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Nachhaltige Produktentwicklung
neu gedachtModellbasierte Entscheidungsunterstützung zur proaktiven sowie Lebenszyklusgerichteten Entwicklung am Beispiel von Fahrzeug-Komponenten (Cyclometric), etc.
Zukunft nachhaltiger Mobilität durch MBSE (Model-Based Systems Engineering) und Kreislaufstrategien gestalten
Cyclometric ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, das sich auf die Entwicklung kreislauforientierter Fahrzeugkomponenten konzentriert.
Ziel des Vorhabens ist es Prodktentwicklerinnen- und entwickler durch modellbasierte Entscheidungsunterstützung die Mobilität der Zukunft zu gestalten
Unser Tool unterstützt Entwickler und Designer in frühen Phasen der kreislaufgerechten Fahrzeugbauteilentwicklung
Modellbasierte Entscheidungsunterstützung für nachhaltige Fahrzeugentwicklung
Zentrale Ergebnisse des Projektes sind das Softwaretool »CycloP«, eine Methodik zur Definition von Produktkonzepten und eine kreislauforientierte Fahrzeugmittelkonsole.
Die Software »CycloP« unterstützt die kreislauforientierte und ökologisch nachhaltige Produktentwicklung bereits in frühen Phasen. Sie ermöglicht ein durchgängiges und zielgerichtetes nachhaltiges Produktdesign von Anfang an, auch wenn das Produkt noch nicht vollständig definiert ist.
Designerinnen und Entwickler werden einerseits durch die Anwendung der Software unterstützt und andererseits durch eine kreislauforientierte und nachhaltige Entwicklungsmethodik angeleitet. Aufgrund der Abstraktion des Grundmodells der Software kann diese auch in anderen Branchen – außerhalb der Automobilindustrie – eingesetzt werden.
Tools zur Unterstützung der kreislauffähigen Produktgestaltung
Softwaretool
Das im Rahmen des Projekts Cyclometric entwickelte Softwaretool „CYCLOP“unterstützt Unternehmen bei der nachhaltigen und kreislauforientierten Entwicklung von Fahrzeugkomponenten. Durch die Integration von modellbasierten Analysemethoden ermöglicht es eine frühzeitige Bewertung von Nachhaltigkeitsaspekten in der Produktgestaltung. Das Tool kombiniert verschiedene Bewertungsmodelle und gibt den Entwicklern in Echtzeit Rückmeldung über die Auswirkungen ihrer Entscheidungen auf den gesamten Produktlebenszyklus.
Methodisches Vorgehen
Das methodische Vorgehen gibt insbesondere Designerinnen und Produktentwicklern einen Leitfaden an die Hand, um zu einem ersten Produktkonzept zu gelangen. Dabei geben die unternehmensindividuellen Motivatoren für Nachhaltigkeit und die Nachhaltigkeitsziele einen ersten Rahmen vor. Unter Berücksichtigung der eigenen Ressourcen und Kompetenzen wird der Innovationsgrad der Lösung bestimmt. R-Maßnahmen helfen im nächsten Schritt, ein lösungsorientiertes, kreatives Brainstorming anzuregen. Eine Bewertungsmatrix evaluiert aus den entstandenen Ideen Merkmale für ein erstes Produktkonzept, das anschließend an das Softwaretool übergeben werden kann.
Ökobilanzierung (Life Cycle Assessment)
Eine fundierte Bewertung der ökologischen Auswirkungen eines Produkts ist entscheidend für kreislauffähige Innovationen. Im Zuge des Projekt wurde ein lebenszyklusbasiertes, ökobilanzielles Analysemodul zur Ermittlung der Anwendungspotentiale einer Integration von Ökobilanzierungen in Entwicklungsprozesse entwickelt und konzeptionell umgesetzt. Des Weiteren wurde eine (teil-) automatisierte Schnittstelle zum Softwaretool „CYCLOP“ definiert und umgesetzt.
Praxisnahe Anwendung des Cyclometric-Ansatzes
Cyclometric stellt sicher, dass nachhaltige und kreislauforientierte Produktentwicklung nicht nur ein theoretisches Konzept bleibt, sondern direkt in die industrielle Praxis überführt wird. Anhand einer smarten, leichten Mittelkonsolenverkleidung für Fahrzeuge wird das entwickelte Softwaretool erprobt und optimiert. Dieses Beispielbauteil ermöglicht die Bewertung von Recyclingfähigkeit, Materialauswahl und modularen Nutzungskonzepten in realen Entwicklungsprozessen. Unternehmen erhalten so praxisnahe Methoden und Werkzeuge, um Nachhaltigkeitsstrategien gezielt in ihre Produktgestaltung zu integrieren und neue Geschäftsmodelle zu erschließen.
Hier geht’s zum Softwaretool CycloP
Lebenszyklusorientierte Entwicklung von Fahrzeugkomponenten
Eine durchgängige, modellbasierte Entscheidungsunterstützung verbindet Produktarchitekturmodelle mit lebenszyklusorientierten Analysemodulen, um nachhaltige Fahrzeugkomponenten zu entwickeln. Ziel ist es, komplexe Abhängigkeiten frühzeitig zu bewerten und Gestaltungsentscheidungen zu optimieren, um den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zu entsprechen.
Sebastian Stegmüller, Thomas Potinecke und Lukas Block
Modeling usage-specific circularity measures for individual life cycle paths in life cycle engineering
„C-Measures“ sind spezifische, produktbezogene Maßnahmen, die auf den R-Strategien der Kreislaufwirtschaft basieren. Sie ermöglichen es, kritische Zustände im Lebenszyklus von Produkten zu adressieren und durch gezielte Strategien Material- und Energiekreisläufe zu schließen, um die Nachhaltigkeit zu fördern.
Marie Schwahn, Thomas Potinecke, Lukas Block, Maximilian Jakob Werne und Florian Stephan Tarlosy
A Variability Model for Individual Life Cycle Paths in Life Cycle Engineering
Ein Meta-Modell ermöglicht es, individuelle Lebenszykluspfade von Produkten abzubilden und nachhaltige Eigenschaften wie Reparierbarkeit oder Wiederverwendbarkeit frühzeitig zu bewerten. So können divergent verlaufende Lebenszyklen berücksichtigt und gezielt optimiert werden.
Lukas Block, Maximilian Werner, Helge Spindler und Benjamin Schneider
Enabling the design for circularity through circularity measures:
breaking down the R-strategies into useful design measures
„C-Measures“ sind spezifische, produktbezogene Maßnahmen, die auf den R-Strategien der Kreislaufwirtschaft basieren. Sie ermöglichen es, kritische Zustände im Lebenszyklus von Produkten zu adressieren und durch gezielte Strategien Material- und Energiekreisläufe zu schließen, um die Nachhaltigkeit zu fördern.
Marie Schwahn, Thomas Potinecke, Lukas Block, Maximilian Jakob Werne und Florian Stephan Tarlosy
Thinking and designing sustainably from the very beginning – Potentials and challenges of integrating LCA in early product development and innovation processes
Die frühzeitige Integration von Lebenszyklusanalysen (LCA) in den Produktentwicklungsprozess kann entscheidend dazu beitragen, die Umweltbilanz eines Produkts zu verbessern. Durch modulare und anpassbare Ansätze werden Informationslücken geschlossen und die Entscheidungsfindung für verschiedene Stakeholder unterstützt, wodurch Chancen und Umweltpotenziale in der frühen Phase der Produktgestaltung besser genutzt werden können.
Ann-Kathrin Briem, Sun Hea Hong, Tomke Leinemann, Tobias Manuel Prenzel, Daniel Wehner
The tetrahedron of sustainability design: a three-dimensional framework for the integral discussion and development of circular economy-oriented products
Eine durchgängige, modellbasierte Entscheidungsunterstützung verbindet Produktarchitekturmodelle mit lebenszyklusorientierten Analysemodulen, um nachhaltige Fahrzeugkomponenten zu entwickeln. Ziel ist es, komplexe Abhängigkeiten frühzeitig zu bewerten und Gestaltungsentscheidungen zu optimieren, um den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zu entsprechen.
Sebastian Stegmüller, Thomas Potinecke und Lukas Block
Modellbasierter Ansatz zur Unterstützung der nachhaltigen und nutzungsorientierten Fahrzeugkonzeption
Ein Meta-Modell ermöglicht es, individuelle Lebenszykluspfade von Produkten abzubilden und nachhaltige Eigenschaften wie Reparierbarkeit oder Wiederverwendbarkeit frühzeitig zu bewerten. So können divergent verlaufende Lebenszyklen berücksichtigt und gezielt optimiert werden.
Lukas Block, Maximilian Werner, Helge Spindler und Benjamin Schneider
Dipl.-Wi.-Ing. Sebastian Stegmüller
Head of Mobility and Innovation Systems
Dr.-Ing. Lukas Block
Head of Team Mobility Transformation – Fraunhofer IAO
