Nachhaltige Materialien, Komponenten und Produkte

Zirkularitäts-Strategien, werterhaltende Prozesse und Technologien

Der Themenschwerpunkt nachhaltige Materialien, Komponenten und Produkte adressiert die Herausforderungen im Bereich von produktionsbedingten, umweltschädlichen Emissionen und deren Auswirkungen auf den Klimawandel. Für einen effizienten und effektiven Umgang mit Ressourcen soll das bisher gültige Cradle-to-Grave-Prinzip der linearen Wirtschafts- und Produktionsweise durchbrochen und durch Reduzierung, Recycling und Rückgewinnung von Materialien in Produktionsprozessen ersetzt werden.

Zirkularitäts-Strategien umfassen das gesamte Leben eines Rohstoffs, eines Materials, einer Komponente oder eines Produkts. Sie haben einen zielführenden und schonenden Einsatz von Ressourcen durch die Maximierung von Ressourceneffizienz sowie die Kreislaufführung von Materialien zum Ziel. Technologien und ihre Entwicklung sind dabei wichtige Treiber für eine erfolgreiche Implementierung. Digitale Technologien können wichtige Hebel für nachhaltige Produktionssysteme und zirkuläre Stoffströme darstellen, um nachhaltige Wertschöpfungsketten darzustellen und zirkuläre Geschäftsmodelle zu realisieren.

In Freiburg bestehen neben den etablierten Kompetenzen in der Produktions- und Materialforschung mit der technischen Fakultät der Universität Freiburg und insbesondere mit dem INATECH eine zentrale Instanz im Forschungsgebiet Circularity Engineering. Hier werden grundlegende wissenschaftliche Prinzipien zur Integration von Zirkularität und Digitalisierung in die ingenieurwissenschaftliche Nachhaltigkeitsforschung erarbeitet.

Ansprechpartner

Frank Huberth, Fraunhofer IWM

Gruppenleiter Crashsicherheit und Schädigungsmechanik

+49 7615142472

frank.huberth@iwm.fraunhofer.de

Themenfelder

Digitalisierung und KI für zirkuläre Wertschöpfung
Die Digitalisierung kann einen positiven Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten, indem sie durch den Einsatz digitaler Technologien und Lösungen dazu beiträgt, Ressourcen zu schonen und Emissionen zu reduzieren. Daten spielen eine zentrale Rolle bei der Digitalisierung. Sie sind das Herzstück digitaler Technologien und dienen als Rohstoff für die Generierung von Wissen und Erkenntnissen. Aufgrund der großen Menge an anfallenden relevanten Daten entlang der Wertschöpfungskette von Produktionsprozessen eignet sich der Einsatz von Künstlicher Intelligenz (KI) bzw. von untergeordneten Methoden der KI wie z.B. Big Data, in nahezu allen Phasen des Datenmanagements.
Nachhaltige Materialien
R-Technologien wie Reuse, Repair, Recycling für Komponenten und Produkte
Durch die Entwicklung, Anwendung und Umsetzung von Technologien analog zu den R-Strategien (reduce, reuse, repair, refit, rebuild, refurbish, recycle) kann ein wesentlicher Beitrag zur Abfallreduzierung, zur Ressourceneinsparung und somit zu Nachhaltigkeit geleistet werden.
Nachhaltige Energiesysteme
Steigerung der Energie- und Resourceneffizienz von Produktionsprozessen
Zur Minimierung von Emissionen werden Prozesse verfolgt, die einen möglichst niedrigen Energie- und Ressourceneinsatz benötigen.
Dies kann durch den Einsatz energieeffizienter Maschinen und Technologien, durch die Optimierung von Produktionsabläufen und durch Qualitätsverbesserung der Materialien, Bauteile und Produkte erreicht werden.