Circular Economy

Ressourcenautarken Produktion auf Basis von Sekundärhalbzeugen umsetzen

Mit reProd® verbinden wir die Vision einer ressourcenautarken Produktion auf Basis von Sekundärhalbzeugen, zur maximalen Schonung der Primärressourcen. Bei der kaskadierten Nutzung von materiellen Ressourcen schließen wir hierfür den Kreislauf auf höchstmöglichem Wertschöpfungsniveau, so dass sich dennoch neue Teile und Komponenten mit anderen Funktionen für neue Produkte produzieren lassen. Dies ist besonderes nachhaltig für metallische Bauteile, die mit umformtechnisch geprägten Prozessketten gefertigt werden.

Entlang des Lebenszyklus, beispielsweise eines Blechbauteils aus Stahl, entfallen auf die Gewinnung der Rohstoffe über die Verhüttung bis zum Blech als Halbzeug über 80% der aufgewendeten Energie und der damit verbundenen Emissionen. Diese Aufwände entfallen, wenn aus gebrauchten Produkten Teile entnommen werden und als Sekundärhalbzeuge direkt, ohne Umweg über den Hochofen, in neue Teile gewandelt werden. Auf diese Weise lassen sich u.a. aus Autodächern und Motorhauben Komponenten für Sitzmöbel fertigen, aber auch neue Blechbauteile für das nächste Fahrzeugmodell. Auch aus massiven Bauteilen, z. B. Antriebswellen, lassen sich neue, hochfeste Schrauben umformen. Dieses noch junge Forschungsgebiet kann bereits nützliche Praxisbeispiele vorweisen und bietet neue Geschäftsmodelle.

Mit Leichtbau und Funktionsintegration den Materialeinsatz minimieren

Durch den Einsatz leichter Materialien wie zum Beispiel Verbundwerkstoffen oder Aluminium wird der Ressourcenverbrauch reduziert. Weniger Material bedeutet auch weniger Energie- und Rohstoffbedarf bei der Produktion. Zudem lässt sich mit dem richtigen Material auch die Produktlebensdauer erhöhen, daher widmen wir unsere Forschungstätigkeiten auch dem Bereich des Leichtbaus, wo wir versuchen, eben diese Vorteile durch eine intelligente Werkstoffkombination zu erzielen und die Wirtschaftlichkeit des Produktionsprozesses durch die Konzeption von serienreifen Technologien für den Leichtbau zu erhöhen.

Neben dem Leichtbau zur Gewichts- und damit Ressourcenreduktion legen wir in unserer Forschung ebenfalls Wert auf den Ausbau der Funktionsintegration in Bauteile, um diese leichter und gleichzeitig robuster zu machen und somit ebenso den Produktlebenszyklus zu verlängern. 

Mit vernetzen Datenräumen Produktionsweisen verbessern und neue Geschäftsmodelle schaffen

Einen wesentlichen Beitrag auf dem Weg zur Circular Economy wollen wir mit neuen Produktionsweisen und neuen Geschäftsmodellen leisten. Dabei wollen wir mit vernetzten Datenräumen sowohl bestehende Produktionsweisen verbessern als auch neue Geschäftsmodelle identifizieren. Durch den Zugriff und die Auswertung von Daten entlang der gesamten Wertschöpfungskette lassen sich sowohl Prozessketten adaptiv gestalten als auch insgesamt bisher weniger stark digitalisierte Kreisläufe wie die der Hochleistungsverbundwerkstoffe nachverfolgen.

Als Teil unsere Forschung haben wir es uns auch zum Ziel gesetzt, die Wirtschaft mit neuen Geschäftsmodellen zu unterstützen, so auch im Bereich der Kreislaufwirtschaft für die Hybrid- und Elektromobilität. 

Mit automatisierter Demontage zur Wiederverwendung von Bauteilen und Produkten

Um einem Bauteil eine neue Funktion zukommen zu lassen, kann man es ins Recycling geben und energieintensiv in seine Bestandsmaterialien zerlegen lassen. Wir möchten mit unserer Forschung unter Beweis stellen, dass die erneute Nutzung eines Bauteils in einem anderen Produktkontext nicht zwangsweise einen hohen Energieaufwand nach sich zieht.

Dabei fokussieren wir uns unter anderem auf die Realisierung eines zerstörungsfreien Demontageprozesses, beispielsweise im Bereich von Brennstoffzellensystemen. Einen weiteren Forschungsschwerpunkt bildet die Aufarbeitung und Wiederverwendung von Batteriegehäusen und die automatisierte Demontage von Elektromotoren.

Mit kostengünstigen, weil automatisierten Demontageprozessen wächst die Bandbreite an Einzelprodukten, die für eine sinnvolle Nachnutzung einem Markt zur Verfügung stehen. 

Reparierbarkeit ermöglichen

Denkt man die Reparierbarkeit von Produkten und Maschinen schon während des Designprozesses mit, lässt sich verantwortlicher mit Ressourcen umgehen. In unserer Forschung nehmen wir diesen Grundsatz auf und wenden ihn beispielsweise bei der Neugestaltung von Batteriemodulen an. 

Doch nicht nur die Batterie steht im Vordergrund unserer Forschungstätigkeit – wir widmen uns ebenso der Karosserie, in dem wir am zerstörungsfreien Fügen und Entfügen von Karosseriebauteilen arbeiten. 

Auffrischen und Überholen

Um die Produkt- und Maschinenlebensdauer merklich zu steigern, ist eine vorausschauende Wartung, aber auch die Überholung von Produkten und Maschinen unerlässlich. Wie dies beispielsweise für elektrische Poolfahrzeuge funktionieren kann, das stellen wir mit dem kreislaufgerechten Open-Source-Baukasten unter Beweis. 

Die Produktebene verlassend und zur Maschine wechselnd lässt sich mit dem Retrofit unserer Kunststoffpresse ebenfalls ein gutes Beispiel dafür ausmachen, wie eine Überholung die Lebens- und Einsatzdauer von Maschinen steigern kann. 

Material im Kreislauf halten

Dass die Ressourcen der Erde endlich sind, stellt uns vor die Notwendigkeit, Materialien, die in Form von Produkten auf den Markt gebracht werden, auch nach deren primärer und sekundärer Nutzung im Stoffkreislauf zu halten.

Wir forschen daran, sowohl die Verarbeitungsprozesse als auch das eingesetzte Material so zu gestalten, dass ein Recyclingprozess kostengünstig ermöglicht werden kann, damit aus vormals Abfallprodukten wieder wertvolle Rohstoffe werden. 

Umbauen statt Verschrotten

Bevor ein Produkt nach einem Schaden ins Recycling geht und damit energieaufwendig wieder zum Rohstoff gemacht wird, sollte geprüft werden, ob sich durch einen Umbau bzw. eine Formänderung nicht ein neues Produkt fertigen lässt. 

Mit unserer Forschung verfolgen wir dabei Ansätze wie das Remanufacturing von Blechen. So untersuchten wir bereits erfolgreich, wie aus einem Autodach mittels Umformung eine neue Bremsscheibe entstehen kann.