Kreislaufwirtschaft für mehr Nachhaltigkeit in der Produktentstehung
Die Herstellung von mechatronischen Produkten ist mit einem hohen Energiebedarf, dem Einsatz von kritischen Rohstoffen und aufwendigen Fertigungsbedingungen verbunden. Ein Ansatz, um dieses Problem zu lösen, ist die Kreislaufwirtschaft, mit deren Hilfe es möglich ist, ressourcenschonend zu wirtschaften und für eine nachhaltige Entwicklung zu sorgen. Dabei werden beispielsweise Abfälle durch die Wiederverwendung und Reparatur bestehender Produkte vermieden. Ist das nicht möglich, werden die Produkte wieder in ihre Ausgangsstoffe – die Rohstoffe – zerlegt, um sie weiter zu verwerten. Wissenschaftler*innen der Universität Paderborn und der Fraunhofer-Institute IEM (Paderborn) und IZM (Berlin) arbeiten jetzt daran, das Prinzip auf eine ganzheitliche zirkuläre Produktentstehung von intelligenten technischen Systemen auszuweiten. Das Forschungsprojekt „ZirkuPro“ wird bis Ende April 2025 im Rahmen des Technologie-Netzwerks it’s OWLmit insgesamt rund 3 Millionen Euro vom Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIDE NRW) gefördert.
Komplexe Anforderungen an Nachhaltigkeit
„Ein Schwerpunkt wird auf die Elektronik gelegt, weil sie ein wesentlicher Bestandteil intelligenter technischer Systeme ist. Sie besteht aus teilweise kritischen Materialkombinationen, z. B. seltene Erden, und wird hinsichtlich der CO2-Emissionen häufig unterschätzt. Außerdem steht sie durch Gesetzgebungen und Regularien vor einem Design-Wandel“, erklärt Michel Scholtysik, wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Fachgruppe Advanced Systems Engineeringam Institut für Informatik, die an dem Vorhaben beteiligt ist. „Miele will beispielsweise bei der Entwicklung zukünftiger Backofengenerationen Aspekte der Kreislaufwirtschaft stärker berücksichtigen und das Design von Bauteilen dahingehend verändern, dass Reparaturen noch einfacher werden und effizient durchführbar sind“, so Scholtysik weiter.
„Anforderungen an die Nachhaltigkeit sind äußerst komplex. Im Projekt 'ZirkuPro' entsteht eine Systematik, mit der Unternehmen künftig zielgerichtet an ihre Produktentstehung gehen und die Auswirkungen etwa von Designentscheidungen auf die gesamte Wertschöpfung transparent machen können“, erläutert Dr.-Ing. Christoph Jürgenhake, Projektleiter ZirkuPro und stellvertretender Abteilungsleiter Systems Engineering am Fraunhofer IEM.
Konsortium „ZirkuPro“
Das Konsortium besteht neben den Forschungseinrichtungen Universität Paderborn, Fraunhofer IEM und Fraunhofer IZM aus verschiedenen Industriepartnern. Miele arbeitet daran, innovative Geschäftsmodelle im Kontext der Kreislaufwirtschaft zu erschließen. Diebold Nixdorf plant, die zukünftige Systementwicklung und -produktion verstärkt an der anvisierten Systematik zur ganzheitlichen zirkulären Produktentstehung auszurichten. Wago will durch das Projekt den ökologischen Fußabdruck seiner Produkte verbessern und CP contech electronic möchte sich stärker an den Themen Nachhaltigkeit und Zirkularität ausrichten.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Michel Scholtysik, Heinz Nixdorf Institut / Institut für Informatik der Universität Paderborn, E-Mail: michel.scholtysik@hni.uni-paderborn.de