Die Bedeutung des amerikanischen verarbeitenden Gewerbes für das wirtschaftliche Wohlergehen und die nationale Sicherheit des Landes kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden. Während das verarbeitende Gewerbe 8,5 % der Arbeitsplätze in den USA und 11,7 % des US-BIP (Bruttoinlandsprodukt) ausmacht, tragen die Hersteller unseres Landes 35 % zum Produktivitätswachstum, 60 % zu den Exporten und 70 % zur Forschung und Entwicklung (F&E) im privaten Sektor bei. Dies ist nicht nur für Sie und mich – und die Nation –, sondern auch für die globale Lieferkette von großer Bedeutung.
Diese und weitere Daten sind im aktuellen Jahresbericht von „Manufacturing USA“enthalten, der kostenlos beim „Advanced Manufacturing National Program Office“ des National Institute of Standards and Technology (NIST) des US-Handelsministeriums erhältlich ist. Hier einige der wichtigsten Punkte…
Wo ist die Fertigungsindustrie geblieben?
Wir alle wissen, dass es zu Beginn des 21. Jahrhunderts zu dramatischen Veränderungen in der US-amerikanischen Fertigungsindustrie kam. Während die Zahl der Arbeitsplätze in der Fertigungsindustrie von Dezember 2000 bis Dezember 2010 – auf dem Höhepunkt der Großen Rezession – um 5,6 Millionen zurückging, wurden bisher nur 20 % dieses Verlusts wieder aufgeholt.
Gehen wir noch weiter zurück – ins 20. Jahrhundert –, als Fortschritte in der Fertigung, darunter modernste und äußerst nützliche Maschinen sowie neue Fachkräfte, maßgeblich zur weltweiten wirtschaftlichen Vorherrschaft der USA im Fertigungssektor im Laufe des 20. Jahrhunderts beitrugen.
- Sinkende Kosten / Steigende Löhne: Um die Wende zum 20. Jahrhundert stärkten Henry Fords Innovationen die Führungsrolle der Nation im verarbeitenden Gewerbe erheblich: Durch den Einsatz von Elektrifizierung und Fließbandarbeit senkte er den Preis für ein Model T innerhalb von sieben Jahren von 900 Dollar auf 360 Dollar und verdoppelte gleichzeitig die Löhne auf 5 Dollar pro Tag.
- Aus der Wirtschaftskrise herausgeführt: In den 1930er Jahren führte die Fertigungsindustrie das Land aus der Weltwirtschaftskrise heraus und bereitete die USA auf den Erfolg im Zweiten Weltkrieg vor.
- Ausbau der Infrastruktur und Erforschung: In den 1960er Jahren ermöglichte es der technologische Fortschritt den USA, das Interstate-Autobahnnetz aufzubauen und Menschen zum Mond zu schicken.
- Die Anfänge der IT-Revolution: In den letzten Jahrzehnten des vergangenen Jahrhunderts führten unsere Innovationen in den Bereichen Technologie und Halbleiterfertigung zur Revolution in der Informationstechnologie.
Wohin entwickelt sich die Fertigungsindustrie?
Innovation für die Zukunft ist eng mit den Fortschritten bei neuen Fertigungstechnologien verbunden, wie beispielsweise dem Internet der Dinge (IoT), der additiven Fertigung und der Industrierobotik. Arbeitsplätze mit geringem Qualifikationsbedarf und solche, die auf veralteter Technologie basieren, verschwinden zunehmend. Nur durch fortschrittliche Fertigung und neue Technologien (einschließlich Unternehmenssoftware) lässt sich die Produktivität steigern und können neue, gut bezahlte Arbeitsplätze geschaffen werden. Bildung und die Weiterentwicklung der Arbeitskräfte sind von entscheidender Bedeutung, um diese Arbeitsplätze und den Fertigungssektor zu erhalten und weiter auszubauen.
Was versteht man unter „Advanced Manufacturing“?
Die fortschrittliche Fertigung umfasst neue Verfahren zur Herstellung bestehender Produkte sowie die Entwicklung neuer Produkte, die sich aus dem Einsatz neuer Technologien ergeben.
Die USA sind weltweit führend in Sachen Innovation und Erfindungen, doch viele Forschungsergebnisse aus den USA werden erst in anderen Ländern in Produktionskapazitäten und hochmoderne Produkte umgesetzt.
Wie können wir amerikanische Innovation und Erfindungsreichtum wieder in die US-amerikanische Fertigungsindustrie zurückbringen?
Einer der vielleicht spannendsten Trends für die Hersteller des Landes ist die Möglichkeit, Produkte zu entwickeln, die die Art und Weise, wie die Amerikaner arbeiten und leben, grundlegend verändern können.
Beispiel: Über das NextFlex Manufacturing Institute(Amerikas Institut für die Herstellung flexibler Hybridelektronik, das hauptsächlich vom Verteidigungsministerium finanziert wird) wird ein neuer „intelligenter“ Verband für schwer heilende Wunden entwickelt, der die Sauerstoffzufuhr mit medizinischen Sensorsystemen in einem kostengünstigen, flexiblen Verband vereint.
Darüber hinaus entwickeln sich Bioenergie und Bioprodukte weltweit zu neuen und schnell wachsenden Sektoren der hochproduktiven Land- und Forstwirtschaft. Die Herstellung biobasierter Produkte (z. B. Biokraftstoffe, industrielle chemische Zwischenprodukte, Hochleistungspolymere und hochwertige Endprodukte) stellt für die USA eine bedeutende Chance dar. Inwiefern?
Die Förderung des Ausbaus einer Bioökonomie birgt folgende Potenziale:
- Jährlich eine Milliarde Tonnen erneuerbare Biomasse nachhaltig ernten und nutzen
- Den derzeitigen Markt in den nächsten 15 Jahren verfünffachen und
- Die Bioökonomie wird um 500 Milliarden Dollar pro Jahr gestärkt, wodurch Tausende von Arbeitsplätzen geschaffen werden, von denen viele in ländlichen Gebieten liegen.
Zwar sind die Land- und Forstwirtschaft für eine nachhaltige, zuverlässige und zugängliche Produktion biobasierter Produkte unverzichtbar, doch gibt es noch weitaus größere Vorteile:
- Die Nutzung von Erdöl und anderen strategischen Rohstoffen, die andernfalls importiert werden müssten, ersetzen
- Schaffung hochwertigerer Einnahmequellen für Erzeuger in landwirtschaftlichen Gemeinden und Waldbesitzer
- Die Ernährung und das Wohlbefinden von Tieren und Menschen verbessern
- Ökosystemleistungen wie saubere Luft und sauberes Wasser, biologische Vielfalt und Nährstoffkreisläufe für die Umwelt und die Gesellschaft bereitstellen; und
- Die Integration der Produktion nachhaltiger biobasierter Produkte in bestehende land- und forstwirtschaftliche Systeme in den USA ermöglichen, um bestehende und neue Märkte für Lebensmittel, Futtermittel und Fasern zu fördern.
Insgesamt gibt es vierzehn (14) „Manufacturing USA“-Institute, die vom Handels-, Verteidigungs- und Energieministerium gefördert werden. Beispiele, die mein Interesse geweckt haben – basierend auf einigen der Unternehmen, mit denen wir bei xTuple täglich zusammenarbeiten und im Austausch stehen –, sind:
Schneller Fortschritt bei der Einführung von Prozessintensivierung (RAPID)
Das RAPID Manufacturing Instituteleitet eine landesweite Initiative, deren Schwerpunkt auf der Forschung, Entwicklung und Umsetzung von wegweisenden Technologien und Hardware-Lösungen liegt, die Fortschritte in der Prozessindustrie ermöglichen – insbesondere in den Bereichen Chemie, Öl und Gas sowie Zellstoff und Papier. Die Prozessindustrie sieht sich einem harten globalen Wettbewerb ausgesetzt und benötigt Innovationen und Investitionen; dennoch stagnieren die Fortschritte in diesen Branchen aufgrund von Faktoren wie unerschwinglichen Kapitalkosten, der hohen Komplexität hochintegrierter modularer Systeme sowie unzureichender Software, Konstruktionswerkzeuge und Daten.
Institut für Innovation in der Fertigung fortschrittlicher Verbundwerkstoffe (IACMI)
Das IACMI-Fertigungsinstituthat es sich zum Ziel gesetzt, die inländischen Produktionskapazitäten und die Zahl der Arbeitsplätze in der US-amerikanischen Verbundwerkstoffindustrie zu steigern. Das IACMI bringt die Privatwirtschaft mit akademischen Forschern und führenden Akteuren der Personalentwicklung zusammen, um Materialien und Verfahren für die Verbundwerkstofffertigung in der Fahrzeug-, Windkraftanlagen- und Druckgasspeicherproduktion zu validieren, wodurch die Privatwirtschaft in die Lage versetzt wird, Fertigungstechniken weiterzuentwickeln. Die Validierung dieser Techniken und Materialien ermöglicht es in den USA ansässigen Unternehmen, die Techniken in die Produktion zu integrieren, sodass die US-Fertigungsindustrie jetzt und in Zukunft im globalen Wettbewerb führend bleibt.
PowerAmerica
Ein wichtiges Ziel des PowerAmerica-Institutsist es, den Umstieg der Branche von Leistungselektronik auf Siliziumbasis auf Leistungselektronik auf Siliziumkarbidbasis zu erleichtern, da diese effizienter ist. Mit SiC-Leistungsbauelementen lässt sich elektrische Leistung effizienter regeln – sie weisen einen um 30 % geringeren Leistungsverlust auf als herkömmliche Siliziumbauelemente. Die Kosten für die Entwicklung einer Fertigungstechnologie für SiC-Bauelemente stellen jedoch eine erhebliche Hürde für Unternehmen dar, insbesondere für kleine Unternehmen.
Ein Team der N.C. State University hat ein als PRESiCE bekanntes Herstellungsverfahren entwickelt, mit dem Unternehmen ihre eigenen SiC-Bauelemente herstellen können. Das Ziel des Teams ist es, den Preis für Siliziumkarbid-Bauelemente von dem Fünffachen des Preises für Silizium-Bauelemente auf das 1,5-Fache zu senken. Das Verfahren ist exklusiv in der SiC-Foundry von X-FAB Texas verfügbar, einer ehemaligen Silizium-Foundry, die mit Hilfe von Fördermitteln von PowerAmerica zu einer Siliziumkarbid-Foundry umgerüstet wurde. Indem PRESiCE Unternehmen dabei hilft, die hohen Kosten für die Entwicklung eines eigenen Fertigungsverfahrens zu vermeiden, soll es die Produktion von Siliziumkarbid-Bauelementen fördern und so die Gesamtkosten für Siliziumkarbid senken, da mehr Unternehmen SiC-Produkte herstellen und die Markteintrittsbarrieren damit verringert werden.
REMADE
Auf die US-Fertigungsindustrie entfallen fast 25 % des gesamten jährlichen Energieverbrauchs des Landes. Das REMADE-Institutsetzt sich dafür ein, die Wettbewerbsfähigkeit der US-Fertigungsindustrie zu verbessern, indem es in Zusammenarbeit mit der Industrie fortschrittliche Fertigungstechnologien entwickelt, die auf den Grundsätzen der Energieeinsparung und Nachhaltigkeit basieren. REMADE hat sich zum Ziel gesetzt, den Energie- und Kostenaufwand für die Rückgewinnung, Wiederverwendung, Wiederaufbereitung und das Recycling von vier Materialklassen zu senken: Metalle, Fasern, Polymere und Elektronikschrott.
Innovationsinstitut für saubere Energie und intelligente Fertigung (CESMII)
CESMIIkonzentriert sich auf die Entwicklung und den Einsatz integrierter, fortschrittlicher Sensoren, Steuerungssysteme, Plattformen und leistungsstarker Rechenmodelle, um US-amerikanischen Herstellern zu helfen, von der intelligenten Fertigung zu profitieren und so ihre globale Wettbewerbsfähigkeit zu steigern. Im Rahmen der intelligenten Fertigung optimieren Hersteller ihre Geschäftsabläufe, Technologien, Infrastruktur und Personalpraktiken mithilfe technischer Systeme, die Betriebs- und Informationstechnologien miteinander verbinden.
„Intelligente Fertigung ermöglicht es Unternehmen, ihren Energieverbrauch zu senken und durch die Optimierung ihrer Fertigungsprozesse Geld bei den Energiekosten zu sparen. Tatsächlich könnten verstärkte Investitionen in intelligente Fertigung den amerikanischen Herstellern bis 2035 jährliche Einsparungen bei den Stromkosten in Höhe von 15 Milliarden Dollar bringen“, sagt Ethan Rogers, Leiter des Branchenprogramms beim American Council for an Energy-Efficient Economy.
Nationales Institut für Standards und Technologie (NIST)
Das NIST des Handelsministeriumsist das einzige Forschungslabor der US-Regierung, das sich speziell auf die Stärkung der industriellen Wettbewerbsfähigkeit konzentriert und über ein umfangreiches Forschungsportfolio verfügt, dessen Schwerpunkt auf den technischen Herausforderungen im Zusammenhang mit fortschrittlicher Fertigung liegt. Darüber hinaus ist die NIST Manufacturing Extension Partnership (MEP), die aus 51 Zentren in allen 50 Bundesstaaten und in Puerto Rico besteht, eine wichtige Ressource, um kleine und mittelständische Fertigungsunternehmen dabei zu unterstützen, neue Produkte zu entwickeln, in globale Märkte zu expandieren und neue Technologien einzuführen, wie sie beispielsweise in den „Manufacturing USA“-Instituten entwickelt werden.
Das NIST dient zudem als Hauptsitz des behördenübergreifenden „Advanced Manufacturing National Program Office“.
Ursprünglich veröffentlicht am 10. Oktober 2018 (schauen Sie regelmäßig vorbei, um sich über Aktualisierungen zu informieren). Lesen Sie den vollständigen „Manufacturing USA“-Bericht.
{{cta('9ff13137-4f12-44f9-9dc2-3599827115b8','justifycenter')}}
