Innovation, Hochtechnologie und Rüstungsforschung

Wolfgang Winkler

 

Die Themen Innovation und Hochtechnologie finden in allen Programmen und Reden von Politikern weltweit ihren Niederschlag und werden grundsätzlich als wesentliche Grundlage gesehen, den Wohlstand einer Volkswirtschaft zu sichern oder zu erreichen. So wendeten etwa die OECD-Staaten 2,13-2,37% ihres Bruttoinlandsproduktes zwischen 2000-2014 für Forschung und Entwicklung1) auf. Trotz aller Entspannungsbemühungen zeigt sich immer wieder, dass auch der altrömische Grundsatz „Si vis pacem, para bellum“ zur Friedenssicherung in der Praxis nichts von seiner Bedeutung verloren hat und die Staaten der Welt 2014 für ihre Verteidigungsbudgets im Mittel 2,3% ihres Bruttoinlandsproduktes2) aufwendeten. Es ist also ein Gebot wirtschaftlicher Vernunft, zu analysieren, inwieweit diese beiden Zentralaufgaben der Zukunftssicherung, Innovation und Friedenssicherung miteinander sinnvoll verknüpft werden können.

Innovation und Rüstungsforschung

Grundlagen jeder Innovation sind neue systemische Lösungen für Fragestellungen mit Marktchancen. Meist basiert die Neuheit auf den Ergebnissen vorangegangener Forschung und Entwicklungen neuer Technologien, aber auch neue Geschäftsmodelle werden als Innovationen bezeichnet. Dennoch ermöglichen meist die Ergebnisse von Forschung und Entwicklung die Innovationen und damit neuartige Angebote. Seit alters her ist der Satz „Der Krieg ist der Vater aller Dinge“ ein Hinweis auf die Interaktion zwischen militärischen Entwicklungen und zivilen Märkten. Heute wird diese Interaktion mit dem Begriff „Dual Use“ beschrieben, der allerdings jetzt weiter gefasst ist. Er umfasst nicht nur Technologien und Güter, die aus dem militärischen in den zivilen Bereich übergehen, sondern auch prinzipiell zivile Güter und Technologien, die militärisch nutzbar sein könnten. Zur Analyse der Bedeutung der Rüstungsforschung für Innovationen hat allerdings die letztgenannte Definition wenig Bedeutung und wird dazu in nachfolgender Analyse nicht weiter verwendet. Die volkswirtschaftliche Bedeutung dieses Systemansatzes wird in Abb. 1 am Beispiel der Werkstoffforschung für Brennstoffzellen (BZ) verdeutlicht.3)
Werkstoffeigenschaften wie Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten oder Stabilität des katalytischen Elektrodenmaterials sind von essenzieller Bedeutung für die Funktionsfähigkeit der Zelle. Dennoch wird die Nachfrage auch nach sensationellen Werkstoffkombinationen zunächst beschränkt sein, solange nicht daraus geeignete Zellen hergestellt, in BZ-Stacks und weiterhin in ein BZ-System integriert werden. Erst wenn damit elektrischer Strom wirtschaftlich erzeugt werden kann, ist eine Nachfrage erwartbar. Der Durchbruch zum Massenmarkt kann aber erst erfolgen, wenn das BZ-System in einer noch komplexeren Systemarchitektur, etwa einem Hybridfahrzeug mit BZ-Antrieb, das Mobilitätsbedürfnis eines breiten Kundenkreises befriedigt. Der große Innovationssprung mit dem entsprechend hohen Wettbewerbsvorteil ist so häufig mit einer Reihe neuer Systemelemente verbunden. Selbst große Unternehmen nähern sich hier bald den Grenzen ihrer wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit.
Neben den durchaus schon hohen Forschungs- und Entwicklungskosten werden meist erhebliche Investitionen für die Errichtung der Produktionsanlagen benötigt. Bei kleineren Firmen, insbesondere bei Start-ups, wird diese Phase vor dem Markteintritt auch als „valley of death“ bezeichnet. Schließlich ist mit der Einführung neuer Systeme auch ein Garantierisiko verbunden. Wenngleich praktisch alle Staaten zur Innovationsförderung ihrer Industrie entsprechende projektbezogene Förderprogramme anbieten, sind diese durch das internationale Wettbewerbsrecht stark eingeschränkt und speziell in der späteren Projektphase in der Marktnähe praktisch unmöglich, wie in Artikel 8 des Zusatzabkommens zu dem GATT-Abkommen festgelegt.4) Demgegenüber sind alle Aktivitäten zur Ausrüstung von Streitkräften von allen Regelungen des GATT-Abkommens gemäß Artikel XXI (Security Exceptions) ausgenommen.5) Die vollständige staatliche Finanzierung von volkswirtschaftlich bedeutsamen Produktentwicklungen bis hin zur Produktion bleibt so im Rahmen von „dual use“-Vorhaben der Rüstungsforschung möglich. Während in Europa diese Regelung kaum genutzt wird, ist es in den USA fester Bestandteil der Industriepolitik, nach Möglichkeit diese „dual use“-Regelung des GATT-Abkommens in Anspruch zu nehmen. Der amerikanische Verteidigungshaushalt stellt daher ein bedeutendes Instrument der staatlichen Innovationspolitik dar. Obwohl auch in der Vergangenheit aus der Rüstungsforschung wesentliche technologische Impulse ausgegangen sind, ist diese Konstellation in den USA einmalig und hat wesentliche Innovationen von großer volkswirtschaftlicher Bedeutung bewirkt.
Die ersten bemerkenswerten großtechnischen Innovationen aus dem Rüstungssektor für zivile Großsysteme sind naturgemäß aus dem Bau von Kriegsschiffen bekannt. Handelte es sich dabei bereits Anfang des 20. Jahrhunderts um hochkomplexe technische Systeme mit Abmessungen von über 200 m und 35.000 t und modernster Energietechnik. Eine sehr bekannte einzelne schiffbautechnische Herausforderung des Kriegsschiffbaus der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts mit nachhaltigem Einfluss auf nachfolgende zivile Projekte waren Entwurf und Bau der Panzerschiffe der „Deutschland“-Klasse der Reichsmarine unter den Bedingungen des Versailler Vertrags. Die gefundene Lösung führte zu einem vollverschweißten Schiffskörper,6) um das Gewicht der Nieten zu sparen, und zum Einbau von Großdieselmotoren7) zur Erzielung des gewünschten Fahrbereichs. Beide Ansätze haben als Systemlösung nachfolgende Konstruktionen des zivilen Schiffbaus nachhaltig geprägt. Die Bedeutung der Schweißtechnik wurde noch während des Zweiten Weltkrieges deutlich, als Frachtschiffe der U.S. Liberty-Klasse wegen Fehlern in der Wärmebehandlung beim Schweißen durch Sprödbrüche der Schweißnähte ohne Feindeinwirkung verloren gingen. Bis heute ist dieser Schweißfehler ein wichtiges Schadensbeispiel in Lehrveranstaltungen zum Thema Schweißtechnik an Technischen Hochschulen.8)
Eine ganze Reihe von Innovationen sind bis zum Ende des Zweiten Weltkrieges durch das Heereswaffenamt, das Technische Amt der Luftwaffe und das Marineamt umgesetzt worden mit prägendem Einfluss für zivile Anwendungen. Dies sind beispielsweise nicht nur die verschiedenen Strahltriebwerke, sondern auch bahnbrechende Forschungen auf dem Gebiet der Hochgeschwindigkeitsaerodynamik und vieles mehr.
Mit dem Unternehmen „Paperclip“ und dem damit verbundenen Technologietransfer von Deutschland nach den USA bei Kriegsende wurde die Basis für die heute gut etablierte und Technologien prägende Rüstungsforschungsstrategie der USA gelegt. Kern und treibende Kraft sind die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) und das traditionsreiche Office of Naval Research (ONR), neben den verschiedenen Forschungseinrichtungen der Teilstreitkräfte, die zusätzlich noch vorhanden sind. Die Verknüpfung von Rüstungsforschung von DARPA mit der nationalen Innovationsfähigkeit lässt sich etwa auf der website alphr Technology9) verfolgen.
Das Internet geht auf die Arbeiten J.C.R. Lickliders im Information Processing Techniques Office (IPTO) zurück, 1969 wurde die erste Host-to-host-Verbindung zwischen Rechnern eingerichtet und 1972 die erste E-mail im Netzwerk versendet. Windows, das World Wide Web und Videokonferenzen gehen auf das von D. Engelbart, dem Erfinder der Maus, erfundene oN-Line System (NLS) zurück, das er schon 1961 dem U.S. Air Force Office of Scientific Research vorschlug. Google Maps basiert auf einem Projektergebnis einer von DARPA geförderten Studentengruppe des MIT. Das Siri-Stimmerkennungssystem wurde ebenfalls als Cognitive Assistant that Learns and Organizes (CALO) von DARPA finanziert, um den Truppen im Einsatz bessere IT-Instrumente zur Verfügung zu stellen. Unix (und die Cloud) wurden als modulares Konzept aus Sicherheitsgründen entwickelt, aus dem durch die Kooperation mit Bell Labs, GE und MIT das Cloud-Konzept entstand. Das GPS-System basiert auf den vorangegangenen Entwicklungen der Satelliten-Navigationssysteme TRANSIT und NAVSAT. Das neue Urban Photonic Sandtable Display gestattet eine dreidimensionale holographische Darstellung für militärische Planspiele, wobei zivile kommerzielle Innovationen, etwa in der Städteplanung, noch auf ihre Einführung warten.
Neben diesen prinzipiellen technologischen Durchbrüchen ist eine Reihe von zivilen Produkten über Rüstungsprojekte auf den Weltmarkt gekommen. Die Entwicklung des strategischen Transportflugzeuges C-5 Galaxy liefert dafür ein prominentes Beispiel. Während in der Endrunde der Ausschreibung Boeing, Douglas und Lockheed konkurrierende Vorschläge erarbeiteten, waren General Electric und Pratt & Whitney beim Triebwerkskonzept im Wettbewerb. Der Zuschlag wurde am 30. September 1965 für Lockheed und General Electric bekannt gegeben.10) Nach dem Jungfernflug der Galaxy am 30. Juni 1968 begann die Einführung am 17. Dezember 1969. Mit den Erfahrungen aus der Angebotsphase entwickelte Boeing sein eigenes Konzept für ein Großraumflugzeug, und der Jungfernflug der Boeing-747 fand am 9. Februar 1969 statt.11) Das Triebwerk war das neu entwickelte Modell JT9D von Pratt & Whitney. Auch das Galaxy-Triebwerk General Electric TF39 fand in seiner Zivilversion General Electric CF612) Eingang in die Triebwerkspalette der Boeing-747. Auch die beiden Wettbewerber Douglas und Lockheed haben mit den Typen DC-10 und L-1011 TriStar ebenfalls Großraumflugzeuge auf den Markt gebracht. Das Galaxy-Projekt hat also zu drei Großraumflugzeugen und zwei neuen Triebwerkskonzepten von US-Herstellern geführt oder zu deren Entwicklung beigetragen.
Dies zeigt bereits wesentliche Elemente der intelligenten Verknüpfung von Rüstungsforschung und ziviler Produktinnovation. In einer ersten Phase werden die Ergebnisse einer projektorientierten Grundlagenforschung (z.B. Untersuchungen von Strömungsprofilen, Rechenmethoden, Werkstoffdaten) allen beteiligten Unternehmen zur Verfügung gestellt. Die in der Vorauswahl erfolgreichen Unternehmen erhalten ihre weiteren Arbeiten nach einer vertraglichen Vereinbarung bis zur vollen Höhe finanziert und liefern belastbare Entscheidungsgrundlagen für die staatlichen Rüstungsstellen. Nur die in der Endphase beteiligten Firmen konnten innovative Produkte für einen Markteintritt entwickeln.

„Dual use“ und Produktentwicklung

Diese Beispiele werfen die Frage nach den Unterschieden und Synergien des Innovationsprozesses bei zivilen und militärischen Projekten auf. Zweifelsohne werden in beiden Bereichen Kosten und Risiken bei Innovationsentscheidungen abgewogen, allerdings aus anderen Motivationen, die Abb. 2 verdeutlichen soll. Die Investitionsorientierung im linken Teil zeigt die notwendige Balance zwischen Kosten und Produkteigenschaften mit den Triebkräften Gewinnmaximierung und Risikominimierung, und die Forschungsorientierung im rechten Teil verdeutlicht den Zugang zum neuen Produkt über neue Erkenntnisse und Kreativität als Triebkräfte.
Die Entwicklung und Umsetzung von Innovationsstrategien erfordert die sinnvolle Zusammenführung dieser beiden Aspekte. In allen zivilen Märkten muss Innovation durch geeignete Kombinationen von Kosten und Eigenschaften neuer Produkte (nachhaltig) höhere Renditen für das eingesetzte Kapital erzielen. Für Investoren ist Innovation eine von mehreren Optionen, Renditen zu maximieren. Ziel der Rüstungsforschung ist es aber, den eigenen Streitkräften eine möglichst große Überlegenheit gegenüber möglichen Gegnern durch bessere Systeme zu sichern. Streitkräfte bleiben hier auf technische Systeme beschränkt, wobei naturgemäß deren Systemanforderungen von den strategischen Zielsetzungen abhängen. Während potenziell interessante Forschungsergebnisse für den Investor erst nach mehreren Entscheidungsschritten relevant werden, sind sie dies bei Streitkräften als unmittelbare Konsequenz ihres strategischen Auftrages. Während für den investitionsorientierten Ansatz Rückkopplungen zur Technologie nur über den Markt erfolgen, ist der forschungsorientierte Ansatz unmittelbar technologiegeprägt. Der Zugang zu vermarktbaren Ergebnissen der Rüstungsforschung über „dual use“-Optionen ist daher für Investoren ein interessanter Aspekt, der aber auch umgekehrt als Anreiz für Investitionen in die eigene Volkswirtschaft dienen und zur Schaffung weiterer Arbeitsplätze in verwandten zivilen Bereichen beitragen kann.
Das angebotene Portfolio der Projektbegleitung durch Rüstungsämter bietet dem Investor weitere Vorteile, sein Investitionsrisiko zu verkleinern, indem er prinzipiell auf Strukturen und Verfahren des militärischen Projektmanagements zurückgreifen kann. Dies sind zum einen eingeführte Methoden zur Beurteilung des Entwicklungsstandes von Projekten bis zur Marktreife, um das noch vorhandene Entwicklungsrisiko besser einschätzen zu können. Zum anderen können vorhandene militärische Normen für die zivilen Anwendungen genutzt werden, um durch entwicklungsbegleitende Normung die Markteinführung neuer Produkte zu erleichtern.13)
Die Beurteilung des Entwicklungsstandes durch das U.S. Department of Defense (DoD) basiert auf dem von der NASA entwickelten Technological Readiness Level (TRL). Dieser besteht aus neun Stufen von TRL 1 bis TRL 9. TRL 1 beschreibt die Zusammenführung von Einzelergebnissen zu einem schlüssigen technologischen Funktionskonzept, TRL 9 steht für das im Einsatz erprobte System und TRL 7 für den Prototyp im Feldtest.14) Der Zeithorizont für den Einsatz, also den für Investoren wichtigen Beginn des Kapitalrückflusses, liegt bei TRL 1 bei 8-15 Jahren und bei TRL 7 zwischen einem und fünf Jahren.
Eine geschickte Balance zwischen Beibehaltung und partieller Freigabe von Schutzrechten ist häufig das Ergebnis einer intelligenten IP-Strategie von Unternehmen (IP Intellectual Property). Dabei sollten weiterführende Teile der Innovation patentrechtlichen Schutz behalten, während andere für eine schnelle Erreichung des Massenmarktes (z.B. Datenträger) international standardisiert und gegen eine angemessene Lizenzgebühr allgemein verfügbar werden. Die entwicklungsbegleitende internationale Normung ist so eine wichtige Hilfe zur Markteinführung. Dazu sind Vorarbeiten aus dem Rüstungsbereich äußerst hilfreich. Sie verringern die notwendige Bearbeitungszeit deutlich und erleichtern die Entscheidungen zur IP-Strategie. Im Internet besteht Zugang zu den strukturierten Prozessbeschreibungen des Projektablaufs selbst, wie im DoD vorgesehen,15) und zu den vorhandenen internen Normen.16) Naturgemäß werden bei Kooperationen alle diese Unterlagen projektbezogen schon im Entwurfsstadium zur Verfügung stehen, was natürlich neben besserem Wissen deutliche Zeitvorteile bietet.
Die volkswirtschaftliche Bedeutung der intellektuellen Vernetzung von Firmen bei komplexen Rüstungsprojekten lässt sich gut mithilfe von Abb. 3 diskutieren. Sie zeigt für verschiedene Produkte der Maschinenbauindustrie benötigte Baugruppen bzw. Kompetenzfelder und deren Komplexität, also die benötigte Kompetenz der jeweiligen Lieferanten. Die Beispiele zeigen folgende Produktgruppen: Schweißroboter, Kraftwerk, (chemische) Prozessanlage für den zivilen Markt und ein AUV (Autonomous Underwater Vehicle) als Beispiel für ein Rüstungsprojekt sowie zum Kontrast das Low-tech-Produkt Schubkarre.
Die benötigten Kompetenzen beziehen sich auf die Baugruppen Energiespeicher, Energiewandler, Prozessumgebung (Risiko, Anforderungen), Intelligenz, Mobilität und Prozesse. Die Komplexität und die Vernetzung der Kompetenzfelder deuten die technologische Herausforderung an. Auch bei konventionellen Technologien wie Schweißrobotern, Kraftwerken und Prozessanlagen bestehen sehr hohe Anforderungen, nur treten diese singulär in einzelnen Kompetenzfeldern auf. Häufig sind hier eingespielte Teams tätig, die trotz aller Qualifikation wenig Synergieeffekte zu großen Innovationen erwarten lassen. Ein anderes Bild liefert das betrachtete AUV. Es sind eine Reihe von Kompetenzfeldern und Baugruppen vorhanden, die hohe Kompetenz verlangen und völlig neu vernetzt werden müssen. Dies erfordert bei hohen Ansprüchen eine Abkehr von Routinen, erweitert so automatisch die Blickweise der Beteiligten und schafft auch neue Vernetzungsmöglichkeiten. Diese herausfordernden Umstände begünstigen die Innovationswahrscheinlichkeit dieser Gruppe.

Rüstungsagenturen und ihre Aktivitäten

Die operative Umsetzung der Rüstungsforschung liegt meist in der Verantwortung von Rüstungsagenturen sowie nachgeordneten eigenen Forschungs- und Entwicklungszentren. Die wohl prominenteste Agentur ist sicherlich DARPA.17) Rudimentäre Hinweise auf die Organisation in der Volksrepublik China und der Russischen Föderation sind auf den Internetauftritten18)19) der Verteidigungsministerien zu finden. Für eine Analyse der Zusammenhänge zwischen Rüstungsforschung und Innovation eignet sich die Situation in den USA besonders, nicht zuletzt wegen der relativ offenen Informationspolitik des DoD. DARPA ist eine von 19 Agenturen des DoD, die dem Office of the Secretary of Defense zugeordnet und dort dem Assistant Secretary of Defense for Research and Engineering (ASD(R&E))20) unterstellt sind. Neben DARPA ist auch das Direktorat des Deputy Assistant Secretary of Defense for Research (DASD Research)21) mit den zugehörigen Forschungseinrichtungen integriert. Abb. 4 zeigt ein vereinfachtes Organisationsschema dieser Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen.
Zu den eingezeichneten Bereichen zählen noch die Direktorate DASD System Engineering, DASD Emerging Capability & Prototyping und DASD Developmental Test & Evaluation sowie die Defense Innovation Unit Experimental zu ASD (R&E). Die Marine besitzt noch mit dem Office of Naval Research (ONR) eine eigene Steuerungsstruktur.
Die Mission von DARPA lautet, revolutionäre Konzepte und Innovationen in überlegene Waffensysteme und zur Verbesserung der Zivilgesellschaft umzusetzen. Wesentlicher Aspekt hierbei ist die Vernetzung aller möglichen Akteure wie Universitäten, Industrie- und Kleinunternehmen sowie Regierungsstellen in einem „innovation ecosystem“. Dazu werden ca. 220 Beschäftigte, davon 100 als Programmmanager, in sechs technischen Dienststellen eingesetzt, um ca. 250 Forschungs- und Entwicklungsprogramme zu betreuen. Das Budget für 2016 betrug 2,87 Mrd. USD. Als Grundlage des Erfolges werden die Identifikation der richtigen Projektpartner und das exzellente Projektmanagement gesehen. DARPA steuert auch eine eigene Auslandsorganisation.
DASD Research entwickelt Konzepte und Strategien, um Erkenntnisse aus Wissenschaft und Technologie für die Bedürfnisse des DoD zu nutzen. Vordringlich ist die militärisch-technologische Überlegenheit der USA zu sichern, entsprechende Studien und Empfehlungen zu erarbeiten, die wissenschaftliche Aufsicht über die DoD-Labors wahrzunehmen, Kontakte mit Verbündeten zu pflegen sowie alle DoD-Bereiche, insbesondere Beschaffung, in technisch-wissenschaftlicher Hinsicht zu unterstützen. Der Bereich Basic Research dient vorwiegend der Vernetzung mit Universitäten und Forschungseinrichtungen, der Bereich Technology Security Office sorgt für die Geheimhaltung neuer Technologien, der Bereich Defense Laboratory Enterprise (DLE) sorgt für die Umsetzung der erarbeiteten Strategien in den angeschlossenen Labors der einzelnen Waffengattungen und einem radiobiologischen Labor, das direkt dem DoD untersteht. Die Labors der Luftwaffe bestehen aus dem Hauptquartier HQ Air Force Research Laboratory (AFRL), Wright-Patterson Air Field in Ohio als Hauptlabor mit 14 weiteren angeschlossenen Einrichtungen. Das Heer verfügt neben dem Army Research Laboratory (ARL) Adelphi in Maryland über weitere 37 Laborstandorte. Die Marine einschließlich der Marineinfanterie hat insgesamt 26 Standorte mit dem Flaggschiff Naval Research Laboratory (NRL) zur Verfügung. Das Office of Naval Research (ONR)22) koordiniert den Forschungsbereich der Marine.
Das ONR soll seit seiner Gründung 1945 durch wissenschaftliche Forschung die Überlegenheit der US-Marine sichern. Es arbeitet eng mit dem 1923 gegründeten Naval Research Laboratory (NRL)23) zusammen. Ein strategischer Entwicklungsplan beschreibt die aktuellen Ziele im Detail.24) ONR besteht aus den Direktionsbereichen Research und Technology, die in einer Matrixorganisation mit Fachabteilungen, bezeichnet mit Code 30 (Expeditionary Maneuver Warfare&Combating Terrorism), Code 31 (C4ISR), Code 32 (Ocean Battlespace Sensing), Code 33 (SeaWarfare Performance), Code 34 (Warfighter Performance), Code 35 (Naval Air Warfare and Weapons) zusammenarbeiten. ONR und NRL haben mit vielen Nobelpreisträgern zusammengearbeitet, verfügen so über große wissenschaftliche Reputation und eine gewisse Sonderstellung in der Struktur. Das wissenschaftliche Beratergremium Naval Research Advisory Committee (NRAC) unterstützt das ONR. Wie DARPA verfügt ONR über eine eigene Auslandsorganisation zur weltweiten Kontaktpflege zu Wissenschaftlern. Das ONR hat ca. 1.400 Beschäftigte.
Neben der Organisation sind die Gesamtstrategie des DoD und die verfügbaren Technologien zur Steuerung der Innovationen von besonderer Bedeutung. Eine Zusammenstellung der technisch-wissenschaftlichen Zielsetzungen des DoD und ihrer Umsetzung wird in dieser Auflistung25) gegeben, der daraus ableitbare Technologietransfer wird hier26) vorgestellt. Abb. 5 zeigt einen Überblick der wesentlichen Elemente dieser Strategie, die auch die Vorteile der Regelungen des GATT-Abkommens gemäß Artikel XXI (Security Exceptions) nutzt.
Die Strategie kann mit einem Kreislauf verglichen werden, der die Anforderungen des DoD mit den Kompetenzen in Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industrie verbindet. Am Anfang steht die Akquisition von kleineren DoD-finanzierten studentischen Projekten bis hin zu großen Forschungs- und Entwicklungsaufträgen. Die Ergebnisse fließen dann entsprechend den Vorgaben ausschließlich in die benötigten Rüstungsgüter oder werden im Rahmen von Technologietransferprogrammen wieder der wirtschaftlichen Nutzung zugeführt. Auch bei geheimen Rüstungsprojekten baut die liefernde Industrie entsprechendes Wissen auf, das letztlich, wenn auch verzögert, in zivilen Produkten seinen Niederschlag findet. Wegen des Abbaus der klassischen US-Industrien in den letzten Jahrzehnten hat der Aufbau moderner Fertigungskapazitäten auch in DoD-Programme Eingang gefunden.27)
Seine Strategie setzt das DoD mit verschiedenen Instrumenten zur Gewinnung von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft über seine Dienststellen um, wie nachfolgende Beispiele zeigen. Bemerkenswert ist dabei der hohe Stellenwert der Hochschulforschung. Mit insgesamt 1,716 Mrd. USD28) wurden im Finanzjahr 2016 wie in den Vorjahren etwa 0,3% des Verteidigungsbudgets für universitäre Grundlagen- und Anwendungsforschung aufgewendet. Mit der Initiative STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) wird gezielt der akademische Nachwuchs dieser Fächer gefördert, wie etwa die STEM2Stern-Initiative des Department of the Navy29) zeigt. Netzwerke wie zu Biomolecular Motor,30) gesponserte thematische Workshops31) oder größere Projekte wie URETI32) im Verbund mit NASA, wobei umfängliche Brennstoffzellenforschung erfolgte, sind weitere Optionen, Kontakte zu Universitäten zu fördern. Regelhafte Ausschreibungen, so genannte Broad Agency Announcements (BAA), dienen der Mitteilung von Ausschreibungen des DoD in den verschiedensten Bereichen, so auch in Forschung und Entwicklung.33) Verschiedene Websites und Berichte,34) die Programmübersichten vorstellen, sollen potenzielle Partner ansprechen. Über Websites der verschiedenen Einrichtungen wie z.B. NRL35) erfolgen Lizenzangebote an die interessierte Industrie.

Aktuelle DoD-Forschungs- und Entwicklungsfelder

Die organisatorischen Strukturen und Regeln schaffen den operativen Rahmen zur Umsetzung der S&T-Strategie zur Erfüllung der militärischen Zielsetzungen und des Technologietransfers in die Wirtschaft. Die Schrift „Reliance 21 Operating Principles“ fasst die wesentlichen Forschungs- und Entwicklungsthemen des DoD zusammen: Advanced Electronics (fortschrittliche Elektronik), Air Platforms (Flugplattformen), Autonomy (Autonomie), Biomedical (Biologie-Medizin), C4I (elektronische Führungsinstrumente), Counter Weapons of Mass Destruction (Massenvernichtungswaffenabwehr), Cyber Security (Cybersicherheit), Electronic Warfare/Electronic Protection (elektronische Kriegführung), Energy and Power Technologies (Energietechnologien), Engineered Resilient Systems (Resilienz-Engineering), Ground and Sea Platforms (Boden-/Seeplattformen), Human Systems (Humansysteme), Materials & Manufacturing Processes (Materialien & Fertigungstechnik), Sensors and Processing (Sensorik & Messdatenverarbeitung), Space (Weltraum), Weapons Technologies (Waffentechnologie). Abb. 6 zeigt die heute aktuellen deutschen Schwerpunkte: Industrie 4.0, E-mobility, Energiewende und speziell Energiespeicher und ihre möglichen Vernetzungen mit den Themen des DoD.
Alle vier Schwerpunkte sind mit den Feldern Elektronik, Energie, Fertigung und Sensorik verknüpft. Lasertechnik und Leistungselektronik erlauben der Waffentechnik eine ähnlich hohe Vernetzung wie der Cybersicherheit. Die Themenfelder Biologie-Medizin und Humansysteme sind für Forschungen in Biotechnologie, Gesundheitswirtschaft sowie in künstlicher Intelligenz und Mensch-/Maschine-Schnittstellen bedeutsam. Nur die Themen Massenvernichtungswaffen und Weltraum zeigen keine unmittelbare zivile Nutzbarkeit. Bereits dieses Streiflicht verdeutlicht die Bedeutung der Rüstungsforschung für die Innovationsdynamik der US-Industrie im Vergleich zu Europa.
Das Themenfeld Energie ist für alle hier genannten europäischen Schwerpunkte gleichermaßen von großer Bedeutung. Der Bericht „More Fight-Less Fuel“ des Defense Science Board Task Force on DoD-Energy Strategy vom Februar 200836) zeigt zwei Problemfelder der US-Streitkräfte bei ihrer Energieversorgung auf: Der hohe Energieverbrauch im Einsatz erforderte ca. 70% des gesamten logistischen Aufwands, was Kosten und Versorgungsrisiko erhöhte. Außerdem sah man die Ausfallsicherheit der öffentlichen Stromversorgung der Standorte als nicht ausreichend. Im Bezugsjahr 2006 des Berichts lag der Aufwand für stationäre Anlagen bei 3,5 Mrd. USD und bei 10 Mrd. USD für Einsatzkräfte. Klimaschutz ist ein weiteres Argument, ohne jedoch o.g. Kernaussagen zu ändern, da regenerativ gewonnene Energie die Logistik entlastet. Dies führt zu Anweisungen, die Brennstofflogistik in Einsatzplanungen und -analysen genau zu berücksichtigen sowie stets den Energieaufwand und Alternativen zu analysieren. Dies soll zu einem sparsamen Umgang mit Energie, technologischen Entwicklungen zur Effizienzsteigerung und deren besserer Kontrolle führen. Dazu dienen Key Performance Parameter (KPP) für Energieeffizienz und Vollkostenrechnungen für Brennstoffe (Fully Burdened Cost of Fuel (FBCF)). Diese Maßnahmen betreffen zunächst Prozessverbesserungen, deren Transfer in die Industrie als Erfahrungsaustausch nützlich, aber nicht besonders innovativ ist. Der Bericht enthält aber auch die als notwendig erachteten Forschungs- und Entwicklungsvorhaben mit den Technologiefeldern Energiewandler, neue Werkstoffe, elektrische und autonome Systeme, Landfahrzeuge, Luftfahrzeuge und Schiffbau.
In nachfolgenden Abbildungen sind auszugsweise Bewertungen zur militärischen Effizienz, zur Energieeffizienz, zum Entwicklungsrisiko und zum Einsatzzeitpunkt angegeben und mit Aussagen zur zivilen Nutzung ergänzt. Allerdings sind die aus militärischer Sicht getroffenen Aussagen nicht zwingend auf zivile Märkte voll übertragbar. Bezüglich des geschätzten Einsatzzeitpunktes bedeutet „Kurz“ in 0-5 Jahren, „Mittel“ in 5-15 Jahren und „Lang“ für >15 Jahre, bezogen auf das Basisjahr 2008. Abb. 7 zeigt die vorgestellten Projekte zu Energiewandlern, die relativ rasch auch in zivile Nutzung überführt werden könnten. Die dort aufgeführten kurzfristig verfügbaren taktischen Solar- und Windgeneratoren werden nach verfügbaren Produktinformationen37) bereits kommerziell angeboten. Die ebenso angebotenen Brennstoffzellen benötigen aber Wasserstoff, was die Brennstofflogistik im Einsatz erschwert. Es müssten entweder Elektrolyseure für den Truppeneinsatz oder Brennstoffzellen für Diesel oder Kerosin verfügbar sein, um diese als uneingeschränkt einsatzfähige Technologie zu bezeichnen.
Die Projekte für Landfahrzeuge, wie in Abb. 8 zusammengefasst, eignen sich für einen unmittelbaren Transfer in die Automobilindustrie. Ähnliches gilt auch für die hier nicht weiter aufgeführten Projekte für Luftfahrzeuge und Schiffe.
Die Entwicklung autonomer Fahrzeuge ist ein langjähriges Anliegen von DARPA mit hoher Priorität. Seit 2004 dient der Wettbewerb DARPA Grand Challenge für Universitäten der Prämierung der besten Lösungen für autonom betriebene Fahrzeuge.38) So wurden wesentliche Grundlagen für diverse autonome Systeme bei Land-, Luft- und Seefahrzeugen gelegt. Die daraus entstandenen militärischen Entwicklungen für UAV (Unmanned Aerial Vehicle), UUV (Unmanned Underwater Vehicle) und UGV (Unmanned Ground Vehicle) sind in Abb. 9 mit anderen weiterführenden Entwicklungen zusammengefasst. Offensichtlich sind diese Entwicklungen unmittelbar in zivilen Anwendungen wie Drohnen, fahrerlosen Automobile oder Industrieroboter umsetzbar. Die Forschung zu Biomimetic-Konzepten ist dabei wichtig, weil eine große Zahl belebter Systeme als Vorbild für verschiedene Konstruktionsansätze autonomer Systeme genutzt werden kann.39) Die generelle Nutzung elektrischer Systemplattformen verdeutlicht die Bedeutung entsprechender Aktuatoren und hocheffizienter betriebssicherer Elektronikkomponenten unmittelbar.
Neben strategischen Vorhaben sind auch kurzfristige und stark anwendungsorientierte Projekte durchgeführt worden, wie etwa Maßnahmen zur Vermeidung von Wärmeverlusten.40) Auch die Europäische Verteidigungsagentur (EDA) hat 2012 unter der Bezeichnung „GO GREEN“ ein Nachhaltigkeitsprojekt ins Leben gerufen. Das Thema Energie war zwar in verschiedenen Systemprojekten der EDA enthalten, aber dieses Projekt dient gezielt der Anwendung der EU-Nachhaltigkeitsziele in europäischen Streitkräften.41) Die logistischen Überlegungen des DoD, durch Energieeffizienz und nachhaltige Energieversorgung Transportkapazität einzusparen und so die Streitkräfte effektiver zu gestalten, sind aber hier nicht das maßgebliche Motiv. Ein „Consultation Forum for Sustainable Energy in the Defence & Security Sector (CF SEDSS)“ mit der Bezeichnung „European Defence Energy Network (EDEN)“42) dient der Vernetzung, dem Erfahrungsaustausch sowie der Projektentwicklung, wozu drei Arbeitsgruppen43) gebildet wurden. Technologische Spitzenleistungen wie bei dem DoD-Programm sind ebenso keine Zielsetzung höchster Priorität.

Zusammenfassende Betrachtung und Umsetzungsoptionen in Europa

Das Konzept von DARPA hat die US-Administration soweit überzeugt, dass die Energie- und Nachhaltigkeitspolitik des US-Präsidenten durch eine analoge Projektagentur mit dem Namen ARPA-energy (kurz: ARPA-e) umgesetzt wird.44)
Als bekannte Vorteile des DARPA-Konzepts werden unternehmerisch denkende, hochqualifizierte Projektmanager mit hoher Entscheidungskompetenz und zeitlich begrenzten Verträgen, keine eigene Projektausführung, nur exzellente externe Partner, hohe Risikobereitschaft, klare Abbruchkriterien und einfache Anschubfinanzierung genannt. Die strategischen Ansätze zu langfristigen Technologieschüben mit nachhaltig prägendem Charakter sind bis zur Markteinführung weitestgehend vernetzt. Eine gezielte Förderung von Technologienetzwerken und die Einbindung von Entscheidern, großen Unternehmen und frühen Anwendern fördern dies, und die vorgesehene militärische Anwendung sichert dabei einen ersten Einstiegsmarkt.
In dieser Konstellation werden spezifische Energieprojekte des DoD gemeinsam von DARPA und ARPA-e bearbeitet. Die Vorstellung von ARPA-e beschreibt die „dual use“-Strategie, ohne den Begriff zu nennen, was an deren mehr zivilen Zielsetzung liegen mag. Die geschickte Nutzung der GATT-Bestimmungen zur uneingeschränkten Entwicklung militärischer Ausrüstung ist eine wesentliche Voraussetzung für die vorgestellte Marktdurchdringung über erste Anwender, die noch dazu über ihre Entscheider ein sehr enges Verhältnis zu der Technologieagentur haben. Bei der Diskussion über Aufgaben von Rüstungsagenturen wie der EDA sollte dieser Punkt aber zielgerichtet in die eigene Planung einfließen, wobei bisher nur erste Ansätze erkennbar sind.45)
Eine erste Betrachtung zeigt die Schwierigkeit in der Verteidigungs- und Industriepolitik in Europa, sachliche Anforderungen und moralische Ansprüche, die weniger von Bürgern als von Vertretern der Zivilgesellschaft formuliert wurden, zielgerichtet umzusetzen. Ohne eine wirkliche demokratische Legitimation wird dabei die Integration zivilgesellschaftlicher Organisationen in dem Sicherheitsforschungsprogramm versucht.46) Die extreme Auslegung dieser rein moralischen Aspekte könnte aber zu prinzipiellen Denkverboten führen, wenn alle Arbeiten, die die Würde des Menschen oder die Umwelt vielleicht schädigen könnten, zu unterlassen wären.47) Es fragt sich aber, wieweit Denkverbote auf Verdacht mit einer aufgeklärten Gesellschaft vereinbar und ihrerseits moralisch sind, wenn sie erzwungen werden und Gewissensentscheidungen der fachkundigen Beteiligten ignorieren. Ein weiteres Hemmnis für eine gezielte europäische „dual use“-Strategie wird im Artikel 346 des Vertrags über die Arbeitsweise der EU gesehen, der Verteidigungsfragen der nationalen Kompetenz zuweist.48) So rückt zunächst die Interpretation von „dual use“, zivile Güter für militärische Zwecke zu nutzen, um Rüstungsausgaben kürzen zu können, in den Vordergrund der Förderpolitik der EU. Dem wird in der Studie „Dual-Use Technologies in the European Union“49) entgegengehalten, dass nach Angaben der EDA jede Kürzung von Rüstungsausgaben um 100 Mio. EUR eine Reduktion des BNP um 150 Mio. EUR, der Steuereinnahmen um 40 Mio. EUR und der Arbeitsplätze um 2.870, einschließlich 760 hochqualifizierter Stellen, bewirken würde. Als Notwendigkeit wird angesehen, eine strikte Trennung von ziviler und militärischer Forschung aufzuheben, Produktionskapazitäten für Hochtechnologie zu optimieren und Vorrang einzuräumen, um Lieferketten und Technologietransfer von der Forschung zur Produktion zu sichern sowie dazu die Ausgaben für Rüstungsforschung zu erhöhen.50) Weiterhin wird die Notwendigkeit einer zielorientierten, langfristig orientierten Strategie angemahnt, die frühzeitig technologische Trends identifiziert, notwendige Synergien erkennt und sie fachübergreifend umsetzt. Ähnliche Ansätze finden sich in der Studie „Der europäische Rüstungssektor - Zwischen nationaler Politik und industrieller Globalisierung“, wo kurzgefasst festgestellt wird, dass die „EU-Staaten nicht erfolgreich dabei“ seien, „ihre nationalen Industrien vor den Effekten der Globalisierung zu schützen und für ihre Streitkräfte eine sichere Versorgung zu gewährleisten“, obwohl eine leistungsfähige Industrie vorhanden ist.51) Man könnte vereinfacht zusammenfassen, im Wesentlichen wäre das oben beschriebene System der USA auch für Europa brauchbar, wenn man nur Wege hätte, dies organisatorisch umzusetzen. Auch wenn dieses Problem hier nicht gelöst werden kann, zeigt das hier dargelegte Bild doch nachfolgende Lösungsansätze auf.
Da nicht zu erwarten ist, eine einheitliche Lösung für alle Mitgliedstaaten schnell zu erreichen, sollte im Rahmen der EDA die Möglichkeit geschaffen werden, dass interessierte Länder das bestmögliche zielorientierte Konzept gemeinsam umsetzen und anderen EU-Ländern die Option gewähren, sich später mit den entstandenen Regularien anzuschließen. Nicht juristische Verträge und endlose Verhandlungen, sondern die ökonomisch technische Exzellenz des Konzeptes muss die Motivation des Beitritts bewirken. Dazu müssen für alle Beteiligten Win-win-Situationen herbeigeführt werden. Exzellente Themenstellungen, exzellente Vernetzungen, exzellente Projektbetreuung für die Wissenschaft sowie interessante Marktchancen und Risikominimierung für die Industrie müssen die nötige Motivation für Spitzenleistungen erzeugen. Neben ausreichenden Mitteln bedarf es einer geistigen Aufbruchstimmung, die nicht mit überflüssigen Vorschriften und Gängelungen gebremst und behindert wird. Wie bei DARPA ist der Kern des Erfolges ein „innovation ecosystem“, das zur optimalen Vernetzung der möglichen Akteure führt. Die Programmleiter müssen imstande sein, wissenschaftliche Ergebnisse hinsichtlich technologischer Relevanz für die Streitkräfte und Anforderungen zukünftiger Märkte kompetent einzuordnen. Sie müssen den Innovationsprozess sowohl aus Investorensicht verstehen, als auch den Blick des Forschers mit den Markterfordernissen motivierend kombinieren. Neben einem exzellenten ingenieurwissenschaftlichen Hintergrund sind kompetente Führungserfahrung und unternehmerisches Denken notwendig. Flache Hierarchien und klare Entscheidungskompetenzen sind wesentliche Voraussetzungen, um hier qualifizierte Persönlichkeiten zu finden.
Die strategischen Ziele exzellenter Forschung, Entwicklung und Qualitätssicherung aller Rüstungsgüter von TRL 1-9 und die Sicherstellung ausreichender Fertigungskapazitäten sollten in einem eigenen Bereich, etwa EDA-E (Equipment), zusammengefasst und eine „dual use“-Strategie mit Hilfe von Artikel XXI des GATT-Abkommens umgesetzt werden.
EDA-E sollte in Unterabteilungen die jeweiligen Erfordernisse von Heer, Marine und Luftwaffe abdecken. Ähnlich wie ASD (R&E) die Forschungseinrichtungen der Waffengattungen in den USA koordiniert, könnten diese Unterabteilungen die Arbeit der Forschungseinrichtungen der beteiligten Länder koordinieren. Eine vierte Unterabteilung sollte im Wesentlichen zwei Aufgaben erfüllen, dafür Sorge tragen, dass innerhalb der Zuständigkeit von EDA-E für alle Beschaffungen mindestens drei unabhängige Lieferketten vorhanden sind, deren Fertigungsstätten auch im Verteidigungsfall rasche Produktionserhöhungen gestatten und so disloziert werden, dass die Versorgungssicherheit gewährleistet ist. Diese Aufgaben sollen die Ziele der Mittelstandsförderung (KMU) und der Strukturförderung unterstützen.
Bei Projekten bis etwa TRL 5 sollten sich alle möglichen Lieferunternehmen an „user groups“ beteiligen können, die wie Mitglieder des Projektteams über die Ergebnisse informiert werden. KMU sollten hier eine gewisse Förderung erhalten können. Die häufig geforderte Vermeidung von Doppelarbeiten ist, solange Wettbewerb nötig ist, unbedingt zu unterlassen, um teure technische Fehlentscheidungen, bedingt durch Verwaltungsvorschriften, zu verhindern. Zum Erhalt der Konkurrenz und der Fertigungskapazitäten sollten die Ausschreibungen so erfolgen, dass der Sieger die größte Liefertranche erhält, durch Aufteilung der weiteren Lieferungen auf zumindest zwei weitere Konkurrenzunternehmen deren Existenz gesichert wird. Wie allerdings Erfahrungen aus den USA zeigen,52) müssen auch die Voraussetzungen dafür geschaffen werden, dass eine zuverlässige Projektkostenkontrolle gesichert ist.
Eine pragmatische und leistungsorientierte Vorgehensweise sollte es ermöglichen, auch in Europa ähnliche Strukturen wie in den USA aufzubauen. Ob das Modell europaweit Erfolg hat, würden so nicht abstrakte Verträge mit praxisfernen Kompromissen, sondern nur der inhaltliche Erfolg für Streitkräfte, Wissenschaft und Wirtschaft bestimmen. 


ANMERKUNGEN:
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