Mit digitalem Produktzwilling zum kreislauffähigen Scheinwerfer

Den Energieverbrauch optimieren, Ressourcen schonen und die ökologischen Auswirkungen der Klima- und Energiekrise reduzieren: Das sind Aufgaben, die produzierende Unternehmen heute angehen sollten. Ihre Lösungen müssen sie zukünftig verpflichtend in von der Regierung geforderten Nachhaltigkeitsberichten (CSRD - Corporate Sustainability Reporting Directive) festhalten. Das betrifft auch intelligente mechatronische Systeme, die in vielen Fällen sehr komplexe Materialflüsse aufweisen. Sie wollen nachverfolgt, optimiert und festgehalten werden. Das Forschungsprojekt Nalyses arbeitet exemplarisch mit technisch sehr anspruchsvoll konstruierten Scheinwerfern, die bis zu 300 Einzelteile umfassen können.

Ziel des Projekts ist es, einen nachhaltigen, klimafreundlichen Scheinwerfer zu entwerfen und anhand dieses Beispiels zu erforschen, wie Produkte und Rohstoffe im Sinne einer Kreislaufwirtschaft möglichst lange genutzt werden können. Gemeinsam mit Hella, BMW, Covestro und weiteren Partnern aus Industrie und Wissenschaft betrachten die Forscher:innen des Fraunhofer IEM dazu den gesamten Produktlebenszyklus des Scheinwerfers von der Materialbeschaffung bis zur Reparatur- und Recyclingfähigkeit.  Dreh- und Angelpunkt ist hierbei ein exemplarischer, digitaler Produktzwilling, der es ermöglicht, in kürzester Zeit den CO2-Fußabdruck zu ermitteln. So lassen sich etwa die Recyclingfähigkeit und die Auswirkungen der Materialauswahl bereits in der Designphase evaluieren.

Um das zu erreichen, entwickelt das Projektteam ein datenbasiertes Systemmodell, das hilft, im Re-Design-Prozess die richtigen Entscheidungen zu treffen. Bereits etablierte Methoden und bewährte R-Strategien sollen zur Unterstützung des Konstruktionsprozesses in die zirkuläre Welt überführt werden. Werkzeuge zur Kostenschätzung, Lebenszyklusbewertungen und die kritische Beurteilung von Materialien stammen aus der linearen Welt (auch „Wegwerfwirtschaft“) und müssen zusammengeführt, erweitert und zu einem Gesamtsystem integriert werden. Die Datenbasis bilden Ökobilanzdaten wie Material- und Energiebedarf in der Produktion oder Nutzungs- und Betriebsdaten, die in das Simulationsmodell einfließen und eine quantitative Bewertung der aggregierten CO2-Emissionen und weiterer relevanter Wirkungskategorien des Scheinwerfersystems ermöglichen. Die Projektergebnisse sollen in die Entwicklung künftiger Scheinwerfergenerationen einfließen und auch für andere Anwendungs- und Produktbereiche in weiteren Branchen genutzt werden.