Gruppenaufnahme des Gründungsteams

Pionier der Leichtbauwelt – Marcel Graf: „Wir können Großserie mit Keramik-Metall-Verbundwerkstoff“

In diesem Interview mit einem Pionier der Leichtbauwelt eröffnet sich eine Welt neuer Werkstoffe. Das Start-up CMMC GmbH aus Chemnitz verbindet Metall und Keramik in einem kontinuierlichen Prozess zu einem hochleistungsfähigen Verbundwerkstoff und hat damit die Aufmerksamkeit der Automobilindustrie auf sich gezogen. Erfahren Sie in diesem Interview mehr über den Weg einer Prozesstechnologie aus dem Labor zur Reife für die Großserie. Wie kann diese neue Idee die Mobilität der Zukunft gestalten? Und wie kann ein so junges Unternehmen einen Beitrag zum Klimaschutz leisten? Von schwierigen Anfängen und unüberwindlich scheinenden Hindernissen erzählt Marcel Graf, einer der Gründer. Möglicherweise sehen auch Sie am Ende dieser spannenden Unterhaltung die Zukunft des Leichtbaus und den Durchhaltewillen der Start-ups in einem neuen Licht.

Dieser Pionier der Leichtbauwelt eröffnet eine Welt neuer Werkstoffe: hochleistungsfähige Verbundwerkstoffe aus Metall und Keramik.
Erfahren Sie im Interview mehr über den Weg einer Prozesstechnologie vom Labor zur Reife für die Großserie und wie diese neue Idee die Mobilität der Zukunft gestalten kann. Von schwierigen Anfängen und unüberwindlich scheinenden Hindernissen erzählt Marcel Graf, Mitbegründer der CMMC.

Möglicherweise sehen auch Sie am Ende dieser spannenden Unterhaltung die Zukunft des Leichtbaus und den Durchhaltewillen der Start-ups in einem neuen Licht.

Bild oben: Das Gründungsteam von links: M.A. Regina Hessenmüller-Lampke, Dr. Thomas Grund, Dr. Marcel Graf und M. Sc. Robert Pippig (Quelle: CMMC)

Im Leichtbau sind branchen- und werkstoffübergreifende Impulse und neue Inspirationen für kreative, technologische Lösungen äußerst wertvoll. In der Serie „Pioniere der Leichtbauwelt“ kommen deshalb Gründer und Start-ups zu Wort. Hier haben sie die Möglichkeit, ihre Technologie, ihre Ideen und Visionen vorzustellen. Wenn sich so neue Partnerschaften über Unternehmens- und Branchengrenzen hinweg ergeben, dann haben wir bei Leichtbau(welt) unser Ziel erreicht: Inspiration für ihren Fortschritt.

Der offizielle Name CMMC GmbH leitet sich aus dem Verfahren und dem erzeugten Werkstoff ab. C steht für Cast und MMC für Metal-Matrix-Composites .

Leichtbauwelt: Wie und warum haben Sie Ihr Start-up gegründet?

Dr. Marcel Graf: Seit über zehn Jahren wird an der Technischen Universität Chemnitz, speziell am Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik an Metallverbundwerkstoffen geforscht. Ziel ist dabei das Vereinigen positiver Materialeigenschaften zweier gegensätzlicher Werkstoffe in einem neuen Werkstoff. In der Automobilindustrie besteht der Wunsch, diese Werkstoffklasse in Mengen Mengen verarbeiten zu wollen, die für einen Massenmarkt ausreichen. Deshalb wurde innerhalb eines F&E-Verbundprojektes eine Gießtechnologie mit weiteren Maschinenbauunternehmen, einem OEM und einer weiteren Forschungseinrichtung bis 2019 entwickelt.
Mit dem dabei entstandenen Prototyp lasen sich aktuelle Aluminium-Matrix-Composites – das ist die bedeutendste Legierungsgruppe unter den MMCs – in einem kontinuierlichen Verfahren herstellen. In Kombination mit einem EXIST-Forschungstransfer konnte dann am 12.02.2021 die CMMC GmbH als Spin-Off der Technischen Universität Chemnitz gegründet werden.

Leichtbauwelt: Dann darf ich noch herzlich zum dreijährigen Firmenjubiläum gratulieren! Wie sind Sie als junges Unternehmen aufgestellt?

Dr. Marcel Graf: Die Startphase war vor allem durch öffentlich geförderte Projekte auf Bundes- und Landesebene geprägt und durch die finanzielle Situation wurde durch erste kleine Umsätze ergänzt. Mittlerweile ist die Anzahl der Anfragen für Masseln aber auch nach Verbundpulver gestiegen und so wird der Umsatz 2024 auf jeden Fall sechsstellig werden. Weiterhin sind finanzielle Grundsteine durch zwei Finanzierungsrunden in Kombination mit dem Business-Angel-Bonus JTF der SAB bis weit in 2025 gelegt.

Masseln sind Halbzeuge, kleine Barren aus Metall.

Leichtbauwelt: Wie ergänzen Sie sich im Team? Welche Stärken bringen Sie jeweils mit?

Dr. Marcel Graf: Unser Gründungsteam ist besonders heterogen. Als Verantwortlicher für die Werkstoffcharakterisierung und den technischen Vertrieb bringt Herr M. Sc. Robert Pippig seine Kenntnisse auf dem Gebiet der MMC/AMC-Werkstoffe ein. Frau M. A. Regina Hessenmüller-Lampke besitzt jahrelange Erfahrungen in wirtschaftlichen, finanziellen und steuerlichen Fragestellungen und verfügt über ein umfassendes Netzwerk im finanzwirtschaftlichen Sektor. Ich selbst habe eine umfassende ingenieurtechnische Expertise in den Fachrichtungen Gießereimaschinenbau sowie Werkstofftechnik und ein ausgezeichnetes Netzwerk in der Industrie- und Forschungslandschaft. Der universitäre Mentor und Mitgesellschafter, Herr Dr. Thomas Grund, stellt den direkten Zugang zur universitären Forschung der TU Chemnitz sicher.

Leichtbauwelt: Was genau hat ihre Technologie aber nun mit Leichtbau zu tun?

Dr. Marcel Graf: Durch unsere Technologie lassen sich verschleiß- und korrosionsbeständige oder höherfestere und korrosionsbeständige Leichtmetalllegierungen in einem neuen Maßstab herstellen. Zudem können damit unterschiedliche Halbzeuge hergestellt werden. Zum einen Masseln für Gießer, Stangen für Umformer und Verbundpulver für 3D-Metalldrucker und Beschichter. Dabei handelt es sich nicht um ein Pulvergemisch, sondern um richtige Verbundpulverpartikel!

Leichtbauwelt: Können Sie uns ihre Innovation in wenigen Sätzen erklären?

Dr. Marcel Graf: Wir lösen die bisherige diskontinuierliche Herstellroute durch eine kontinuierliche Funktionsweise ab. Damit wird bereits bei der Herstellung dieser hochleistungsfähigen Leichtmetalllegierungen etwa 20 Prozent Energie eingespart. Die Herausforderungen sind zum einen das Einbringen der Partikel unter die Oberfläche des Aluminiumschmelzestroms und zum anderen das Benetzen der Keramikpartikel mit Aluminiumschmelze sowie die homogene Verteilung der Verstärkungsphase. Dazu muss man wissen, dass in Aluminiumgießereien Keramikkomponenten eigentlich gerade wegen der schlechten Benetzungseigenschaften eingesetzt werden. Beide unserer Lösungen sind heute international durch entsprechende Patente geschützt.

Leichtbauwelt: Was war der Auslöser Ihrer Projektarbeit und welchen Weg nahm die Entwicklung?

Dr. Marcel Graf: Die Grundlagen wurden durch universitäre Forschung und eine Industriepromotion gelegt und sogar schon ein Stück weit auf den industrienahen Labormaßstab übertragen. Selbst erste Feldversuche waren in diesem Stadium schon verheißungsvoll. Aber es fehlte der nächste Schritt der Skalierung. Deshalb wurden Mittel des BMWKs innerhalb des EXIST-Forschungstransfers genutzt, um die Marktreife der Technologie zu erreichen.
Dabei entstanden auch die Patente zur Technologie, die wir aus der TU Chemnitz herauskauften, um Freedom of Operate zu erlangen.
Zudem erweiterte sich das Produktspektrum durch immer neue Anfragen stetig weiter, weshalb neben dem ursprünglichen Markt auch der aufstrebende Bereich der additiven Fertigung in den Fokus rückte. Und genau dort liegen auch momentan alle Anstrengungen unseres Start-ups.

„Mit unserem kontinuierlichen Prozess können Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe nun in großserientauglichen Mengen hergestellt werden.“

Leichtbauwelt: Was an Ihrer Innovation ist technologisch besonders interessant?

Dr. Marcel Graf: Bislang wurden die Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe (kurz AMC) entweder mittels Rührgießen oder pulvermetallurgisch hergestellt. Beide Verfahren sind nicht großserientauglich, weshalb diese Werkstoffe bis dato nur in Nischenanwendungen Berücksichtigung fanden. Durch unsere kontinuierliche Prozessführung ändert sich das jetzt.

Leichtbauwelt: Worin sehen Sie den größten Nutzen für Ihre potenziellen Kunden?

Dr. Marcel Graf: Wir sparen durch unsere Prozessführung allein während der Herstellung des Werkstoffs schon ein Viertel der Energie ein. Bei einer erfolgreichen Werkstoffsubstitution hin zu AMCs kann durch Gewichtsreduktion nochmals Energie eingespart werden. Es sind also bivalente Potentiale vorhanden.

Leichtbauwelt: Welche weiteren Entwicklungen planen Sie?

Der Verbundwerkstoff aus Keramik und Metall wird in einem kontinuierlichen Verfahren hergestellt, das skaliert werden kann. (Quelle: CMMC)

Dr. Marcel Graf: Hier spielte Kollege Zufall mit: Eines Tage haben wir die Werkstoffe aus unserer Gießtechnologie auch in Formen abgegossen, die sich für Verdüsungsprozesse eignen, um ein neuartiges Verbundpulver für die additive Fertigung als auch für Beschichtungsverfahren zu erzeugen.
Im Verbundpulver sind die Verstärkungsphasen vollständig in Aluminiumpartikeln eingebettet. Das macht zum einen den Transport der Pulver einfacher, weil die Transportkomponenten weniger verschleißen. Zum anderen lässt sich das Pulver besser verarbeiten, weil zur Bauteilformung nur Aluminiumoberflächen verbunden werden müssen.

Leichtbauwelt: Wo sehen Sie Ihre Technologie oder Ihr Unternehmen mittelfristig?

Dr. Marcel Graf: Der aktuelle Prototyp soll binnen der nächsten zwei Jahre aufskaliert und in eine bestehende Aluminiumgießerei integriert werden. Wenn das nachweislich funktioniert, kann diese Lösung in allen großen Aluminiumgießereien der Welt lizensiert und installiert werden.

Leichtbauwelt: Welchen Beitrag können Sie mit Ihrer Technologie zum Klimaschutz leisten?

Dr. Marcel Graf: Wie gesagt, der neue Verbundwerkstoff bietet in mehr als einer Hinsicht Nutzenpotenzial. Der Beitrag ergibt sich zum einen aus den Vorteilen der Technologie an sich.

  1. Durch das kontinuierliche Schmelzen und Vergießen kann im Herstellprozess etwa ein Viertel der Energie eingespart werden.
  2. Wir können Sekundäraluminium nutzen. Das spart wiederum etwa 90 Prozent Energie im Vergleich zu Primäraluminium.
  3. Da die Technologie direkt beim Verarbeiter eingesetzt werden kann, lässt sich die Prozesskette durch schmelzflüssige Weiterverarbeitung des Werkstoffes verkürzen. Die Technologie lässt sich als Plug-and-Play-Lösung einsetzen und kann automatisiert werden.

Weiteres Klimaschutzpotenzial birgt der entstehende Werkstoff:

  1. Der Werkstoff hat eine deutlich längere Lebensdauer dank 100 % weniger Korrosion im Vergleich zu Stahl.
  2. Verglichen mit Aluminiumlegierungen zeigt er 80 Prozent weniger Verschleiß, was bei dynamischer Beanspruchung zu einer längeren Lebensdauer führt.
  3. Der Werkstoff hat 50 Prozent weniger Gewicht im Vergleich zu Stahl.
  4. Seine Eigenschaften im Vergleich zu Aluminiumlegierungen konnten um 20 Prozent verbessert werden.
  5. Und obwohl es sich um einen Verbundwerkstoff handelt, ist er zu 100 % recycelbar.

Leichtbauwelt: Für welche Branchen könnte Ihre Technologie noch nützlich sein?

Dr. Marcel Graf: Mögliche Anwender des Werkstoffs finden sich vor allem unter den OEMs. Denn mit dem Werkstoff ließe sich der Feinstaub – und hier spielt es keine Rolle ob Verbrenner- oder Elektroantrieb – aus dem Bremssystem signifikant senken und somit die EURO 7 Norm zu erfüllen.

Leichtbauwelt: Für welche Anwendungen lässt sich Ihre Idee (noch) nicht einsetzen?

Dr. Marcel Graf: Ganz ehrlich? Keine Ahnung! Da wir „nur“ einen Werkstoff mit unserer Technologie herstellen, gibt es mit Sicherheit unendliche viele noch unentdeckte Usecases.

„Leichtbau und Klimaschutz gehören zusammen, weil das eine ohne das andere nicht mehr funktioniert und beide nicht als Insellösungen zu betrachten sind“

Leichtbauwelt: Kennen Sie den CO2-Footprint ihres eigenen Unternehmens?

Dr. Marcel Graf: Wir setzen mittlerweile zu 100 Prozent auf Ökostrom, der zwischenzeitlich nutz- und bezahlbar ist. Zudem führen wir sämtliche Materialien dem Kreislauf wieder zu. Wir selbst nutzen überwiegend nachhaltigen Fortbewegungsmittel. So ist aus unserer Sicht schon einiges auf den Weg gebracht.
Als Aluminiumgießerei ist es hin und wieder schwer das Thema CO2 und Nachhaltigkeit zu vereinen, weshalb wir uns schon seit Beginn mit den Möglichkeiten der bilanziellen Klimaneutralität auseinandergesetzt haben und in Kürze die nächsten Schritte auf diesem Weg beschreiten wollen.

Leichtbauwelt: Gab es besondere Herausforderungen bei bisherigen Projekten? Erzählen Sie uns bitte davon!

Dr. Marcel Graf: Als Start-up wird man trotz der sehr guten Förderpolitik immer wieder als gefährdetes Unternehmen eingestuft, weil man finanziell in den ersten Jahren im Maschinenbau schon häufig ums Überleben kämpft. Eine weitere Herausforderung ist häufig, dass wir noch nicht zertifiziert sind, was aber einer der nächsten Meilensteine sein wird, um die Lieferkriterien vollständig zu erfüllen.

Leichtbau bedeutet für mich persönlich, …
~… die Mobilität von morgen zukunftsfähig und nachhaltiger zu gestalten

Die größte Herausforderung im Leichtbau ist, …
~… die stetige Sicherstellung der notwendigen Ressourcen.

Die größte Herausforderung für den Leichtbau ist, …
~… die Bezahlbarkeit im Vergleich zu konventionellen Lösungen.

Leichtbauwelt: An welchen Hindernissen sind Sie in den letzten Jahren gewachsen? Gab es dabei ein besonderes Ereignis, eine wichtige Phase?

Dr. Marcel Graf: Diese Frage ist in unserem Fall sehr komplex, da wir einen starken sinusförmigen Verlauf in der Entwicklung genommen haben. Unsere Reise könnte man im Satz „Vom Weltmarktführer binnen weniger Stunden zur Insolvenz und wieder zurück“ beschreiben.
Die Hindernisse reichten von Schwierigkeiten in der Herauslösung unserer eigenen Erfindungen aus der Universität, über Patente früherer Projektpartner, die ohne unserer Wissen Anmeldungen vornahmen bis zu dem Punkt, an dem die Rohstoffpreise explodierten. Und das ist längst nicht alles …

Leichtbauwelt: Das klingt, als hätten Sie sich in diesen drei ersten Jahren jede Menge Problemlösungskompetenzen erworben. Welche drei wichtigsten Tipps würden Sie all denjenigen mitgeben, die gründen wollen?

Dr. Marcel Graf: 

  • Habe Mut mit einem erst zu 80 Prozent fertigen Produkt oder einer Technologie auf erste Kunden zu zugehen, da akademische Verhaltensmuster – alles muss perfekt sein, bevor man darüber redet – wenig hilfreich ist. Denn gerade zusammen mit den ersten Kunden kann man auch deren Wünsche mit einfließen lassen, an die man sonst vielleicht nicht gedacht hätte.
  • Netzwerken, Netzwerken und wieder Netzwerken, da man vor allem in konservativen Branchen viele Leute ansprechen muss bis der eine Richtige dabei ist, der neugierig ist, vertraut und kauft.
  • Und damit das alles funktioniert, braucht man hin und wieder mal auch etwas Glück und auch Geduld, damit man die „Richtigen“ trifft.

Leichtbauwelt: Welchen Herausforderungen begegnen Sie im „Leichtbau-Alltag“, in der Kundenakquise, in der Projektabwicklung?

Dr. Marcel Graf: In fast jedem Gespräch kommt die Frage nach dem Preis auf und „man muss das preiswerter machen“. Dabei hat man sich immer zu rechtfertigen, weshalb Innovationen Geld kosten. Das Thema Nachhaltigkeit ist immer ein Argument auf unserer Seite, da wir eine kontinuierliche Prozessführung haben. Und da wir leichtere Werkstoffe erzeugen, die in der Anwendung Energie sparen und die Werkstoffe vollständig recycelbar sind. In den ersten Schritten haben wir auch die ESG-Kriterien für unser gesamtes Geschäftsmodell bewerten lassen und erfüllen aktuell zu 72 % die ESG-Kriterien (gemäß TÜV-Bericht)

„Unsere leichten Verbundwerkstoffe sparen nicht nur Energie im Vergleich zu Aluminiumlegierungen oder Stahl, sondern sie sind ebenso zu 100% recyclingfähig.“

Leichtbauwelt: In welcher Branche entfaltet Ihrer Ansicht nach Leichtbau den größten Nutzen?

Dr. Marcel Graf: Größter Treiber war, ist und bleibt alles rund um das Thema Mobilität, da keiner darauf verzichten will oder kann. Deshalb werden hier materialseitig und konstruktiv immer wieder neue Lösungen zum Vorschein kommen.

Leichtbauwelt: Sehen Sie eine Konkurrenz der Werkstoffklassen um das „Beste Leichtbaumaterial“? Oder ist der Trend beim Thema Werkstoff ein ganz anderer?

Dr. Marcel Graf: Jeder Werkstoff hat für spezifische Anwendungen seine Daseinsberechtigung und technologisch sind immer noch Potentiale unentdeckt, die es gilt aus jedem Gramm Werkstoff herauszukitzeln, um die Ressourcen optimal einzusetzen.

Leichtbau und Klimaschutz gehören zusammen, …
~… weil das eine ohne das andere nicht mehr funktioniert und beide nicht als Insellösungen zu betrachten sind.

Dieses Interview für Leichtbauwelt ist mir wichtig, …
~…um Sichtbarkeit für neuartige Werkstoffe und Herstell- beziehungsweise Verarbeitungstechnologien zu erlangen und um Start-ups Beachtung zu schenken, weil mit der dortigen Innovationskraft zusammen mit dem Know-how der gestandenen Unternehmen der Wirtschaftsstandort Deutschland und das Label „Made in Germany“ weiterhin Bestand haben kann.

Leichtbauwelt: Hatten die zum Teil noch andauernden Krisen der letzten Jahre (Corona-Pandemie, Ukraine-Krieg, Lieferketten, Energieknappheit) bisher Auswirkungen auf Ihren Start als Unternehmen? Wenn ja, welche? Und wie sind sie damit umgegangen?

Gegossenes AMC-Kegelrad (Quelle: CMMC)

Dr. Marcel Graf: Das Ausgründungsprojekt (EXIST-Forschungstransfer) begann offiziell am 01.04.2020 genau im ersten Lockdown und eine Technologieentwicklung mit Kontaktbeschränkung ist nicht möglich, wenn eine Gießtechnologie – wir reden hier von einem reinen Maschinengewicht von etwa 8 Tonnen – betrieben werden soll. Weiterhin musste in genau dieser Zeit unser Prototyp umziehen und das war nur mit Passierscheinen der TU Chemnitz möglich. Die neue 74 qm große Versuchsfläche war in einem Drei-Schicht-Betrieb integriert. Das war der Immobilienknappheit und der damit verbundenen Mietpreise zum damaligen Zeitpunkt geschuldet und auch nur durch das oft hilfreiche „Vitamin B“ überhaupt zustande gekommen.

Nachdem diese Herausforderungen gelöst waren, begann der Ukrainekonflikt. Für den ursprünglich aus Russland stammenden Rohstoff konnten wir einigermaßen schnell Ersatz aus einem anderen europäischen Land finden. Natürlich führte diese unruhige geopolitische Lage auch zu weniger Bereitschaft in der Industrie auf etwas Neues zu setzen und die notwendige Investitionsbereitschaft wurde nahezu auf Eis gelegt. Und auch einige Fördertöpfe mussten pausieren.

Der Gipfel der Herausforderungen für unser junges Unternehmen war dann mit der Energieknappheit erreicht. Unser Geschäftsmodell benötigt ca. 200.000 kWh Strom, um den Break-Even-Point zu erreichen zu können, was mit den damaligen Strompreisen von 86ct/kWh keinesfalls möglich war. Zu diesen Energiepreisen kann man nicht ansatzweise konkurrenzfähig produzieren und in den Markt gehen.

Aber in jeder Krise steckt eine Chance und mit etwas Glück und Geduld konnten wir einen weiteren Markt für uns erschließen, welcher für Innovationen aus dem Bereich Werkstoffe und Technologie im weitesten Sinn offen ist – der Pulvermarkt für die Additive Fertigung.

Leichtbauwelt: Lassen Sie uns ein bisschen träumen: Wenn Sie einen Wunsch für den Leichtbau und / oder ihr Unternehmen frei hätten, was würden Sie sich wünschen?

Dr. Marcel Graf: Dass in jedem neuen Fortbewegungsmittel der CMMC-Werkstoff mitfährt, um diese Werkstoffklasse von der Nische in die breite Anwendung zu bringen!


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