Nachhaltigkeit in der Produktentstehung „Das Informations- und Wissensdefizit schließen“

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Warum sowohl die Produkte als auch die Produktion von morgen nur interdisziplinär zu stemmen sind, welche Hürden es gibt und was Konstrukteure und Entwickler brauchen – das erklärt Prof. Dieter Krause, Präsident der WiGeP, im Interview.

Herr Prof. Krause, im Kontext der aktuellen Probleme: Wie groß ist der Einfluss der Konstrukteure und Entwickler in Bezug auf Nachhaltigkeit im Produktentstehungsprozess und im Produktlebenszyklus?

Prof. Krause: Generell gilt die Aussage, dass die Produktentwicklung ca. 70 Prozent der Selbstkosten eines Produktes beeinflusst, d.h. ob ein Produkt am Markt erfolgreich wird, hängt sehr stark von der Entwicklung ab. Dies gilt prinzipiell auch in Bezug auf die Nachhaltigkeit eines Produktes.

Hier besteht aber heute noch ein Informations- und Wissensdefizit. Denn man kann in der Entwicklung nur in Richtung Nachhaltigkeit optimieren, wenn man weiß, was „nachhaltig“ für das Produkt bedeutet. Um diese Lücke zu schließen, muss festgelegt werden, was der Aspekt Nachhaltigkeit in der Produktentstehung umfassen soll.

Was bedeutet das konkret?

Krause: Nur die Betrachtung des CO₂-Ausstoßes wird nicht ausreichen. Zudem ist momentan nicht bekannt, welche Prozesse welchen CO₂-Ausstoß verursachen oder wie man den Ressourcenverbrauch reduzieren kann. Daher ist hier das Zusammenspiel der Wissenschaftler aus den drei Gesellschaften MHI, WGP und WiGeP zentral wichtig, wie wir das bei unserer ersten gemeinsamen Veranstaltung begonnen haben. Wir müssen noch mehr interdisziplinär denken. Sicher fehlen für einen umfassenden Blick auch noch weitere Fachdisziplinen, aber mit den drei Gesellschaften haben wir die Kerndisziplinen für die Produktentstehung nach unserem Verständnis schon sehr gut adressiert.

Welche Möglichkeiten haben Konstrukteure und Entwickler aktuell, während des Produktdesigns an der Nachhaltigskeitsschraube ihrer Entwicklungen zu drehen?

Krause: In der Entwicklung können wir nur die Nachhaltigkeit von künftigen Produkten verbessern, wenn wir mehr über die Nachhaltigkeit verstanden haben. Bisher werden bei der Produktgenerationsentwicklung, also bei der Weiterentwicklung von bestehenden Produkten für die nächste Generation, sehr viel Wert auf die Integration neuer technologischer Lösungen wie z.B. die Umstellung auf den E-Motor beim Auto oder die Integration von digitalen Funktionen, auf generelle Produktverbesserungen wie geringer Strom- oder Wasserverbrauch in der Nutzungsphase von Waschmaschinen und natürlich auf die Kostenreduktion geachtet. Hier muss künftig der neue Aspekt der Nachhaltigkeit integriert werden, wobei auf eine Ausgewogenheit zu den bestehenden Zielgrößen Zeit, Kosten und Qualität hergestellt werden muss. Es wird dadurch nicht einfacher, und wir benötigen hierfür auch neue gesellschaftliche Rahmenbedingungen, um die Umstellung zügig bewerkstelligen zu können.

Produktentwicklung

Umweltauswirkungen kennen und minimieren

Welche Rolle spielt in diesem Zusammenhang das Kreislaufwirtschaftsgesetz und wie beeinflusst es die Arbeit von Konstrukteuren und Entwicklern?

Krause: Das Kreislaufwirtschaftsgesetz ist ja so eine neue gesellschaftliche Rahmenbedingung, um den Fokus nicht nur auf die „Lebensphasen eines Produktes“ Produktentstehung und Nutzung zu fokussieren, sondern auch die Phase Entsorgung mit Wieder- und Weiterverwendung oder -verwertung mit vorauszudenken. Hierzu ist wiederum das Zusammenspiel der Wissenschaftler aus den genannten drei Gesellschaften erforderlich, um die dazu notwendigen Prozesse zu entwickeln und zu testen und dann das Wissen darüber verdichtet und für den Entwickler in geeigneter Form aufbereitet verfügbar zu machen. Nur so kann es schon in der Entwicklung zukünftiger Produktgenerationen oder für komplett neue Produkte berücksichtigt werden.

Wie hoch schätzen Sie das Bewusstsein unter Konstrukteuren und Entwicklern für Ressourcenschutz und Co. ein?

Krause: Das ist schwierig abzuschätzen und hängt von der Branche, also von den Produkten, und von der Unternehmensphilosophie ab. Untersuchungen dazu kenne ich nicht und es ist sicher eine Anregung, dies zu erfragen. Ich persönlich denke, dass das Thema Klimawandel jedem bewusst ist und auch die Konstrukteure und Entwickler dazu stehen und – soweit dies möglich ist – auch in ihrer täglichen Arbeit berücksichtigen. So sinken schon seit Jahren die Verbräuche von Strom, Wasser, Benzin etc. von neuen Produkten und man hat da große Fortschritte erzielt, weil es der Markt fordert.

Produktentwicklung

„Das Thema Nachhaltigkeit wird für alle Konstrukteure an Bedeutung gewinnen“

Sie sprechen von den gestiegenen Anforderungen der Nutzer?

Krause: Keiner kauft eine Waschmaschine, die einen Strom- und Wasserverbrauch hat wie vor 20 Jahren. Das Energielabel mit A-F hat dies noch transparenter gemacht und gezeigt: Sobald der Markt sich daran orientiert, finden verstärkt Anstrengungen in der Produktentwicklung statt. Das hat schließlich zu dem erweiterten Label mit A+ bis sogar A+++ und letztendlich zu einer überarbeiteten Energieklassifizierung des Labels geführt hat, da die Einspareffekte größer waren als erhofft. Der Ressourcenverbrauch während der Nutzung wird daher schon sehr stark adressiert, wenn es der Markt und damit die Gesellschaft fordert.

Der Ressourcenverbrauch bei der Produktentstehung steht schon immer im Fokus. Natürlich wird immer versucht, mit wenig Material oder besseren Werkstoffen Funktions- oder Leistungsverbesserungen zu erzielen oder eben Aufwand und Kosten in der Produktentstehung zu sparen. Es gilt hier, den Blickwinkel auf einen reduzierten Ressourcenverbrauch zur Schonung der Umwelt zu erweitern und noch mehr Anstrengungen zu unternehmen. Hier ist sicher noch Potenzial vorhanden, hängt aber auch wieder an dem noch vorhandenen Informations- und Wissensdefizit.

Was brauchen Konstrukteure und Entwickler, um bessere Produkte für morgen zu entwickeln?

Krause: Es muss dieses Informations- und Wissensdefizit geschlossen werden. Denn Entwickler können nur das berücksichtigen, was sie verstehen und im Unternehmen als Bewertungs- und Entscheidungsgröße anerkannt ist. Dies bedeutet: Ob nun Alternative A oder B weiterentwickelt werden soll, benötigt klare und nachvollziehbare Kriterien (oder Kennzahlen), die es erlauben, den Unterschied beispielsweise bezüglich des Ressourcenverbrauchs erkennen zu können. Dies darf auch nicht zu kompliziert und zeitaufwändig sein. Hier gilt es, geeignete Vorgehensweisen zu erforschen, wie wir dem Entwickler die Fülle an Informationen verdichtet und nachvollziehbar aufbereiten können, damit die Entscheidungen im Entwicklungsprozess aufbereitet werden können. Und die dafür notwendigen Daten müssen uns die Produktionstechniker der WGP und MHI liefern, die das Verständnis für die Prozesse haben.

Ressourcenschutz

Neue Funktionen für die Berechnung des CO₂-Rucksacks von Bauteilen

Welche Hürden sehen Sie derzeit?

Krause: Wir haben bei unserer gemeinsamen Veranstaltung u.a. aufgrund der hohen Resonanz gesehen, dass uns Forschenden aus der Disziplin des Maschinenbaus das Thema sehr umtreibt, aber die Strategien und die Lösungsansätze doch noch sehr verschwommen sind. Es gibt viele Aspekte, die berücksichtigt werden müssen, um etwa die Produktlebensdauer zu verlängern; auch ein spannendes Thema in diesem Zusammenhang.

Ich denke wir haben mit unserem wissenschaftlichen Forum ein gemeinsames Verständnis disziplinübergreifend als Startpunkt weiterer Zusammenarbeit geschaffen und müssen nun schauen, wie wir das wichtige Thema in handhabbare Portionen unterteilen können, damit wir diese weiter untersuchen und entwickeln können.

Wie sehen ideale Produkte in Ihren Augen eigentlich aus und was ist der ideale Weg dorthin?

Krause: Ein ideales oder optimales Produkt gibt es ja nicht. Das versuchen wir auch immer unseren Studierenden klarzumachen. Produkte zu entwickeln ist nicht das Gleiche wie eine mathematische Formel zu lösen, bei der eine klares Ergebnis herauskommt. Produkte entwickeln bedeutet, aus einem gedanklich großen Lösungsraum die Lösungen herauszupicken, die die gestellten Anforderungen unter den von Unternehmen gegebenen Randbedingungen gut oder sehr gut erfüllen. Es braucht immer Kompromisse zwischen den sich widersprechenden Anforderungen.

Aber in der Forschung ist solch eine Frage nach idealisierten Produkten oder Vorgehensweisen immer ein interessantes Gedankenmodell. Wenn man dies z.B. in Bezug auf die Lebensdauer des Produktes anwendet, so würde es bedeuten, dass alle Komponenten eines Produktes zur berechneten Lebensdauer quasi gleichzeitig zum Lebensende ausfallen würden. Oder man würde bestimmte geeignete Komponenten so auslegen, dass sie exakt zwei oder n Lebensdauern standhalten und wiederverwendet würden. Bei unserer Veranstaltung zum Thema Reparatur- und Updatefähigkeit diskutierten wir außerdem, ob ein ideales Produkt eines sein könnte, das eine verbrauchte Komponente selbst erkennt und das Problem selbst löst, also sich selbstrepariert, was seine Lebensdauer verlängert und Ressourcen schont. Solche Sichtweisen können helfen, einzelne Aspekte der Nachhaltigkeit zu erforschen, um daraus Lösungswege für die Praxis abzuleiten.

Vielen Dank, Herr Prof. Krause!

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