Der beste Weg zum besten Prozess

Siemens Axiva hat bei einer renommierten Unternehmensberatungsgesellschaft eine Marktstudie in Auftrag gegeben. Das Ergebnis: Der Trend zu einer stärkeren Fokussierung auf Kernkompetenzen führt in der chemisch-pharmazeutischen Industrie dazu, dass zunehmend komplette Projekte zur Entwicklung und Optimierung von Verfahren auch an externe Anbieter vergeben werden. Bislang war dies nur eingeschränkt der Fall. Siemens Axiva bietet mit Integrated Process Development (IPD) industrieweit ein Angebot zur Entwicklung und Optimierung kompletter Verfahren. Dabei ist IPD bei der Verfahrensentwicklung kein neues Vorgehen; es wurde bislang nur von den Inhouse-Abteilungen – nahezu ausschließlich großer Chemie- und Pharmakonzerne – erbracht. Die Dienstleistung von Siemens Axiva gibt diesen Unternehmen die Möglichkeit des Outsourcing an einen kompetenten Partner. Damit entstehen neue Perspektiven für den effizienten Umgang mit eigenen Kompetenzen und Ressourcen. Unternehmen ohne eigene Forschungs- & Entwicklungs-Abteilung haben Zugriff auf Leistungen, die ihnen bisher nicht zugänglich waren. In beiden Fällen profitieren die Unternehmen. Denn durch die höhere Geschwindigkeit und Qualität bei Entwicklung und Optimierung von neuen Verfahren sowie bestehenden Anlagen ergeben sich deutliche Wettbewerbsvorteile.

Mit umfassender Kompetenz in Prozesssynthese, chemischer, thermischer und mechanischer Verfahrenstechnik, in Sicherheits- und Umwelttechnik entwickelt Siemens Axiva Technologien für neue Produkte oder optimiert bestehende Verfahren. IPD beschreibt eine ganzheitliche und umfassende Vorgehensweise. Im ersten Schritt entsteht eine Verfahrensstudie. Verfahrensfindung und -bewertung sowie Proof of Principle-Versuche führen zu einer Grobkostenschätzung für Investitionssumme und Herstellkosten. Gibt der Kunde grünes Licht, folgt im zweiten Schritt die eigentliche Verfahrensentwicklung. Nach Reduzierung auf die individuell günstigste Verfahrensvariante werden auf Basis von Versuchen in Labor- und Pilotanlagen die Verfahrensparameter ermittelt. Auf dieser Grundlage entsteht der Prozess unter Berücksichtigung seiner Dynamik, der Prozessführung und des Anlagendesigns. Das Ergebnis ist ein Process Design Package als Grundlage für das Basic Engineering, eine Schätzung für die Investitionssumme und die Herstellkosten sowie Produktmuster aus der Pilotanlage. Siemens Axiva übernimmt auch alle Planungsleistungen bis zur Inbetriebnahme der Anlage – und darüber hinaus.

Dass IPD nicht nur als Konzept in der Theorie funktioniert, dies belegen die erfolgreich realisierten Projekte. Am Anfang steht immer das Angebot, das verschiedene Entwicklungswege mit den dazugehörigen Meilensteinen aufzeigt. Daraus leitet sich neben dem voraussichtlichen Ressourcenbedarf ein Zeitplan und ein Richtpreis ab. Die Zusammenarbeit findet stets auf der Grundlage vertraglicher Vereinbarungen statt, in denen Geheimhaltung, Exklusivität, Eigentumsrechte an entstehenden Patenten oder Gewährleistungen festgelegt sind. Je nach Kundenauftrag und spezifischen Anforderungen wird dann ein interdisziplinäres IPD-Team mit einem Projektleiter zusammengestellt. Dort bündeln Experten aus unterschiedlichen Disziplinen ihr Wissen, ihre Erfahrung und ihr Know-how.

Zusammen mit der Cabot Corporation, Boston, bearbeitet Siemens Axiva ein IPD-Projekt für den Zukunftsmarkt der Aerogele. Das sind extrem poröse und sehr leichte Werkstoffe, die aufgrund ihrer niedrigen Wärmeleitfähigkeit als innovatives Isoliermaterial gelten. Die Herausforderung lag in der Entwicklung eines kontinuierlichen Herstellprozesses für unterschiedliche Produktspezifikationen.

Während es bei der Reaktion darum ging, mit einer Sol-Gel-Reaktion definierte innere Oberflächen zu schaffen, kam es bei der Produktkonfektionierung darauf an, bereits nach den ersten Aufarbeitungsschritten kugelförmige und zugleich monodisperse Partikel zu erhalten. Neben Versuchen im Labor bildete eine Pilotanlage die Basis für beinahe alle Entwicklungsschritte und lieferte bereits frühzeitig Produktmuster für den Kunden. Außerdem plant und baut Siemens Axiva für Cabot gegenwärtig eine Kleinproduktionsanlage im Industriepark Höchst.

Polymer-Recycling über Lösen, kurz PRL, ist ein innovatives Verfahren, an dessen Entwicklung Siemens Axiva maßgeblich beteiligt war. Es ist im Auftrag der Deutschen Gesellschaft für Kunststoffrecycling entstanden, auf Basis von Grundlagen, die an der TU Berlin erarbeitet wurden. Mit PRL lassen sich aus dem bunten Sammelsurium unterschiedlichster Kunststoffabfälle nahezu sortenreine Kunststoffe gewinnen. Die Herausforderung bei diesem Projekt bestand darin, ähnliche Polymere aus Polymerlösungen sortenrein voneinander zu trennen. Schwerpunkt der technologischen Entwicklung in der Pilotanlage waren dabei die Prozessschritte: Lösen, Phasentrennung und Scherfällung. Um die Entwicklungsergebnisse schnell zu bewerten, fand die Bemusterung von recyclierten Polymerproben direkt beim Kunden des Auftraggebers statt.

Änderungen im Verfahren (Katalysatorwechsel dadurch geändertes Produktspektrum, neues Lösemittel), Kapazitätserweiterung, Senkung der Betriebskosten, höhere Qualitätsanforderungen oder Erfüllung von behördlichen Auflagen – auch bei der Optimierung von bestehenden Prozessen verfügt Siemens Axiva über die entsprechende Expertise. So beispielsweise bei der Herstellung eines Kunststoff-Vorprodukts. Dabei ist es durch kontinuierliche Optimierung des Prozesses gelungen, den Kälteenergiebedarf des Prozesses – trotz einer Kapazitätssteigerung von mehr als 120% – fast auf dem Ausgangsniveau zu halten. Der spezifische Energieverbrauch konnte kontinuierlich gesenkt und somit die Herstellkosten des Produkts signifikant verringert werden.