Forschung und Entwicklung bei Bühler
Für Bühler sind Innovation und Langlebigkeit Synonyme. Seit den Anfängen des Unternehmens im Jahr 1860 hat die Welt eine Reihe von technologischen Fortschritten und Marktveränderungen durchlaufen. Mit seiner ausgeprägten Forschungs- und Entwicklungsmentalität hat Bühler zu jedem Zeitpunkt seiner Geschichte überlegt, welche Vorteile neue wissenschaftliche Fortschritte den Kundinnen und Kunden bringen könnten. Im Application Center in Uzwil treffen sich Manuel Höhener und Daniel Bieli regelmässig für einen interdisziplinären Austausch.
Stuart Spear, Dezember 2021
Seit 161 Jahren bringt Bühler kontinuierlich neue Lösungen auf den Markt. Das Erfolgsrezept für Forschung und Entwicklung ist ein komplexes Zusammenspiel von Kundenerwartungen, akademischer Forschung, technologischem Fortschritt, kaufmännischem Geschick und der Fähigkeit, mit Unvorhergesehenem umzugehen. Letztlich ist es aber der Markt, der das Tempo des Wandels vorgibt.
Jedes erfolgreiche multinationale Unternehmen hat ein vordefiniertes Verfahren für Forschung und Entwicklung (F&E). Zuerst ist da die Idee, dann das kreative Denken, um sie auf einen bestimmten Markt anzuwenden. Dann folgt eine gründliche Abklärung, um ihre kommerzielle Durchführbarkeit zu testen und sicherzustellen, dass sie in eine umfassende Unternehmensstrategie passt. Die Forschung bildet die ersten beiden Phasen dieses Prozesses, während die Entwicklung am Schluss kommt.
Um einen Markt zu verändern, braucht es die alles entscheidende erste Idee, die aus vielen verschiedenen Quellen stammen kann. Mit den Kundinnen und Kunden zu sprechen, ist enorm wichtig, aber auch, Wettbewerber zu beobachten und wissenschaftliche Entwicklungen zu verfolgen, auf Hochschulen zu hören und mit ihnen und Start-ups zusammenzuarbeiten. Manchmal ist es sogar ein Heureka-Moment von Mitarbeitenden, doch oft ist es eine Kombination von all diesen Faktoren. Welcher Ansatz zum Zug kommt, hängt oft vom Markt ab.
Sobald eine neue Idee grünes Licht erhält, wird ein Projektleiter ernannt, Expertinnen werden konsultiert, Kunden ins Boot geholt, Simulationen durchgeführt und Prototypen gebaut. Während das Projekt den Entwicklungsprozess durchläuft, tragen alle Abteilungen von Bühler zu multidisziplinären Teams bei, die über die Markttauglichkeit eines Projekts entscheiden. Von Anfang an muss das Projekt mit den Unternehmenszielen übereinstimmen. So muss zum Beispiel jede aktuelle Forschungs- und Entwicklungsidee zeigen, dass sie dazu beiträgt, die 50/50/50-Nachhaltigkeitsziele von Bühler zu erreichen: 50 Prozent weniger Abfall, Wasser- und Energieverbrauch in den Wertschöpfungsketten der Kundinnen und Kunden bis 2025. Erreicht eine Idee diese Ziele nicht, wird sie nicht weiterverfolgt.
Manchmal passiert über Nacht etwas Unerwartetes, das einen Markt radikal verändert. Es kann aber auch viel länger dauern, bis eine Lösung akzeptiert wird, oder eine Lösung, die für eine bestimmte Anwendung entwickelt wurde, kann unerwartet ein völlig anderes Problem lösen. Oder man findet einen Traumkunden mit einer innovativen Seele, und plötzlich hat man das Potenzial, eine ganze Branche fundamental zu verändern.
Um innovativ zu sein, muss man laut Daniel Bieli, Head of Global R&D bei Bühler Die Casting, in der Lage sein, mit Unvorhergesehenem umzugehen, und die Fähigkeit haben, flexibel zu sein und sich schnell an neue Gegebenheiten anzupassen. «Wir leben in einer sich zunehmend verändernden Welt, was bedeutet, dass man nicht in die Falle tappen darf und Dinge so macht, wie man sie bisher immer gemacht hat. Das heisst, dass alle, von der Geschäftsleitung abwärts, beweglich und flexibel sein müssen, um an der eigenen Arbeit Veränderungen vornehmen und die Ziele entsprechend anpassen zu können», erklärt er.
Wir haben jeden Tag tausende von Zeichnungen angefertigt. Es war eine unglaubliche Leistung, so schnell eine ganz neue Reihe von Maschinen liefern zu können.
Daniel Bieli,
Head of Global R&D bei Bühler Die Casting
Er sollte es wissen, denn sein Markt wurde vor zwei Jahren von einem der berühmtesten Visionäre der Welt auf den Kopf gestellt. Das Herzstück von Bühler Advanced Materials ist der Druckguss, und das Herzstück des Druckgusses wiederum ist die Automobilindustrie, für welche die Carat-Maschinen von Bühler die Aluminiumteile herstellen, aus denen viele Fahrzeuge gefertigt werden.
Die Automobilherstellung erfordert hohe Kapitalinvestitionen, was sich als Hemmschuh für Veränderungen erweisen kann, da es für die Hersteller zu teuer sein kann, ihre Produktionsmethoden plötzlich umzustellen. Wenn Visionäre auf dem Markt auftauchen und nach dem Potenzial suchen, die Produktionsmethoden von Grund auf neu zu gestalten, kann das einen radikalen Wandel auslösen. Dieser Trend setzte 2019 ein, als viele Elektroautohersteller begannen, sich mit der Möglichkeit grösserer Druckgiessmaschinen zu befassen, die in der Lage sind, einzelne Teile zu giessen, für die zuvor mehrere Gussteile montiert werden mussten.
Bühler reagierte schnell. «Wir gingen zur Geschäftsleitung und sagten, dass sich auf dem Markt etwas Grosses tut», erklärt Bieli. «Das war so überhaupt nicht in unserem Plan. Also mussten wir Ressourcen umschichten, ein ganz neues Projektteam aufbauen, externe Konstrukteure einstellen, die jeden Tag Tausende von Zeichnungen anfertigten und Simulationen durchführten. Es war eine unglaubliche Leistung, so schnell eine ganz neue Reihe von Maschinen liefern zu können.»
Innerhalb von 18 Monaten hat Bühler seine traditionellen Carat-Druckgussmaschinen der Serie 400 um die Carat 560, die Carat 610 und die eben erst auf den Markt gebrachten Carat 840 und 920 erweitert, die in der Lage sind, einen Druck von über 9000 Tonnen auszuüben, wenn sie die beiden Druckgusshälften miteinander verbinden. Das sind gewaltige Maschinen.
Die kleinste Maschine der neuen Baureihe, die Carat 560, wiegt so viel wie eine Boeing 747-400. Das machte ihre Konstruktion zu einer noch grösseren Herausforderung, da jeder Teil des Produktionsprozesses simuliert werden musste – denn aufgrund ihrer Grösse war es einfach nicht möglich, Prototypen zu bauen und zu testen.
Der Markt, in dem man tätig ist, hat einen grossen Einfluss darauf, wie man Forschung und Entwicklung angeht. Während der Bereich Advanced Materials von einer Revolution in der Elektromobilität angetrieben wird, ist der Bereich Consumer Foods in viel traditionelleren Sektoren wie der Kaffee- und Schokoladenherstellung tätig. Die Branche wird von einer Handvoll alteingesessener und anerkannter Unternehmen dominiert. Darum war Bühler in der Vergangenheit stark gefordert, Innovationen voranzutreiben.
Manuel Höhener, Head of R&D Chocolate Mass and Coffee bei Bühler Consumer Foods, bemerkt jedoch Veränderungen: «Seit Langem arbeiten wir innerhalb der sogenannten traditionellen Märkte mit gut etablierten Produkten und bekannten Marken. Unsere Kundinnen und Kunden verlassen sich auf unsere technologischen Kompetenzen und Innovationen, um Antworten auf grundlegende und zentrale Herausforderungen wie Kapazitätssteigerung, Prozessrobustheit oder flexible Prozesslösungen zu finden. In den letzten Jahren hat sich die Landschaft rasant verändert», erklärt Höhener.
Wir arbeiten mit Kunden und Start-ups zusammen, die neue Wege beschreiten wollen. Davon profitieren beide, um für das nächste grosse Ding gerüstet zu sein.
Manuel Höhener,
Head of R&D Chocolate Mass and Coffee bei Bühler Consumer Foods
«Megatrends wie gesundes und ethisches Leben, die Neuerfindung des Einkaufens, Konnektivität und sich verschiebende Marktgrenzen haben neue Herausforderungen geschaffen, die neue Entwicklungen und radikale Innovationen erfordern. Die Zukunft wird derzeit von beiden Seiten gestaltet: von unseren Kundinnen und Kunden und von uns.» Ein ermutigender Wandel, wie Höhener betont. Je besser wir die Ursachen einer Herausforderung verstehen, desto besser sind unsere Lösungen. Je enger die Zusammenarbeit und je intensiver der Dialog mit den Kundinnen und Kunden, desto grösser ist das Potenzial für erfolgreiche Innovationen. Als Beispiel für die Notwendigkeit einer engen Zusammenarbeit nennt er die Einführung digitaler Lösungen wie autonomer Maschinen und Prozesslinien oder datengesteuerter Entscheidungen im Markt für Consumer Foods. «Wir haben die ersten Schritte der Digitalisierung auf der Interpack 2017 vorgestellt und die Kunden waren völlig aus dem Häuschen, weil sie damit nicht gerechnet hatten. Es war schwer, die Idee zu fassen, weil sie zu diesem Zeitpunkt so radikal war. Es ist wichtig, den Prozess mit den Kundinnen durchzugehen, für Fragen zur Verfügung zu stehen und sich die Zeit zu nehmen, die der Markt braucht, um die Vorteile zu begreifen. Wir sprechen hier von einem tief greifenden Wandel in der Denkweise der Konsumenten.»
Mit der Geschwindigkeit des Wandels umzugehen, ist in der eher konservativen Lebensmittelbranche ein heikler Prozess. Vor allem, wenn er Auswirkungen auf die Textur und den Geschmack hat. Das liegt zum Teil daran, dass wir als Verbraucherinnen und Verbraucher unsere Essgewohnheiten nur langsam ändern und es oft eine Generation dauert, bis sich ein echter Wandel einstellt. Das führt zu Spannungen, wenn es um Forschung und Entwicklung geht. Während es an Innovationen durch akademische Forschung und Start-ups nicht mangelt, kann die Akzeptanz ein viel langsamerer Prozess sein. Diese beiden Welten zusammenzuführen, braucht Zeit. «Wir arbeiten mit Kunden und Start-ups zusammen, die daran interessiert sind, neue Wege zu beschreiten, um ihren Marktanteil zu erhöhen, und die gerne Neues ausprobieren wollen. Beide profitieren von diesem Anstoss, um für das nächste grosse Ding gerüstet zu sein», erklärt Höhener.
Bühler arbeitet nicht nur mit Kunden und Lieferantinnen an F&E-Themen, sondern kooperiert auch mit Universitäten und Start-ups, um über die neusten Entwicklungen auf dem Laufenden zu bleiben, potenzielle Trends vorherzusagen und schliesslich herauszufinden, wie ein Benchmark-Ansatz im industriellen Massstab umgesetzt werden könnte. Zwei der treibenden Faktoren für Innovationen auf dem Lebensmittelmarkt sind die öffentliche Gesundheit und die Nachhaltigkeit. «Die Forschung umfasst Ideen für die Verwendung von Low-Carb-Rohstoffen wie Schokolade mit weniger oder sogar ohne Zucker, Schokolade ohne Kakao, vegane Milchschokolade, der Upcycling von Nebenprodukten aus anderen Prozessen», erklärt Höhener.
Ein weiteres mögliches Gebiet ist die Entwicklung von Lösungen, die die traditionelle Verarbeitung von Kaffee- oder Kakaobohnen optimiere noder sogar teilweise ersetzen, um Kosten und CO₂-Emissionen zu senken. So hat Bühler zusammen mit Joh. Johannson in Norwegen die erste zu 85 Prozent CO₂-neutrale Kaffeefabrik gebaut und damit eindeutig einen neuen Standard gesetzt. «Im Moment arbeiten wir an neuen Heizsystemen, die Wasserstoff oder andere Heizsysteme anstelle von fossilen Brennstoffen verwenden, als Vision für CO₂-neutrale Röstereien», sagt Höhener.
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit von Bühler im Müllereibereich wird die Branche ebenfalls verändern. Sie ist ein Beispiel dafür, wie technologische Fortschritte zum richtigen Zeitpunkt zusammen mit der Bereitschaft des Marktes zur Veränderung und einer engen Zusammenarbeit mit den Kundinnen und Kunden radikale Veränderungen bewirken können. Während die Digitalisierung jedes der drei Geschäftsfelder von Bühler verändern wird, steht die Müllerei derzeit an der Spitze des Wandels. Was also hat diese traditionelle Branche über den technologischen Rubikon geführt?
Laut Torsten Nitsche, Head of R&D bei Bühler Milling Solutions, war es eine Kombination von Antriebsfaktoren rund um Nachhaltigkeit, Regulierung und das Risiko schwankender Getreidepreise. «Die Kunden sind sich bewusst, dass die staatlichen Verpflichtungen in punkto Nachhaltigkeit immer mehr zunehmen werden. Deshalb erwarten sie von uns, dass wir sie durch den Digitalisierungsprozess begleiten, da wir in diesem Bereich in der Forschung und Entwicklung führend sind», erklärt Nitsche. Die Müllerinnen wissen auch, dass sie an vorderster Front stehen werden, wenn die Nahrungsmittelressourcen durch das weltweite Bevölkerungswachstum und den Klimawandel knapper werden. Die Branche beginnt zu verstehen, dass der einzige Weg in eine sichere Zukunft darin liegt, die Produktionseffizienz zu steigern.
Der Markt war bereit für Veränderungen und die Technologie war vorhanden. Bühler brauchte noch die Kundenpartnerschaft, um eine digitale Revolution voranzutreiben. Whitworth Bros. Ltd., eines der grössten Müllereiunternehmen Grossbritanniens mit viel Engagement in der technologischen Entwicklung, bot sich als Prüfstand für Forschungs- und Entwicklungsideen von Bühler an. Das Ergebnis war die Eröffnung der weltweit modernsten Mühle Anfang 2021. Die Mühle ist mit 15 000 Datenpunkten ausgestattet, die konstant Informationen zu allen Aspekten des Vermahlungsprozesses liefern. «Wenn man die eingehenden Daten sieht, ist es, als wäre man in der Matrix. Die Herausforderung für uns besteht darin, herauszufinden, was wir als Nächstes damit machen», sagt Nitsche.
Wieder ist es der Markt, der das Tempo des Wandels vorgibt. Nur dass dieses Mal der Wandel so schnell vonstattengeht, dass alle bislang geltenden Regeln für die Forschung und Entwicklung über den Haufen geworfen werden müssen. «Traditionell haben wir zuerst Grundlagenforschung betrieben und dann einen strikten Projektablauf erstellt. Aber das ist eine völlig andere Arbeitsweise, bei der wir viel kreativer sein können und müssen, indem wir interdisziplinären Teams erlauben, sich von verschiedenen Ansätzen inspirieren zu lassen und so ihren Horizont zu erweitern», sagt Nitsche.
Wir erlauben interdisziplinären Teams, sich von verschiedenen Ansätzen inspirieren zu lassen und so ihren Horizont zu erweitern.
Torsten Nitsche,
Head of R&D bei Bühler Milling Solutions
Die Digitalisierung hat die Schleusen geöffnet, und Ideen rund um Automatisierung, Qualitätskontrolle, Blockchain, vorausschauende Wartung und Produktionstransparenz prallen in einem Schmelztiegel aus Forschung und Entwicklung aufeinander. Aber nicht nur die Digitalisierung krempelt die Müllereibranche um. Die Whitworth-Mühle wurde unter Verwendung neuer modularer Konstruktionstechniken gebaut, um die Mühle effizienter und nachhaltiger zu machen. Die Mill E3 ist ein Beispiel dafür, dass es möglich ist, Ideen aus anderen Branchen in den eigenen Markt einzuweben. «Die Idee für die Mill E3 keimte vor etwa zehn Jahren, als wir beobachteten, wie der Bausektor die Vorfertigung einsetzt und andere Branchen die Modularisierung anwenden. Wir sahen das als eindeutige Trends und erkannten, dass wir das auch für das Design der Hardware einer digitalen Mühle nutzen könnten», sagt Nitsche.
Die Herausforderung bei der Forschung und Entwicklung besteht darin, dass der Prozess nie abgeschlossen ist. Innovation ist ein Dauerzustand bei Bühler. Was also ist das nächste grosse Ding? Die Vergangenheit hat uns gezeigt, dass man sich in der Welt der Forschung und Entwicklung nie absolut sicher sein kann. Eines ist jedoch sicher: Man wird nie absolut kontrollieren können, was als Nächstes auf dem Markt passieren wird – aber man behält die Nase vorn, indem man kontinuierlich in Forschung und Entwicklung investiert.
Gupfenstrasse 5
Uzwil
9240
Schweiz
