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德国政府如何推动轻量化

​德国多家媒体就“轻量化”主题对德国议会国务秘书伊丽莎白·温克尔迈尔-贝克尔女士的访谈实录。

每个人都在谈论节约资源,轻量化有助于实现这一目标,并且已经得到了政界的支持。德国议会国务秘书伊丽莎白·温克尔迈尔-贝克尔女士在采访中介绍了目前的状况。
伊丽莎白·温克尔迈尔-贝克尔女士是德国联邦经济与能源部的议会国务秘书。她负责经济政策、产业政策以及数字和创新政策。她强调:"轻量化是一项跨领域的技术,也是创新的动力。它会加强德国的竞争力。我们可以提供支持。"

在2019年德国汉诺威博览会上举行的“第一届轻量化峰会”上,专家和政界顶级代表首次出现在轻量化领域。目的是在数字化和国际化趋势的背景下,强调轻量化对德国的重要性。联邦经济部长彼得·阿尔特迈尔强调:“轻量化是创新的强大驱动力,有助于提高资源和能源效率。”
在金属和塑料领域的轻量化被认为是推动环境和气候保护的特别有效的手段,数字化也对轻量化的世界产生了合理的影响。最后,但并非最不重要的是,许多人认为,轻量化可以确保德国作为工业基地的竞争力。由于新冠疫情危机,今年没有继续举办这项活动。因此,德国媒体希望通过采访了解在这场轻量化首秀之后发生了什么。

尊敬的温克尔迈尔-贝克尔女士,2019年在汉诺威工业博览会上,政治家说轻量化依然具有很大的潜力,那是什么意思?

轻量化是一种跨领域的技术,也是创新的动力。这是活力和不断发展的代名词。在这里,“德国制造”的轻量化走在前列已不是什么秘密。特别是在汽车、金属和电气工业、航空航天和机械工程等高附加值行业,轻量化直接决定了面向未来的进一步发展。在国际比较中,德国企业由于具有广泛的技术能力和出色的国际网络而处于有利地位。
然而,仍有一些发展需求必须得到满足。例如,从今天的角度来看,经典的材料轻量化方法,即用部件采用比性能更高的轻质材料代替,已经不能满足需要。当今需要的是材料混合方向的智能轻量化解决方案。这就要求在所有材料类别以及制造工艺(例如:增材制造)领域进行开发。
我们期望通过跨行业的合作,为创新的轻量化理念提供重要的推动力,因此我们将在特别的程度上推动这种合作。在这种情况下,数字化在加快向整体性、更高效的流程发展方面也起着关键作用。这是面向未来的轻量化的特别重点。这正是联邦经济部希望通过"轻量化倡议",特别是 "轻量化技术转化计划"来加以支持的。

如果这是如此重要,那么现在是否可以让公众更多地了解轻量化的作用?如果是这样,应该怎么做?

我可以用一个简单的 "是"来回答这个问题。我认为主要有两点。首先,我已经说过,轻量化是一个跨领域的技术,在很多行业中发挥着重要的作用,而且越来越重要。从出行的转变过程来看,现在无法想象没有出行的生活。另一个例子是机械和设备工程,轻量化在几个方面提供了平等的机会。一方面,轻量化设计可以节省新机器设备的材料。另一方面,轻量化也为更广泛的工业应用带来了新的商机。毕竟,轻量化部件不是在真空中产生的,需要具体的机器来生产。
其次,轻量化是一种推动力,在实现气候保护和可持续发展目标方面也将发挥越来越重要的作用。因此,公众对这些问题非常感兴趣。这已经使人们对轻量化有了更多的认识。这种兴趣今后还会增加。
联邦经济部也将继续配合这一发展,推出轻量化计划。为此,我们有各种工具向专家和公众宣传轻量化。
在这里,我只能提供一个摘录。轻量化论坛是各国参与者之间进行技术的交流和有效知识转移的平台,并为各公司提供跨行业网络的机会。重点是技术趋势、联邦政府和联邦各州的活动,以及国外市场的机会和风险。
在轻量化峰会这个政、商、研的最高级别会议上,重点讨论了推广轻量化关键技术的重要性、竞争形势和国际战略。。
因此,我们将继续努力,让轻量化的成功案例更加深入人心。我认为想,我们一定会继续做好这件事,以期使本专题具有创新性。

早在轻量化设计阶段就应考虑到回收利用

联邦经济部长彼得·阿尔特迈耶一年前指出,轻量化与未来的驱动力相结合,将改变游戏规则。请给我们举几个醒目的例子。

首先,让我从根本上明确地说明,轻量化是改变游戏规则的技术之一,因为它对生产价值链的影响很大。这始于所用的原材料,最终的材料,延伸到包括进一步加工技术(例如连接技术)在内的生产过程,并最终到达最终产品。后者应可重复使用或至少是可回收的。
此外,通过轻量化减轻重量,可以减少能源和原材料的需求和排放。因此,轻量化对德国作为工业基地的竞争力有双重影响。而这并不限于移动领域。轻量化还将带动其他部门在材料使用、使用寿命和报废阶段的制度变革。
但是,尤其是在出行领域,替代驱动技术的轻量化概念设计将为该行业的转型做出重大贡献。概念轻量化是指一种构造方法,该构造方法首先考虑并分析产品的使用阶段,哪些功能实际上是使用所必需的,哪些功能未使用,因此是多余的。省略这些功能可以节省多达100%的重量。最终,这种方法意味着更少的功能可以为每个人做更多的事情。我发现这种方法非常有趣,因为它放弃了必须始终开发新功能才能在竞争中生存的原则。相反,必须显着改善现有功能,例如可以运输的有效负载量或范围。概念轻量化设计就是要注重本质,以节约成本,从而提高竞争力。

“轻量化技术转化计划”的项目还将展示其他创新和开创性的例子。

总而言之,轻量化被认为是资源节约者和气候保护的工具。请介绍一下如何准确理解这一点,涉及哪些方面和资源,以及节约潜力和对气候目标的预期积极影响

这个问题最初很容易回答。无论质量如何移动,都将消耗能量。如果移动的质量较小,则必须使用较少的能量。如果安装的质量较小,则将消耗较少的资源。这实际上是轻量化的基本原理。最重要的是,轻量化首先意味着在使用寿命期间会大大减少二氧化碳的排放。
但是,解释轻量化实际上并不是那么容易。轻量化必须考虑到整个生命周期。如果可能的话,不是从摇篮到坟墓,而是从摇篮到新的摇篮。轻量化材料和组件的整体得分至关重要。技术转让计划还将在这些方面支持轻量化。该计划旨在促进回收项目,新的设计技术和新的材料等,以便可以更好地利用轻量化潜力来减少温室气体排放并节约资源。对我而言,重要的是设计中已经考虑到了回收。

您认为以金属为基础的轻量化,即使用铝、镁和高强度钢,或者说塑料,是实现您所设定的目标的最有效手段吗?

成功的最大潜力始终是在最佳应用中的正确位置使用正确的材料。这些材料可以是金属和塑料制成的多种材料,也可以是纤维复合塑料或单独使用的均质材料。此外,通过设计技术,概念轻量化和仿真方法可以节省大量资源和成本。材料的竞争导致金属基轻量化和塑料基轻量化都取得了长足的进步。我们需要所有种类的材料,才能在未来取得成功。我简要提及一下生态经济。因为如果今天已经有了咖啡豆壳如何用于制造轻量化汽车大灯外壳的例子,这就说明这个课题有多大的潜力。
这就是为什么联邦经济与能源部的轻量化计划在不同材料和行业中发挥作用对我来说尤为重要。只有这样,才能带着所有参与者走上这条道路,并支持各个轻量化学科和材料之间实现有利可图的技术转化。

轻量化理念得到资金和教育支持

联邦政府的联盟协议包括促进轻量化。这对于参与其中的公司来说,到底意味着什么?

目前,联邦经济部的技术转化计划 "轻量化"(TTP LB)已经启动。在未来10年内,将提供约3亿欧元用于支持具体的轻量化项目。其目的是将轻量化带入广泛的工业应用,从而提高创新和创造价值的潜力,并有助于实现可持续性和气候保护目标。
通过TTP LB,我们一方面推动技术开发项目,其重点主要放在三个方面:数字化和自动化,可持续性和循环利用,以及创新设计原则。另一方面,我们也支持轻量化项目,这些项目通过资源效率和替代以及通过使用新的设计技术和材料来帮助减少温室气体排放。
对我来说很重要的一点是,我们的TTP LB主要关注的是贴近市场的项目,以及在轻量化领域更多的交流,因为这里的需求量很大,而且可以期待迅速成功。具体而言,这意味着我们将首先支持改进尚未上市的产品、流程和服务,以及促进跨学科知识和技术转化的措施。该方案的对象是中小企业和原始设备制造商以及大学和科研机构。根据项目和项目实施者的不同,补助金额从15%到80%不等。
该方案是将自身视为轻量化倡议和联邦政府其他资助方案的量身定制的补充,旨在创造框架条件,使工业基地德国成为轻量化的领先市场。
我想邀请所有感兴趣的公司和机构为轻量化基地德国贡献他们的想法和创新理念,并带着他们的草图和申报参加TTP LB。

在去年的峰会上,人们提到了有关德国作为商业地点的问题,以及企业轻量化活动的能源成本可能过高,这可能会阻碍发展。我们现在是否可以期待看到局势有所缓和,如果可以,具体是什么?

你的问题证实了我的核心关切,因为电价必须保持在可承受范围内。这就是为什么在去年关于气候政策的决议中,我们决定从2021年开始逐步减少环境治理税的征收。这将缓解市民和中小企业的电价压力。这对活跃在轻量化领域的公司也应该是有利的。

10年后,轻量化应该成为德国企业的重要增值因素,并保障就业。这意味着,今天的青少年现在应该已经决定从事这个方向的职业,或者被说服这样做。学校是否已经有这方面的支持,是否有新的学习课程计划?如果有,是哪些?你建议年轻人怎么做?

我同意你的观点,我们越早在教育中确立轻量化的主题,德国轻量化创新的知识基础和核心竞争力就越广泛、越持久。扩大大学、非大学和商业部门的教育和进修机会无疑发挥了重要作用。
但是,我们的学生,我指的是即使是最年轻的学生,也是未来潜在的致力于技术员、工程师和科学家。在这里,也要尽早提高对高新技术的认识,激发人们对高新技术的热情。
我们距离通过实施适当的措施来实现我们的目标还有很长的路要走,但联邦各州正走在一条非常好的道路上。我们就以巴登符腾堡州为例。例如,巴符州轻量化局与阿伦大学研究生院合作,提供轻量化证书课程,或让学生在阿伦的科学馆体验轻量化。其他联邦州也已经走在了类似的道路上。
关于这一点,我最后也要提到联邦经济部目前正在制定的轻量化战略。我们在这里肯定也会讨论教育中的轻量化问题。

轻量化也为燃料电池的到来加分

现在我读到和听到的关于燃料电池的消息越来越多,作为一个工程师,我个人更愿意用燃料电池而不是电池作为能源供应,并且其有效的工作模式我也已熟悉。轻量化是否也能在这里得分?如果是这样,怎么做?

在回答这个问题时,我必须提供简短的技术参考。众所周知,燃料电池的高电效率为其用于驱动器提供了良好的条件。在燃料电池汽车中,燃料电池的能量会暂时储存在电池中,然后再将电能传递给电动机。因此,在燃料电池汽车中可以使用与电池电动汽车相当的能量管理系统。燃料电池技术可以实现更长的续航里程,特别是如果要在更长的距离内提供电能。这一点对于卡车和公交车来说尤为重要。
恰恰是在这个领域,轻量化可以获得极高的分数,因为每节省一千克就意味着更多的有效载荷。同时,卡车和客车具有行驶里程长、使用寿命长的特点,即使是成本再高的材料和工艺也能更快地收回成本。因此,这意味着轻量化可以促进燃料电池作为替代驱动技术的吸引力,特别是在重载领域。我们可以通过TTP LB进一步强化这种效果,促进轻量化技术的广泛工业应用。届时,还应该降低轻量化材料的生产和加工成本。

在你看来,电池以及随之而来的重量问题,是否有可能很快消失?
这是否意味着汽车领域的轻量化正在失去吸引力?
你怎么看?

如前所述,重量和运动所需的能量之间有明显的相关性。车辆越轻,加速所需的能量越少。这是简单的物理学!所以在我看来,不管是哪种驱动技术,轻量化都不应该失去重要性,而是应该有所收获。特别是在电池动力汽车中,轻量化将在优化有效载荷和续航里程方面发挥关键作用。电池将在出行转折中起到决定性作用,也将在汽车行业的转型中起到决定性作用。

除了已经提到的问题外,为了使轻量化成为现实,大部分工作还需要投入到哪里?

在我看来,我们当然要克服挑战,但这不是问题。有一些问题,我们要和轻量化专家一起解决。对我来说,技术转让是这里的头等大事。轻量化已经在各行各业和材料学科中得到实践。研究中也有很多盈利的方法,但很多方法还没有在工业界实施。我想,如果我们进一步加强部门之间、材料之间、科学与工业之间的交流,就可以大大提高我们在这里的效率。联邦经济部积极支持TTP LB和轻量化倡议的知识和技术转化,以便在这种独特的横向技术中建立必要的网络。
但其他问题,如可持续发展和回收利用,也给轻量化企业带来了挑战。如果要对整个生命周期的能源和资源效率做出真正的贡献,提高轻量化材料的可回收性以及开发和优化高质量的回收解决方案是必不可少的。在此,TTP LB也是以支援身份介入的。
当然,联邦经济部希望制定正确的方针,进一步加强德国轻量化的地位。在这些点上,轻量化计划也有倡议。我们刚刚完成了联邦经济部轻量化战略的要点制定过程。在这一过程中,来自工业界和科学界的代表自下而上地提出了6个行动领域的42项具体措施,以改善国家轻量化的框架条件。我们希望将这些建议作为轻量化战略的可能基础,从而以捆绑式的努力,通过轻量化进一步加强德国作为商业地点的地位,并将其发展成为轻量化技术的国际领导者。

您如何看待轻量化与数字化和网络化等同样重要的主流发展趋势--即工业4.0的联系?毕竟,轻量化企业要想在2030年实现价值创造的最大化,肯定不能回避这些问题。

工业领域的数字化转型是联邦经济部的重要课题,这一点在《2030年工业战略》中也有体现。数字化是人工智能、量子计算等未来技术使用的基本前提。因此,特别是对于轻量化等关键技术来说,拓展和捆绑相应的能力将是至关重要的。这样才能更好地挖掘潜力,建立数字化的增值链。具体到实践,这意味着要增加提供、使用和进一步发展数字技术,如材料数据库、建模、跨过程模拟和自学习过程。技术转化计划还通过为数字化和自动化领域的项目提供定向资助,支持轻量化建设。

轻量化技术转化计划(TTP LB)的第一轮资助刚刚完成-并直接遇到了由新冠大流行引起的封锁政策。那么,资金是否已经按照预期的程度得到了提取?

联邦经济和能源部(TTP LB)于2020年4月9日宣布宣布《联邦公报》中的轻量化技术转化计划后,我们收到了科学界和工业界有关方面的大量询问。
"截至2020年5月1日,已经有551个项目合作单位提交了118个项目建议。这些项目提案加起来申请了约2亿欧元的资金。这是现有资助资金的三倍多。"
旺盛的需求凸显了TTP LB的吸引力,也是这个新资助项目的一个有力开端。除大学和研究机构外,参与项目建议书的公司数量也高于平均水平。大公司和中小企业(中小型企业)占项目伙伴的三分之二,并提供了大量自有资金。因此,尽管有这场疫情,但我们可以看到,整体而言,TTP LB的第一个期限反应非常好。

TTP LB的下一个截止日期是2020年10月1日

为了应对新冠大流行的后果,国家提供了大量直接和基于信贷的支持。在危机时期,诸如轻量化技术转让计划之类的创新支持计划将发挥什么作用?

目前,很多企业受到限制的影响,有很大的挑战需要克服。这些一方面是人员能力有限,另一方面是资金上的困难。补贴的需求和可能的最高补贴率非常高,再加上参与的不确定性,特别是对小公司来说。
从提交给TTP LB的项目建议书中,我们可以看到,参与的公司非常重视经济开发,即在自己的业务中进行创新,从而保护就业,同时对气候保护做出可持续的贡献。
包括上市公司在内的大公司提交的许多材料表明,在当前形势下,资助方案是对他们的重要支持。

您如何评估新冠大流行的影响:气候保护(轻量化)与经济增长之间是否会存在竞争态势?

在许多项目建议书中,我们注意到方案的筹集资金政策目标以适当的形式被采纳。轻量化作为一项关键技术正在得到进一步发展,目的是使其得到广泛的工业应用,同时创造新的就业机会,并为减少温室气体排放做出相关贡献。因此,我认为气候保护和经济增长之间没有竞争。

“轻量化在气候,就业和竞争力方面是三赢的话题!”

通过在轻量化和气候保护方面的创新,中小企业尤其可以通过该支持方案,为其创造所需的财政空间,从而为即将到来的经济好转奠定良好的开端。现在和未来轻量化领域的企业能否可靠地依靠2020-2025年联邦公布的TTP LB基金?

到目前为止,已有214家中小企业参与了所提交的项目建议书。如此高的参与度证实了这样一种印象:即轻量化的关键技术对于中小型企业来说具有重要的经济意义,以期实现气候友好型的可持续发展。
在轻量化中,未来重要的市场是在新材料和新的生产方式方面打开的。在这里,中小企业可以采取决定性的步骤进一步发展,特别是在数字化和自动化领域。
当然,我们会努力稳定TTP LB中提供的资金。不过,最终决定权在预算立法机构--德国联邦议院。所提交的项目建议书是否能带来技术上高质量的可持续项目,将是决定性的。不过,这很有可能是成功的,尤其是在TTP LB强势启动之后。
 

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