K16: Umweltgerechtes Konstruieren

• Gesetzgebung

  • Vermindertes Risiko von Strafzahlungen und Importverboten

  • Verringerter Änderungsaufwand bei neuen Umweltgesetzen

• Nachfrage

  • Bessere Chancen bei öffentlichen Aufträgen

  • Ansprechen ökologisch orientierter Kunden

• Reputation

  • Medienwirksamkeit

  • Höhere Motivation der eigenen Mitarbeiter

• Kosten

  • Kosteneinsparung durch verringerten Energie- und Rohstoffaufwand und niedrigere Entsorgungskosten

Umweltgerechte Produktentwicklung erfordert:

• Umweltvertägliches Konstruieren ist eine gedankliche Realisierung einer technischen Aufgabe, die versucht die technisch-funktionalen, wirtschaftlichen und sicherheitsrelevanten Anforderungen unter Minimierung der schädlichen Wirkung der Stoff- und Energieströme aller Lebensphasen des zu realisierenden technischen Systems oder Produktes auf die natürliche Umwelt zu erfüllen.

• Nachhaltige Produktentwicklung befriedigt die Bedürfnisse der Gegenwart ohne die Fähigkeit zukünftiger Generationen einzuschränken, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen

• Recyclinggerechtes Konstruieren: alle Tätigkeiten mit dem Ziel das Produktionsabfallrecycling, das Recycling bei Produktgebrauch und das Altstoffrecycling zu begünstigen

• Rohstoffgewinnung

  • Bereitstellung von Werkstoffen, Vorprodukten und Halbzeugen

  • Hier höchster Umwelteinfluss des gesamten Prozesses

• Herstellung

  • Informationen zu den Verfahren oft vorhanden

  • Konkrete Zuordnung der Stoffströme und Emissionen in Produktion nicht selbstverständlich

  • Aktuelles Forschungsgebiet: Stoffflussmanagementsysteme

• Gebrauch

  Unterscheidung in aktive und passive Produkte

  • Aktive Produkte: Einfluss auf Umwelt durch Schadstoffe, Kraftstoffverbrauch…

  • Passive Produkte: kein nennenswerter Einfluss auf Umwelt

• Recycling

  • Beibehalten der Produktgestalt -> Wieder- bzw. Weiterverwendung

  • Auflösen der Produktgestalt -> Wieder- bzw. Weiterverwertung

• Entsorgung

  • Produkt bzw. Rohstoff kann nicht wiederverwendet bzw. -verwertet werden

• Fehlender Deponieraum

• Ungenügende Recyclingverfahren

• Unzureichende Logistikkonzepte

• …

• Schwere Informationsbeschaffung

• Kosten und Aufwand der Informationsbeschaffung

• Menge der zu verarbeitenden Daten

• Vielzahl zu betrachtender Prozesse

• Menge an Eingangs- und Ausgangsstoffe je Prozess

• …

Ziel:

Das Spannungsfeld “Markt- und Umweltgerechtheit” auflösen und Ökologie und Ökonomie durch eine umweltgetriebene Produktentwicklung vereinen.

1. Planen

   • Planen und Klären der Aufgaben

   • Festlegung der Anforderungsliste

2. Konzipieren

   • Entwickeln der Funktionsstruktur

   • Entwickeln der prinzipiellen Lösung

   • Festlegung der prinzipiellen Lösung

3. Entwerfen

   • Entwickeln der Baustruktur

   • Festlegung des endgültigen Entwurfes

4. Ausarbeiten

   • Entwickeln der Ausführungs- und Nutzungsunterlagen

   • Festlegung der Produktdokumentation

• Werkstoffgruppen und Recyclingstrategie festlegen

• Funktionsgruppen wiederverwendbar gestalten

• Teilfunktionen trennbar auslegen

• Funktionsstrukturen an Recyclingstrategie anpassen

  Beispiel:

• Verschleißarme Wirkprinzipien wählen

• Komplexität der Wirkprinzipien reduzieren

• Demontagefreundliche und transportgerechte Gestaltung

  Beispiel:

• Baustruktur an Recyclingstrategie anpassen

• Verbindungstechnik demontagefreundlich gestalten

• Hoch- und geringbeanspruchte Bauteile abgrenzen

• Möglichkeit zu Nacharbeit vorsehen

• Produktkennzeichnung

• Umweltfreundliche Dokumentation

• Gebrauchshinweise

LCA (Life Cycle Assessment) dient zur systematischen Analyse der Umweltwirkungen von Produkten über den gesamten Produktlebenszyklus.

Unterstützung des Produktentwicklers bei:

• Aufzeigen von Möglichkeiten zur Verbesserung der Umwelteigenschaften von Produkten

• Informationen von Entscheidungsträgern in Industrie und Regierungsorganisationen

• Auswahl relevanten Indikatoren der Umwelteigenschaft

• Marketing

2) Erstellung einer Sachbilanz=

Bestandsaufnahme von Input-/Outputdaten in Bezug auf das zu untersuchende System

3) Wirkungsabschätzung=

Bereitstellung zusätzlicher Informationen zur Unterstützung der Einschätzung der Sachbilanzergebnisse eines Produktsystems

4) Auswertung=

Diskussion und Formulierung von Schlussfolgerungen, Empfehlungen und Entscheidungshilfen

Festlegung von Ziel und Untersuchungsrahmen

• Ziel und Untersuchungsrahmen sind eindeutig festzulegen

• Abstimmung mit der Anwendung von hoher Wichtigkeit

• Nennung der Gründe für Analyse

• Spezifikation des Untersuchungsrahmens hinsichtlich Systemfunktion, Verfahren, Annahmen und Einschränkung

Erstellung einer Sachbilanz

• Iterativer Prozess, bei dem Daten zu Input- und Outputflüssen gesammelt oder berechnet werden

• Vorteilhaft Daten zweckdienlich zu kategorisieren

• Dient als Grundlage für anschließende Wirkungsabschätzung

• Ist für jedes Modul zu erheben

Wirkungsabschätzung

• Gesammelte Daten in Hinblick auf mögliche Folgen für die Umwelt auszuwerten

• Folgen bzw. Auswirkungen können über gesamten Lebensweg des Produktes und gesamten geografischen und zeitlichen Bilanzraum auftreten

• Aufgrund sehr komplexer Tatbestände sind Modellannahmen zu treffen

• Modellannahmen können in monetäre, nicht-monetäre, quantitative und qualitative unterschieden werden

Auswertung

• Ergebnisse der Sachbilanz und Wirkungsabschätzung werden mithilfe verschiedener mathematischer und statistischer Verfahren ausgewertet, um Zielfragestellungen zu beantworten und Empfehlungen auszusprechen

Recycling:

Die erneute Verwendung oder Verwertung von Produkten oder Teilen von Produkten in Form von Kreisläufen.

• Produktionsabfall-Recycling

  • Vermeidung und Reduzierung des Produktionsrücklaufmaterials

• Recycling während des Produktgebrauchs

  • Instandsetzung eines Serienprodukts soll Lebensdauer erhöhen

  • Einzelinstandsetzung soll Lebensdauer und Wert erhöhen

• Recycling nach dem Produktgebrauch

  • Auflösung der Produktgestalt und stoffliche Verwertung

  • wird auch als Altstoff- oder Materialrecycling bezeichnet

• Verwendung fertigungsnaher Rohteil- und Halbzeugabmessungen

• Rechnergestütztes Schachteln bei Tafelmaterial

Problem: Reststofffraktionen werden auf Deponien gelagert

Gefahren für die Umwelt:

• Müllhaldenbrände mit Entwicklung hochgiftiger Gase

• Sickerwässer verunreinigen das Grundwasser (Schwermetalle etc.)

(Lösungen):

• Menge an Reststofffraktion so gering wie möglich

• umweltgerechte Deponierung der Reststofffraktionen sicherstellen

Biokunststoffe werden aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen und können als leistungsfähiger Ersatz für konventionelle Kunststoffe dienen.