Digitale Methoden und zirkuläre Produktion für den nachhaltigen Leichtbau

Durch wiederverwertetes Material und Digitalisierung kann die Umweltbelastung im Produktionskreislauf erheblich verringert werden. Im Verbundprojekt „DigiPro2green“ werden Methoden und Assistenzsysteme entwickelt, um die zirkuläre Prozesskette im Leichtbau zu optimieren. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz fördert das Vorhaben für drei Jahre mit insgesamt rund 5 Millionen Euro.

Ein wichtiger Treiber auf dem Weg zu einer emissionsfreien Produktion ist die zirkuläre Produktion. Sie ermöglicht einen deutlich geringeren Primärressourcenbedarf. Durch die konsequente Wiederverwendung von Materialien können Materialkreisläufe geschlossen und somit die Umweltwirkungen in der Produktion reduziert werden. Der zunehmende Trend zu hochintegrierten, funktionalen und Multimaterial-Bauteilen, bspw. im Mobilitätssektor, führt jedoch zu Herausforderungen im Recycling von werkstoffverbunden, wie geringe produktspezifische Rückläufermengen und reduzierte Qualität von Rezyklaten. Folglich müssen Produktionsprozesse für Hybridbauteile resilient auf variable Eigenschaften der Rezyklatmaterialien reagieren können. Die Rezyklierung und das Design for Reuseability sind trotz des hohen Umweltpotenzials und ihrer Eignung als Leichtbau-Schlüsseltechnologie bisher nicht weitergehend erforscht.

Im Verbundprojekt DigiPro2green soll daher ein Webclient entwickelt werden, welcher möglichst automatisiert bei der geeigneten Materialauswahl unterstützt und dabei die strukturelle Integrität bei gleichzeitiger Bewertung der Umweltwirkung berücksichtigt. Weiterhin werden digitale Assistenzsysteme entwickelt, um die zirkuläre Prozesskette zur Verarbeitung von Rezyklaten nachhaltig zu gestalten und eine hohe Flexibilität bei der Reaktion auf schwankende Rezyklat-, Prozess- und Zwischenprodukteigenschaften zu erreichen.

Das Institut für Produktion und Informatik (IPI) der Hochschule Kempten hat in dem Verbundprojekt das Ziel, die nachhaltige Nutzung von Digitalen Zwillingen für den Leichtbau zu erweitern. Die aufzubauende Zwillingsplattform soll dabei über eine weitgehend automatische Datenerfassung Anlagen-, Prozess- und Materialdaten verarbeiten. „Dadurch können wiederum Assistenzsysteme optimiert werden, so dass der Rezyklateinsatz in Bauteilen sinnvoll erhöht werden kann“, so Teilprojektleiter Professor Dr.-Ing. Bernd Lüdemann-Ravit.

Zudem sollen während der Förderphase Methoden für den Einsatz von wiederverwertetem Material und Vorgehensmodelle für die Auslegung von Strukturbauteilen entwickelt werden, um den Leichtbau auch in anderen Branchen umweltfreundlich etablieren zu können. Zum Forschungskonsortium gehören neben dem IPI – Institut für Produktion und Informatik der Hochschule Kempten die Technische Universität Braunschweig als Verbundkoordinator, Fraunhofer-Institute sowie Partner aus der Automobilindustrie, Softwareentwicklung und Materialtechnologie.