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Industrielle Informationstechnik

Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung

Wie sieht die Welt in 20 Jahren aus? Inwiefern können Nachhaltigkeitsziele erreicht werden, um den Schutz unserer Erde sicher zu stellen?

Klimawandel, Ressourcenknappheit und ein zunehmend volatiles Umfeld sind nur einige Faktoren, welche die heutige Gesellschaft prägen. Ständige Veränderungen bedingen stets agiles und proaktives Handeln, um den aktuellen Anforderungen gerecht zu werden sowie das Potenzial neuer Technologien auszuschöpfen. Dies fordert insbesondere Unternehmen auf, ein Umdenken und Transformation voranzutreiben, damit die Zukunft für nachfolgende Generationen gewährleistet wird. Hierbei finden sowohl ökonomische als auch soziale und ökologische Faktoren Anwendung.

Kontinuierliche Forschung und Entwicklung sind daher von höchster Relevanz, um den externen negativen Effekten entgegenzuwirken. Da alle Produkte, die wir verwenden, zum Status Quo beitragen, betrifft dies sowohl Unternehmen als auch die Gesellschaft als Ganzes.

Das Themenfeld „Nachhaltigkeit“ beschäftigt sich daher genau mit diesen Herausforderungen: Ansätze zur Optimierung von Produkten werden identifiziert und mögliche Lösungen für effektivere und effizientere Praktiken entwickelt, welche intendiert sind, zu einer besseren Zukunft beizutragen. Schwerpunkte dieses Forschungsgebietes bilden die Nachhaltige Produktentwicklung, Co-Creation und die Nachhaltige Produktion, welche im Folgenden genauer erläutert werden.

Im Rahmen der nachhaltigen Produktentwicklung werden Methoden, Tools, Systeme und digitale Plattformen konzipiert, um Produkte nachhaltiger zu gestalten. Dies involviert unter anderem die Förderung einer Kreislaufwirtschaft, welche die Transition von einer linearen zu einer zyklusartigen Ressourcennutzung anstrebt. Eine Analyse der Wertschöpfungskette sowie eine detaillierte Betrachtung aller Produktkomponenten ermöglicht, Adaptionspotenzial für eine nachhaltigere Entwicklung abzuleiten. Ziel ist, Ingenieure mit effektiven Methoden auszustatten, um deren Produktentscheidungen zu unterstützen und so einen Beitrag zur Erreichung der UN-Nachhaltigkeitsziele (Sustainability Development Goals (SDG)) zu leisten.

Der Prozess kann wie folgt aussehen:

  1. Betrachtung eines bestimmten Nachhaltigkeitsziels, wie beispielsweise die Reduzierung von CO2-Emissionen
  2. Entwicklung einer generischen Design-Strategie zur Erreichung des Ziels
  3. Empfehlung konkreter Maßnahmen zur Implementierung der Design-Strategie durch Produktmodularisierung
  4. Bestimmen eines geeigneten Evaluierungsmaßstabs

Weiterhin werden Ansätze hinsichtlich Co-Creation und Open PLM zur Stärkung interdisziplinärer Zusammenarbeit untersucht, um Synergien effektiv nutzbar zu machen.

Insgesamt befasst sich das Forschungsgebiet zudem mit der systematischen Integration von Nachhaltigkeit mit dem Ziel vernetzte, intelligente Systeme zu entwickeln und dessen Wirksamkeit und Nachhaltigkeit zu evaluieren. Das Forschungsbestreben beinhaltet in diesem Kontext zum Beispiel die Anwendbarkeit und Beurteilung nachhaltiger, künstlicher Intelligenz.

Eine weitere Methodik in diesem Zusammenhang ist es, die Ressourceneffizienz heranzuziehen. Basierend auf einer Analyse der Wertschöpfungsmodule (VCM) sowie des Wertschöpfungsnetzwerks (VCN) können Implikationen für eine Verbesserung der Nachhaltigkeit abgeleitet werden. Diese können aus der Wiederverwendbarkeit von Materialien, Wiedergewinnung von Ressourcen und dem Recyclen von Nebenprodukten resultieren und schließlich zur Erhöhung der Ressourceneffizienz beitragen.

Nachhaltige Produktion befasst sich unter anderem mit Maker-Ansätzen, wobei sogenannte „MakerSpaces“ kollaborative und innovative Forschung gemäß der Philosophie „If it can be imagined, it can be made” (William Ward), stützen. Im Rahmen des Forschungsgebietes werden Ansätze von ecoDesigns mithilfe digitaler Technologien und Tools berücksichtigt. Industrielle Anwendbarkeit wird geprüft und sowohl Produktions- als auch Prozessplanung unter Nachhaltigkeitskriterien im Rahmen von „Feedback-to-Design“ zur kontinuierlichen Verbesserung evaluiert und Erkenntnisse entsprechend weitergegeben und implementiert.

Insbesondere langjährige Erfahrung in diesem Umfeld hat bereits erste erfolgreich abgeschlossene Forschungsprojekte und Publikationen hervorgerufen. Dieses Wissen wird zudem aktiv an andere vermittelt, da Bildungsarbeit sowohl für Ingenieure, Lehre als auch Schüler/innen eine weitere Säule dieses Forschungsgebietes darstellt.

Zusammenfassend visieren alle diese Bereiche eine nachhaltige, ressourcenschonende Produktentwicklung und Produktion an, welche durch verstärkte Integration der Wertschöpfungskette, Netzwerkansätze und entsprechende Technologien gefördert werden, um so den Produktlebenszyklus zu verlängern. Insgesamt soll dies dazu beitragen, das aktuelle Konsumverhalten mit den verfügbaren Ressourcen in Einklang zu bringen, damit die Lebensqualität auch zukünftig durch verantwortungsbewussten Umgang erhalten bleibt.