Circular Economy
Ausgangslage.
Die Bundesregierung hat im Jahr 2021 ein ehrgeiziges Klimaziel zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen um fast 57 Prozent gegenüber 1990 beschlossen. Besonders energieintensive Produktionsprozesse, die erheblich zur CO2-Emission beitragen, stehen im Fokus. Die Verwendung von Sekundärrohstoffen könnte einen signifikanten Beitrag zur Emissionsminderung leisten. Um dieses Ziel zu erreichen, sind neben dem Recycling neuer Technologien auch eine zirkuläre Wirtschaftsweise und Digitalisierung von entscheidender Bedeutung. Die Circular Economy (CE) strebt geschlossene Materialkreisläufe an, um Ressourceneffizienz zu maximieren, Produktlebenszyklen zu verlängern und den Produkt- und Rohstoffkreislauf zu schließen. Allerdings sind die Potenziale der Digitalisierung in diesem Bereich noch nicht vollständig ausgeschöpft, und es gibt technische und organisatorische Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die unternehmensübergreifende Kollaboration und die Integration von digitalen Lösungen entlang der gesamten Wertschöpfungskette.
Zielsetzung.
Zielsetzung dieses Projektes ist die Konzeption und Implementierung eines Digitalen Zwillings, der die komplexen Prozesse entlang der Supply Chain eines Produkts prototypisch abbildet. Ein wesentlicher Aspekt dieses Vorhabens besteht darin, die Grundlage für Analysen zum Product Carbon Footprint (PCF) zu schaffen. Der digitale Zwilling soll es ermöglichen, verschiedene Szenarien und Einflussfaktoren aufzubereiten und somit Analysen über den ökologischen Fußabdruck des Produkts zu ermöglichen.
Umsetzung.
Aktuell wird intensiv an der Konzeption und Realisierung eines digitalen Zwillings für dreidimensional gedruckte Bauteile gearbeitet. Dieser digitale Zwilling ist darauf ausgelegt, eine umfassende Erfassung und Analyse von Nachhaltigkeitsdaten zu ermöglichen, wobei der Fokus insbesondere auf der nachhaltigen Gestaltung des Herstellungsprozesses liegt. Er soll detaillierte Einblicke in sämtliche Phasen der Bauteilproduktion mittels 3D-Druck sowie in die Fertigung des Filaments durch einen Extruder bieten.
Ein zentraler Aspekt dieser Forschung liegt auf der Untersuchung der Verwendung von Granulat als Ausgangsmaterial für den 3D-Druckprozess. Hierbei wird speziell analysiert, wie das Recycling von Granulat datentechnisch erfasst und über diverse Lebensläufe eines Produktes nachgehalten werden kann. Zudem werden werkstoffliche Eigenschaften des recycelten Granulates unter Aspekten der Qualität datentechnisch bewertet. Die Grundlage wird durch die Erfassung der Prozessdaten aus dem Extruder und dem 3D-Drucker gelegt. Diese Grundlage ist von hoher Relevanz, da sie entscheidende Erkenntnisse zur Optimierung der Materialnutzung und zur Minimierung von Umweltauswirkungen liefert.
Das entwickelte Datenmodell des digitalen Zwillings dient nicht nur als Demonstrator, sondern stellt auch eine wichtige Grundlage für die zukünftige Anwendung in industriellen Kontexten dar. Es ermöglicht den Aufbau verschiedener Szenarien und Prozessvarianten, wodurch die Effizienz der Bauteilproduktion verbessert und gleichzeitig ökologische Nachhaltigkeit gewährleistet werden kann.