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Nachhaltigkeit Konstruieren mit Bedacht

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Monika Zwettler

Jedes einzelne Produkt hat schädliche Auswirkungen auf die Umwelt. Nachhaltig konstruieren bedeutet also letztlich, die negativen Effekte unserer Produkte so gering wie möglich zu halten. Solidworks Sustainability unterstützt den Konstrukteur dabei.

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Ziel unseres Handelns sollte es sein, ein ausgewogenes Zusammenspiel der vom Menschen geschaffenen und der natürlichen Welt zu schaffen.
Ziel unseres Handelns sollte es sein, ein ausgewogenes Zusammenspiel der vom Menschen geschaffenen und der natürlichen Welt zu schaffen.
(Bild: © j-mel - stock.adobe.com)

Obwohl die meisten Menschen die Bedeutung des Begriffs Nachhaltigkeit ganz intuitiv verstehen, ist es schwierig, ihn konkret zu definieren, zumal er so viele Bereiche abdeckt. Die Weltkommission für Umwelt und Entwicklung, besser bekannt als Brundtland Kommission, hat eine der bekanntesten und am häufigsten verwendeten Definitionen aufgestellt:

Nachhaltige Entwicklung ist eine Entwicklung, die den Bedürfnissen der heutigen Generation entspricht, ohne die Möglichkeiten künftiger Generationen zu gefährden, ihre eigenen Bedürfnisse zu befriedigen.

Wie dieser Zustand erreicht werden kann, hat The Natural Step aus den Gesetzen der Thermodynamik abgeleitet. In einer nachhaltigen Gesellschaft unterliegt die Natur keiner systematischen Zunahme

  • der Konzentration von Stoffen, die aus der Erdkruste entnommen wurden;
  • der Konzentration von Stoffen, die Menschen produziert haben;
  • des Abbaus durch physikalische Einwirkung.

Zwei Welten in Balance

Nachhaltigkeit steht also für ein ausgewogenes Zusammenspiel zweier Welten – der vom Menschen geschaffenen und der natürlichen. Alle Produkte haben in irgendeiner Form schädliche Auswirkungen. Der eigentliche Sinn des nachhaltigen Konstruierens liegt also darin, Wege zu finden, mit denen diese Auswirkungen reduziert werden können.

Unter Nachhaltiger Konstruktion kann man die intelligente Umsetzung der Prinzipien der Nachhaltigkeit im Sektor En­gineering und Konstruktion zusammenfassen. Wichtige Begriffe in diesem Zusammenhang sind:

  • Demontagegerechte Konstruktion: Konstruktionsansatz, der eine unkomplizierte Demontage am Ende der Lebenszeit in Einzelteile, Komponenten und Materialien ermöglicht.
  • Design for the Environment: Das nordamerikanische Programm soll für einen Rückgang der Umweltverschmutzung und der Risiken für Mensch und Umwelt sorgen.
  • Produktverantwortung: Dieser Ansatz basiert auf dem Prinzip, dass jeder, der in den Lebenszyklus eines Produkts involviert ist, einen Teil der Verantwortung dafür trägt, dass die Umweltauswirkungen gering gehalten werden.
  • Cradle to Cradle: William McDonough und Michael Braungart haben diese Ansicht populär gemacht, bei der man sich den Lebenszyklus eines Produkts nicht „von der Wiege bis zur Bahre“, sondern vielmehr als einen Kreislauf „von der Wiege bis zur Wiege“ vorstellen soll.
  • Biomimikry: Biomimikry ist die Methode, Materialien, Prozesse oder Produkte angelehnt an lebende Organismen oder an die von lebenden Organismen gebildeten Beziehungen und Systeme zu entwerfen.
  • Grüne Chemie: Die Grüne Chemie konzentriert sich darauf, die Erzeugung und Verwendung gefährlicher Chemikalien zu verringern, um somit die Umweltverschmutzung schon an den Wurzeln in Schach zu halten.

Die Wirkungskategorien

Für die Ermittlung der Umweltauswirkung ist es wichtig, eine Analyseeinheit festzulegen. Relative Vergleiche funktionieren nur, wenn es eine gemeinsame Grundlage gibt. Manchmal ist das ganz einfach, beispielsweise wenn es um zwei Generationen desselben Designs geht. In anderen Fällen wird zu diesem Zweck häufig eine Funktionseinheit bestimmt. Um zwei verschiedene Produktsysteme zu vergleichen, muss ein Messwert für die Funktion dieser Systeme ausgewählt werden, der für beide konsistent ist. Diese können nach den fünf Wirkungskategorien bewertet werden:

  • 1. Ausbeutung natürlicher Ressourcen
  • 2. Auswirkungen auf die Luft
  • 3. Auswirkungen auf Landflächen und Gewässer
  • 4. Auswirkungen auf das Klima
  • 5. Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit

Seminartipp

Das Seminar Systematische Werkstoffauswahl vermittelt die Beziehung zwischen Werkstoffherstellung, Werkstoffstruktur und den daraus resultierenden Materialeigenschaften. Ziel ist es, eine gesamtheitliche Darstellung des Werkstoffauswahlprozesses vorzustellen, ausgehend von der Erstellung eines Anforderungsprofils, der Vorauswahl bis hin zur Feinauswahl und Risikobetrachtung.

Wie Solidworks Sustainability hilft

Eine Lösung, die den Konstrukteur dabei unterstützt, ist Solidworks Sustainability von Dassault Systèmes.

  • Solidworks Sustainability misst früh im Konstruktionszyklus die Umweltverträglichkeit einzelner Konstruktionen im gesamten Produktlebenszyklus, einschließlich der Auswirkungen von Materialien, Fertigungsprozessen, Montagevorgängen und Transport, erzeugt praxisrelevante Umweltverträglichkeitsergebnisse und bietet Alternativen an.
  • Durch die Verwendung von Kriterien zur Bewertung des Produktlebenszyklus (LCA) bietet die Software Feedback in einem Bruchteil des Zeit- und Kostenaufwands einer typischen Bewertung. Die Umweltverträglichkeitsprüfung trägt dazu bei, die Produktionskosten zu senken und umweltverträglichere Produkte zu entwickeln.
  • Integriert in Solidworks Sustainability ist die GaBi-Umweltdatenbank, eine Sammlung von Daten zu Umweltauswirkungen, die durch eine Kombination aus wissenschaftlichen Experimenten und empirischen Zahlen aus der Praxis gewonnen werden. Nahezu alle Materialien und die wichtigsten Fertigungsprozesse von Solidworks für jedes Material sind den entsprechenden Materialien und Prozessen zugeordnet.
  • Für die Suche nach alternativen Materialien ist ein Werkzeug in die Software integriert. Der Anwender gibt an, welche technischen Parameter für die Konstruktion wichtig sind und kann die Materialdatenbank nach allen Materialien durchsuchen, die diesen Parametern entsprechen. Letztlich wird so das Material identifiziert, das den Konstruktionsanforderungen gerecht wird und die geringsten Auswirkungen auf die Umwelt hat.
  • Automatisch werden Nachhaltigkeitsberichte generiert, die Produktannahmen, die Ergebnisse des Umweltverträglichkeits-Dashboards, eine Hot-Spot-Analyse der Komponenten der Baugruppe sowie einen Vergleich mit der Bezugskon­struktion umfassen.
  • Mit dem integrierten Dashboard zur Umweltverträglichkeit können Anwender die Umweltauswirkungen einer Konstruktion in Echtzeit sehen. Das Dashboard erfasst vier zentrale Umweltindikatoren (CO2-Bilanz, Ge­samt­energieverbrauch, Auswirkungen auf Luft und Wasser), um die Umweltauswirkungen während der Konstruktion kontinuierlich auszuwerten.
Weitere Infos zu Solidworks Sustainability.

Gestalten Sie mit uns die konstruktionspraxis!

Die Arbeitswelt verändert sich fortlaufend und mit ihr auch die fachspezifischen Aufgabenstellungen, denen Sie sich Tag für Tag stellen. Hierbei wollen wir Sie mit unserem Fachmedien-Angebot auch zukünftig zielführend unterstützen und Ihnen Inhalte mit echtem Mehrwert liefern.

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