch für die Entscheidung seien zwei Aspekte wichtig: Die verbindliche Technologieentscheidung für das Jahr 2035 schränke den Spielraum für Innovationen zu stark ein. Man treffe so Annahmen über einen Zeitraum von 13 Jahren hinweg, ohne die Bandbreite möglicher Innovationen zu kennen.

Hartung sagte weiter: "Daher sind wir grundsätzlich für einen technologieoffenen Ansatz und begrüßen eine Öffnungsklausel, wie möglicherweise die nun von den EU-Umweltministern zu den E-Fuels gefundene." Nach Auffassung des Bosch-Chefs wird es weiterhin Autos mit Verbrennungsmotor geben, "und die können auch einen Beitrag zum Klimaschutz leisten."

Zum zweiten Aspekt der Thematik verwies der Manager darauf, dass 2035 noch ein Großteil der Autos mit Verbrennungsmotor fahren werde. Deshalb halte er die nun vorgesehene Öffnungsklausel für CO2-neutrale Kraftstoffe für richtig, da es bereits jetzt Fahrzeuge gebe, die E-Fuels-fähig seien. "Viele Annahmen, die wir vor zwei oder drei Jahren getroffen haben, gelten schon heute nicht mehr. Und das wird auch in 13 Jahren so sein."

Geht es nach dem Willen des EU-Parlaments, dürfen Hersteller aus Klimaschutzgründen ab 2035 keine Autos mit Verbrennungsmotor mehr verkaufen. Die EU-Staaten stimmen dem grundsätzlich zu. Sie forderten aber die EU-Kommission auf zu prüfen, ob es nicht doch vertretbar wäre, auch nach 2035 noch Autos mit Verbrenner zuzulassen, wenn sie mit klimaneutralen synthetischen Kraftstoffen fahren.

Rund ein Fünftel der weltweiten CO2-Emissionen entfällt auf den industriellen Sektor. „Die Industrie muss einen wesentlichen Beitrag zu Umwelt- und Klimaschutz leisten – und sie kann es“, sagt Rolf Najork, in der Bosch-Geschäftsführung zuständig für die Industrietechnik. „Grüne Fabriken sind keine Fantasiegebilde. Grüne Fabriken sind Realität. Wir brauchen nur mehr davon.“

Ein zentraler Hebel ist die Energieeffizienz; Maschinen und Anlagen, die weniger Energie verbrauchen. Digitalisierung hilft und sorgt für Transparenz. Zur Steuerung des Verbrauchs von Wärme, Strom oder Druckluft setzt Bosch auf die selbst entwickelte Energy Platform mit der Industrie 4.0-Software Nexeed. Der Energieverbrauch lässt sich besser vorhersagen, Lastspitzen werden vermieden, Abweichungen bei Maschinen erkannt und korrigiert. Inzwischen ist die Plattform an über 120 Standorten des Unternehmens und bei mehr als 80 Kunden-Projekten im Einsatz.

Im Industrie 4.0-Leitwerk von Bosch in Homburg ließ sich auch dank der Software der Energieverbrauch um über 40 Prozent pro hergestelltes Produkt senken. Künstliche Intelligenz erweitert die Möglichkeiten. Im Werk in Eisenach pilotiert Bosch derzeit das Balancing Energy Network. Basierend auf der Energy Platform steuert und optimiert die KI-Lösung den Energiebedarf von 1000 Maschinen. Die KI setzt Informationen aus Fertigung und Logistik, Wetterdaten und Energiepreise ins Verhältnis und spricht Handlungsempfehlungen aus. Mit Hilfe der KI sollen die jährlichen Energiekosten am Standort zusätzlich um rund fünf Prozent sinken.

Maschinen und Abläufe intelligent zu vernetzen und mit Informations- und Kommunikationstechnologie zu verzahnen, das schafft die Grundlagen für eine energieeffiziente Produktion. Dabei werden zunehmend Funktionalitäten von der Hardware in die Software verlagert und um Digitale Zwillinge ergänzt. „In der Fabrik der Zukunft lässt sich vieles auf Knopfdruck anpassen“, sagt Najork. Bosch wählt dafür einen modularen Ansatz: Nur noch Boden, Decke und Wände sind statisch und fest, alles andere ist wandelbar. Maschinen ordnen sich immer wieder neu an, konfigurieren sich selbst – je nachdem, was gerade gefertigt werden muss.

Die Anlagen werden langlebiger, der Verbrauch von Rohstoffen zur Herstellung neuer Hardware sinkt. Auf Basis von Digitalen Zwillingen lassen sich Produktionssysteme ressourcenschonender planen, entwickeln und erproben. „Mit virtuellen Abbildern physischer ‚Assets‘ in der realen Fabrik können wir Abläufe und Prozesse simulieren und optimieren – und das parallel zum laufenden Betrieb“, sagt Najork.

Auch die neue Steuerungstechnik ctrlX Automation von Bosch Rexroth besticht durch App-Technologie und webbasiertes Engineering und ermöglicht, das Bauvolumen aller Automatisierungskomponenten im Durchschnitt um bis zu 50 Prozent zu reduzieren. Die Antriebe wiegen bis zu einem Drittel weniger. Je leichter die Hardware, desto weniger Antriebsleistung reicht aus, und desto weniger Energie wird benötigt.

„Beim Aufbau einer Green Economy kommt es vor allem auf die Industrie an. Hier entstehen Innovationen, die nicht nur die Industrie nachhaltig gestalten, sondern verschiedene Wirtschaftssektoren“, sagt Najork. Beispiel Mobilität: Bosch ist der weltweit größte Automobilzulieferer und Innovationsführer bei elektrischem Fahren. Kein zweites Unternehmen bietet ein so breites Portfolio – vom eBike über den Pkw bis hin zu Nutzfahrzeugen.

In einem nächsten Schritt treibt Bosch Rexroth die Elektrifizierung mobiler Arbeitsmaschinen wie Bagger, Gabelstapler oder Traktoren voran. Der Start der Serienproduktion von Elektromotoren für Off-Highway-Anwendungen ist für die zweite Jahreshälfte 2022 geplant.

Bosch ist aber auch einer der führenden Fabrikausrüster. Das Unternehmen stattet sowohl die eigenen Fabriken als auch die seiner Kunden mit Anlagen und Maschinen aus. Der Umstieg auf die Elektromobilität ist nur möglich, werden hochwertige Energiespeicher entwickelt und diese nachhaltig produziert und recycelt. Bosch bietet alles aus einer Hand, von einzelnen Komponenten und Systemlösungen über Software bis hin zu kompletten Montagelinien zu Produktion und Recycling von Batteriemodulen und -packs.

Gemeinsam mit Volkswagen will Bosch Fabrikausrüstung für die Fertigung des „Herzstücks“ entwickeln, die Batteriezelle. Ein Projekthaus evaluiert derzeit den Markt und soll die Gründung eines Unternehmens bis Ende des Jahres prüfen und vorbereiten.

Neben Batterien wird die Brennstoffzelle auf Wasserstoffbasis der Energieträger für die Mobilität der Zukunft. Der Bosch-Sondermaschinenbau liefert effiziente Fertigungs- und Prüftechnik, individuell zugeschnitten auf Bedarfe der Automobilhersteller, -zulieferer und Kunden aus der Luftfahrtindustrie.

So stattet Bosch in diesem Jahr etwa die Fabrik seines Partners Nikola im US-Bundesstaat Arizona mit Fertigungslinien zur Produktion von Brennstoffzellensystemen für Trucks aus. Für den Aufbau einer Infrastruktur gilt es, den aus der Elektrolyse gewonnenen Wasserstoff an Tankstellen zu komprimieren.

Bosch Rexroth entwickelt hierfür hydraulische Antriebe und elektrische Steuerungen inklusive Software für Wasserstoffverdichter, die den Druck des Gases auf bis zu 900 bar erhöhen. Bis 2030 sollen weltweit rund 4000 Wasserstofftankstellen mit Bosch-Technik ausgerüstet sein. „Die Industrie öffnet das Tor zu einer klimaneutralen Zukunft“, ist Najork überzeugt.