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Schlagwort: Kreislauforientierte Wertschöpfung
Fördermaßnahme: Zukunftsfonds Automobil - MobilKreis
Forschungsziel: Das Ziel des Projektes EKODA besteht darin, Stoffkreisläufe durch effiziente und wirtschaftliche Demontage und Remanufacturingprozesse von Automobilkomponenten zu schließen. Es werden Konzepte für flexible, effiziente und wirtschaftliche Demontage- und Remanufacturingprozesse erstellt, welche Produktdaten erfassen sowie die Bauteile auf Eignung zur Wiederverwendung prüfen sollen. Dafür bedarf es der Erstellung von Rückführungskonzepten mit einem globalen Bewertungsmonitoring sowie die Bestimmung der Bauteilrestlebensdauer. Parallel werden konkrete Anwendungsfälle für die Überführung bis hin zur Demonstratoranwendung festgelegt. Zur Entscheidung von Verwertungsrouten wird ein Bewertungssystem mit Kennwerten entwickelt. Das Bewertungssystem berücksichtigt dabei technologische, ökonomische und ökologische Faktoren. Anschließend findet die Anlagenplanung für die Demonstratoranwendung statt. Darin werden universelle Technologien, wie flexible Demontagesysteme, schnelle Programmierung und Steuerung realisiert. Die Aufarbeitungsrouten werden auf Machbarkeit hin untersucht und mit Hilfe KI-basierter Systemsimulation optimiert. Erkenntnisse fließen iterativ in Form von Gestaltungsrichtlinien für Design for Recycling und Design for Remanufacturing in die Entwicklung zukünftiger Produktgenerationen ein.
Dr. Uwe Friess +49 371 5397-1393
uwe.friess@iwu.fraunhofer.de
Dr.-Ing. Matthias Behrendt
+49 721 608-25296
matthias.behrendt@kit.edu
Problemstellung
Der technische Fortschritt, schnell wechselnde Modetrends oder auch Einstellung des Supports führen häufig dazu, dass noch funktionale und wenig verschlissene Produkte von deren Nutzern durch neue ersetzt werden. Das trifft auch für PKW oder deren Ausstattungskomponenten zu. Den zweiten und dritten Nutzungszeitraum erleben solche Fahrzeuge häufig als Gebrauchtwagen in Ländern des globalen Südens, wo diese abschließend auch verschrottet werden. Hierdurch schwindet der Zugriff auf den Kreislauf von Produkt- und Materialressourcen und damit beispielsweise die Verfügbarkeit von Seltenen Erden, Kupfer und hochwertigen Aluminium- und Stahllegierungen. Hinzu kommen Fahrzeuge, die infolge von Unfällen, obwohl noch nicht am Ende ihrer geplanten Lebenserwartung angekommen, nicht mehr wirtschaftlich reparabel sind, obwohl nur einzelne Bereiche beschädigt und viele andere Bauteile weiterverwendet werden könnten.
Projektziel
Das Projekt EKODA möchte diese obsoleten Produkte generell als Ressource verstehen und durch ein Wieder- bzw. Weiterverwendungskonzept in einem Kreislauf erfassen. Im Verlauf ihres Lebenszyklus wird die Wiederverwendung geprüft, ohne direkt ein stoffliches Recycling anzustreben. Die effiziente und ökonomische kreislauforientierte Demontage – ein aktuelles Kernproblem – soll dabei durch eine ganzheitliche methodische Betrachtung der Produkte vom Entstehungs- bis zum Verwertungszeitpunkt ermöglicht werden. Es sind geeignete Komponenten zu identifizieren und durch den Einsatz innovativer, modularer und flexibler Technologien wirtschaftlich zu demontieren, aufzubereiten und idealerweise wieder direkt in die Wertschöpfungskette zu integrieren. Unter Berücksichtigung geeigneter Ansätze zur Produktgestaltung soll dabei die automatisierte Demontage zukünftig bestmöglich unterstützt werden.
Vorgehensweise
Im Rahmen der Konzepterstellung sollen Produktdaten erfasst sowie die relevanten wiederverwertbaren Bauteile ermittelt und auf Eignung zur Wiederverwendung geprüft werden. Dafür bedarf es der Erstellung von Rückführungskonzepten mit einem globalen Bewertungsmonitoring sowie die Bestimmung der Bauteilrestlebensdauer. Innovative universelle Technologien, wie flexible Demontagesysteme und schnelle Programmierung und Steuerung, bilden die Basis für ein Wiederverwendungskonzept. Diese werden mittels virtueller Abbildung – d. h. eines digitalen Zwillings von Produkten und Anlagen – auf Machbarkeit untersucht und mittels KI-basierter Systemsimulation optimiert. Der Nachweis der Realisierbarkeit von Teilprozessen wird in einer Forschungsfabrik realisiert. Dort sind die Validierung und iterative Verbesserung von Abläufen der entwickelten Lösungen sowie der erarbeiteten Technologien möglich.
Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die Projektergebnisse sollen vor allem in kleinen und mittelständischen Firmen Anwendung finden, um dort Handlungsspielräume zur Kreislauffähigkeit zu eröffnen. Gewonnene Erkenntnisse werden bei der Entwicklung künftiger Fahrzeuggenerationen in die Gestaltung und die Abläufe zur Herstellung unterschiedlicher Komponenten einfließen. So kann eine möglichst effiziente, kostengünstige Produktion und Demontage unter den Aspekten der Kreislauffähigkeit erreicht werden. In einer Demonstratorzelle werden die Potenziale entwickelter Prozesse analysiert und deren Nachhaltigkeit aufgezeigt. Diese eignet sich auch für den nachgelagerten Transfer der Ergebnisse und als Experimentierraum für interessierte Unternehmen.
In der folgenden Liste sehen Sie Ihre ausgewählten Projekt-Favoriten.
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