Nachhaltigkeit

Wie Plastikmüll aus dem Meer zu wiederverwendbaren Trinkbechern wird

Wir kennen alle die Bilder: Plastikmüll am Strand, verendete Meeresbewohner, Müllinseln im Meer: Jedes Jahr gelangen Millionen Tonnen Kunststoffabfälle in die Ozeane. Ein Forscher-Team von Siemens hat eine Idee entwickelt, mit der Ozeanplastik in wiederverwendbaren Trinkbechern eingesetzt wird.

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Siemens Industry Software GmbH & Co. KG

SCHALLENKAMMER MAGNETSYSTEME GmbH

Hans Turck GmbH & Co. KG

Franke GmbH

Jahr für Jahr landen mehr als acht Millionen Tonnen Plastikmüll in unseren Ozeanen. Das entspricht einer Müllwagenladung pro Sekunde. Unternehmen wie Adidas, Dell und Procter&Gamble haben dieses Problem in Angriff genommen: Sie sammeln Kunststoffmüll, recyceln ihn und verwenden ihn für ihre Produkte oder als Verpackungsmaterial. Besonders bei umweltbewussten Kunden kommt dieses Verfahren gut an.

Andere Organisationen wie Plastix, Parley for the Oceans oder Fishy Filaments wiederum verwandeln beispielsweise alte Fischernetze aus Nylon oder Polypropylen in Regranulate und Filament. Dieser Prozess stellt eine nachhaltige Möglichkeit zur Ressourcengewinnung dar, die auch für künftige Erfinder und Produzenten interessant sein kann.

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Quickstarter: Initiative für eine nachhaltigere Umwelt

Auch bei Siemens Corporate Technology macht eine Forschungsgruppe die Welt mit ihrer Arbeit ein bisschen besser: „Sustainable Lifecycle Management“ beschäftigt sich mit der Anwendung von Ökobilanzierung und Ökoeffizenz-Methoden von Siemens-Produkten, Lösungen und neuen Geschäftsanwendungen. Die Entwicklung von digitalen Werkzeugen und Services wie dem „City Air Management“ (CyAM) fällt ebenfalls in das Aufgabengebiet der Gruppe. Damit werden Auswirkungen auf die Umwelt reduziert sowie die Ressourcen- und Energieeffizienz verbessert.

Chance für nachhaltige Produkte

Seit rund zwei Jahren arbeitet nun auch ein Forschungsteam, das vom Siemens-internen Crowdfunding-Programm Quickstarter unterstützt wird, an der Initiative „Cleaning the Ocean is Our Business“.

„In einem Projekt hat Siemens SRE Restaurant Services die Idee eingebracht, herauszufinden, ob sich recycelte Kunststoffabfälle aus Ozeanen dazu eignen, einen wiederverwendbaren Trinkbecher herzustellen. Wir haben uns zunächst mit den Vorschriften und Richtlinien für die Verwendung von recyceltem Kunststoff als Lebensmittelkontaktmaterial beschäftigt“, so Ingo Bernsdorf, einer der Initiatoren der Initiative für saubere Ozeane. Wegen der nicht nachweisbaren Herkunft war der Kunststoff allerdings nicht für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet. Deshalb konnte der erste Schritt in Richtung Produktentwicklung nur mithilfe einer sogenannten Funktionsbarriere ermöglicht werden.

Mit Solid Edge und 3D-Druck zur Lösung

Mit Unterstützung von Franz-Georg Blattner von der Corporate-Technology-Forschungsgruppe Coatings & Additive Manufacturing, arbeitete die Forschungsgruppe am Re-Design des geplanten Trinkbechers. Schnell wurde dem Team bewusst, dass sie eine CAD-Software benötigen, um ihre Idee voranzubringen. Gemeinsam entschieden sie sich für die Mitarbeiterversion von Solid Edge. Dabei handelt es sich um ein 3D-CAD-Tool von Siemens PLM Software, das allen Mitarbeitern der Siemens AG kostenlos zur Verfügung steht.

„Wir hatten keinerlei Erfahrung mit Solid Edge“, erinnert sich Felix Fischer, tatkräftiger Unterstützer der Initiative. „Begonnen haben wir mit der Konstruktion eines Bechers, der nach den Anforderungen der Lebensmittelindustrie aus zwei Materialien bestehen sollte.“

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Software-Tool ermittelt Recyclingfähigkeit von Verpackungen

Komplexe Freiform-Flächenkonstruktion erinnert an Wellen

Der Kern des Bechers besteht aus recyceltem Ozean-Plastik. Dieser Kern wird mit einer Schicht aus lebensmitteltauglichem Kunststoff umhüllt. Dank der verschiedenen Anwendungen in Solid Edge konnte das Team eine komplexe Freiform-Flächenkonstruktion mit interessanter Haptik erzeugen, die an die wellige Oberfläche eines Ozeans erinnert. „Auch wenn es sich letztendlich um ein relativ simples Produkt handelt, hat uns Solid Edge durch seine einfache und intuitive Bedienung den Entstehungsprozess deutlich vereinfacht. Wir haben viel Zeit eingespart“, so Fischer.

Becher wird mit Konstruktionspreis ausgezeichnet

Dank dem Solid Edge-Programm von Siemens PLM Software und der Zusammenarbeit mit Einrichtungen wie der Prototypen-Werkstatt Maker-Space aus München und dem AM Design Lab Berlin von Siemens konnten die virtuellen Produktentwürfe zeitnah in handfeste Prototypen umgewandelt und weiterentwickelt werden.

Bereits in der frühen Konstruktionsphase bestand das Produkt aus über 40 % recyceltem Ozean-Plastik. Damit lassen sich 45 % an CO2-Emission einsparen. Das Projekt wurde schließlich beim Solid Edge Contest 2018 von Urban August, Senior Vice President and Managing Director Deutschland bei Siemens PLM Software, mit dem Nachhaltigkeitspreis und einer Prämie von 500 Euro ausgezeichnet.

Vom Prototyp zur Anwendung

Der Trinkbecher dient als Machbarkeitsstudie für den Einsatz recycelter Materialien – und sogar für komplexere Konstruktionen mit einem Multi-Material-Ansatz durch additive Fertigung. Um jedoch eine höhere Produktqualität zu ermöglichen und damit die Anwendungsgebiete auf die Siemens Business Units auszudehnen, kommt es jetzt darauf an, die Verarbeitbarkeit von recyceltem Ozean-Plastik-Filament zu verbessern. „Ob Trinkbecher oder technisches Produkt: Es liegt an uns, den Umgang mit unserem Planeten für zukünftige Generationen nachhaltiger zu gestalten. Gemeinsam mit unseren Kunden leisten wir dazu mit innovativen Lösungsansätzen und Produkten unseren Beitrag“, so Bernsdorf.

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Wie sich Nachhaltigkeit lohnen kann

* Julie Dörr, freie Journalistin aus München

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