Nachhaltigkeitsoptimiertes Life Cycle Assessment technologisch hochkomplexer Produkte am Beispiel Automobilbeleuchtung (NALYSES)

Problemstellung
Hochkomplexe mechatronische Systeme, wie zum Beispiel moderne LED-Leuchten, haben die Sicherheit und den Komfort von Kraftfahrzeugen erheblich gesteigert. Nach Nutzungsende des Fahrzeugs können die Komponenten nicht einfach demontiert und in Folgeprodukten verwendet werden: sie werden nach ihrer Lebensdauer als Restmüll entsorgt. Die Nachnutzung einzelner Bestandteile oder Wiederverwendung der Materialien ist wegen Designänderungen und technischem Fortschritt nicht möglich. Zwar werden Produkte in einigen Fällen bei der Rückführung geschreddert, daraus lässt sich jedoch nur ein geringer Anteil der eingesetzten Rohstoffe zur Wiederverwendung zurückführen. Auf Basis heutiger Produkte ist eine Kreislaufwirtschaft nicht umsetzbar.

Projektziel
Das Forschungsprojekt NALYSES verfolgt daher das Ziel, einen nachhaltigkeitsoptimierten Lebenskreislauf technologisch hochkomplexer Produkte zu realisieren. Höchste Anforderungen an automobile Beleuchtungssysteme sollen bereits im Entwicklungsprozess so umgesetzt werden, dass diese repariert und nach dem sogenannten EoL (Lebensende des Produkts) bestmöglich wiederverwendet werden können. Hierfür sind neuartige und innovative Materialkonzepte, Verfahren und Methoden zu entwickeln. Dabei steht neben der Materialrückgewinnung gerade auch die Wiederverwendung von Baugruppen (second-life) im Fokus. Gleichzeitig sollen Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer betrachtet werden.

Vorgehensweise
Heutige automobile mechatronische Komponenten sollen in eine Kreislaufwirtschaft überführt werden, bei der das folgende Produkt überwiegend aus Rohstoffen und Komponenten des Vorgängers besteht. Auf Basis einer Systemanalyse wird eine Methodik entwickelt, lichttechnische Systeme so zu konstruieren, dass diese nach EoL auf einer möglichst hohen Wertschöpfungsebene wiederverwertet werden können. Hierbei sind die gesamte Wertschöpfungskette vom Rohmaterial über die Entwicklung bis hin zum OEM (Gesamtsystemanforderungen) und alle Elemente einschließlich der Elektronik zu betrachten. Die Entwicklung und Analyse eines digitalen Zwillings gewährleistet zu jedem Zeitpunkt des Entwicklungsprozesses die Kontrolle über die Recyclierbarkeit und den CO2-Fußabdruck. Die Forschungsarbeiten münden in eine prototypische Umsetzung an einem konkreten Beispiel.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Durch den ganzheitlichen Ansatz und die vollumfänglich abgebildete Wertschöpfungskette wird ein signifikanter Erkenntniszugewinn für alle Teilaspekte erwartet.
Im Ergebnis wird aufgezeigt, wie Produkte auszulegen und zu fertigen sind, um nach EoL das Folgeprodukt überwiegend auf Basis der Rohstoffe des Vorgängers zu erstellen. Auch wenn innerhalb der Untersuchung Beleuchtungskomponenten im Vordergrund stehen, können sowohl die zu entwickelnden Methodiken als auch die Verfahren und Materialbetrachtungen vielfältig neben Fahrzeugkomponenten auf weitere komplexe Produkte, wie z. B. Haushaltsgeräte übertragen werden.

• BMW AG
• Covestro Deutschland AG
• Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein
• GEBA Kunststoffcompounds GmbH
• HELLA GmbH & Co. KGaA
• Hochschule Hamm-Lippstadt
• Universität Paderborn

Nachhaltigkeit und Design spielen für eine Kreislaufwirtschaft im Bereich Mobilität eine wichtige Rolle. Entsprechende Konzepte müssen den gesamten Lebenszyklus berücksichtigen. Dazu sind neue Konstruktions-, Produktions- und Fertigungstechnologien notwendig. Bei den Circularity Days diskutieren Expertinnen und Experten aus Wissenschaft und Industrie innovative Ansätze, wie Automobilkomponenten entlang des gesamten Lebenszyklus nachhaltig genutzt werden können. Zum zweiten Mal finden die beiden Konferenzen „Future Automotive Production Conference FAPC“ und „Werkstoffsymposium“ gemeinsam auf dem Forschungscampus Open Hybrid LabFactory (OHLF) statt. Diese Kooperation bietet den Besucherinnen und Besuchern eine hohe Vielfalt an Vorträgen aus Forschung und Wirtschaft.