Nachhaltigkeit ist individuell

Es zeigt sich, dass eine Bewertung der Nachhaltigkeit ganzheitlich und individuell für jedes Produkt erfolgen muss. Nachhaltig konstruieren ist eine Aufgabe, die von den IngenieurInnen, aber auch den Unternehmen ein Umdenken erfordert. Ein neues Mindset und eine auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Unternehmenskultur sind nötig.

Um angehende IngenieurInnen schon während ihrer Ausbildung an das Thema Nachhaltigkeit und die komplexe Problemstellung heranzuführen, gibt es seit 2011 an der TU Berlin das Seminar „Blue Engineering“, das die Studierenden für die Nachhaltigkeitsdiskussion sensibilisiert. Die neue Lehrveranstaltung „Entwicklungsmethoden für Nachhaltige Produkte“ baut jetzt darauf aus. Ein neues Lehrkonzept, das auf selbstständigem Aufarbeiten von Inhalten und diskursivem Auseinandersetzen mit Lösungen basiert, thematisiert die speziellen Probleme in der Produktentwicklung und existierende Lösungsansätze. Denn inzwischen gibt es Methoden, um Produkte im Sinne der Nachhaltigkeit zu entwickeln. Diese können zwar den Prozess des Abwägens nicht ersetzen, jedoch bieten sie ein Gerüst, das dabei helfen kann, Nachhaltigkeit zu definieren, messbar zu machen und Produkte dahingehend zu verbessern.

Gerüst für Produktentwickler

• Zunächst stehen die Anforderungen im Fokus und der Blick auf Nachhaltigkeitsaspekte ist noch abstrakt: Was sind die Konsequenzen eines bestimmten Materials? Wer ist von „langer Lebensdauer“ des Produktes wie betroffen? Hier ergibt sich aus dem erweiterten Stakeholder-Begriff eine neue Klasse nicht-funktionaler Anforderungen, welche Aspekte der Sozial-, Gesellschafts-, Ethik- und Umweltverträglichkeit abbilden.

• Um anschließend die involvierten Ressourcen besser zu verstehen, kann eine Materialflussanalyse (MFA) durchgeführt werden. Sie ermöglicht eine systematische Bewertung der räumlich und zeitlich definierten Materialströme innerhalb eines Systems. Für ein bestimmtes Produkt analysiert die MFA den Fluss der eingesetzten Ressourcen, beschreibt deren Umwandlung, identifiziert die Abfall-Emissionen und bewertet die Ressourcennutzung.

• Um die Umweltauswirkungen und Kosten verschiedener Produktvarianten oder Herstellungsverfahren vergleichen zu können, bieten sich die Lebenszyklusanalyse (LCA) nach ISO 14040 und die Lebenszykluskostenrechnung (LCC) an. Die LCA weist die ökologischen Auswirkungen mehrerer Produktvarianten über ihren gesamten Lebenszyklus in verschiedenen Wirkkategorien aus. LCC ist ein Verfahren, welche die Gesamtkosten wie Produktions-, Eigentums-, Betriebs-, Wartungs- und Entsorgungskosten eines Produkts über einen bestimmten Zeitraum bewertet. Dadurch kann z. B. der Konflikt zwischen niedrigen Produktions- oder Entsorgungskosten sichtbar gemacht werden.

Covid-19

CO2-Konzentration noch nicht nachweisbar gesunken

Strategien für nachhaltiges Entwickeln

Um die Umsetzung von Nachhaltigkeitsanforderungen in der Konstruktion zu unterstützen, stehen einige Strategien und Vorgehensweisen zur Verfügung. Hier zwei Beispiele:

• Beim „Design for Dismantling“ wird schon während des Produktdesigns auf einen einfachen Demontageprozess geachtet. Diese Strategie führt zu modularen Produktkonzepten und vereinfacht sowohl den Austausch defekter Teile als auch das Recycling von Komponenten.

• Bei der Strategie „Design for Recycling“ liegt der Fokus auf der Wiederverwendung der Rohmaterialien oder ganzer Produkte. Zur Bewertung der Recyclebarkeit eignet sich die VDI2243-2002.

Wandel in Lehre und Praxis

Es gibt noch keine Lösung, die für alle Produkte und für alle Phasen der Herstellung und des Produktlebenszyklus geeignet ist. Vielmehr erfordert nachhaltiges Konstruieren selbstständige, reflektierte, immer wieder über die Grenzen hinaus denkende KonstrukteurInnen. Das erfordert einen Wandel – sowohl in der Lehre als auch in der Praxis.

* Alexander Grahle, Ludger Heide, Abhishek Gupta, Francesco Cigarini, Prof. Dr.-Ing Dietmar Göhlich, Technische Universität Berlin Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme Methoden der Produktentwicklung und Mechatronik

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