Bauteile im Automobil müssen nicht mehr nur technologisch höchsten Ansprüchen genügen, sondern auch nachhaltig und rezyklierbar sein. Zukünftig müssen Ingenieurinnen und Ingenieure bei der Entwicklung nicht nur das fertige Produkt, sondern auch das Ende dessen Lebenszyklus im Blick haben. Da der Mensch bevorzugt linear denkt und nicht in Zyklen, soll ihm künstliche Intelligenz dabei helfen. Im Projekt CYCLOMETRIC wird ein Tool entwickelt, das schon während der Produktplanung Verbesserungsvorschläge macht. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) sind einer der Projektpartner im Forschungsprojekt, das durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut wird.
Recycling von Hochleistungsmaterialien scheitert häufig daran, dass sich die Werkstoffe nicht in ihre ursprünglichen Bestandteile trennen lassen. CYCLOMETRIC soll dafür sorgen, dass dieses Problem nicht erst am Ende des Lebenszyklus eines Produkts gelöst werden muss. Mit den derzeitigen Methoden und Werkzeugen werden Auswirkungen auf die Umwelt oft erst gegen Ende der Entwicklung oder sogar erst nach Produktionsbeginn untersucht – obwohl die relevantesten Entscheidungen über Produkteigenschaften deutlich früher getroffen werden. Das neue System hilft, während der Entwicklung die richtigen Entscheidungen zu treffen. Dazu werden Daten, Informationen, Wissen über alle Entwicklungsphasen und Schnittstellen hinweg analysiert und bewertet. Dabei kommen Forschungsansätze des Advanced Systems Engineerings und Model-based Systems Engineerings in Verbindung mit Methoden der Ökobilanzierung sowie die Geschäftsmodellanalyse zum Einsatz.
Beispiel Mittelkonsolenverkleidung
Produktentwicklerinnen und Produktentwickler jonglieren täglich mit komplexen Parametern wie Produzierbarkeit, Rezyklierfähigkeit, Wiederverwendbarkeit, CO2-Emissionen und Kosten. Nicht zuletzt müssen die Erwartungen und Gewohnheiten der Kundinnen und Kunden mitgedacht werden. Ob bei der Auswahl des Materials oder der Planung von Produktionsschritten: das Tool berechnet die Auswirkungen und macht Verbesserungsvorschläge. Als Anwendungsbeispiel für das digitale Werkzeug dient im Projekt CYCOMETRIC eine Mittelkonsolenverkleidung. Sie besteht aus nachhaltigen Textilmaterialien und verfügt über in das Textil integrierte smarte Funktionen. Das fertige Tool ist dennoch nicht auf die Automobilbranche beschränkt. Es kann in allen Industriefeldern eingesetzt werden.
Aufgabe der DITF ist die Auswahl und Prüfung geeigneter Materialien. Das Team erarbeitet die passenden Fertigungs- und Verarbeitungsprozesse und erstellt einen Prototyp. An den Prüflaboren werden Testläufe zu Funktions-, Alltags-, Langzeit- und Extremtauglichkeit der textilen Strukturen und Faserverbundwerkstoffen durchgeführt, die bei der späteren Anwendung reproduzierbar sind. Für die smarten Funktionen der Konsole werden Konzepte für Sensoren und Aktoren entwickelt.
Die DITF bringen als Partner im Forschungscampus ARENA2036 umfangreiche Erfahrungen im Leichtbau durch Funktionsintegration bei Automobilen mit. Nach Abschluss des Projekts werden die Denkendorfer Forscherinnen und Forscher Unternehmen beraten, wie Textilien verstärkt im Fahrzeuginterieur eingesetzt werden können.
Projektpartner:
• Fraunhofer-Institute für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO sowie für Bauphysik IBP
• Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT, Institut für Flugzeugbau IFB sowie Institut für Akustik und Bauphysik IABP der Universität Stuttgart
• Deutsche Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF)
• ESB Business School der Hochschule Reutlingen
• Schweizer Design Consulting GmbH
• Forward Engineering GmbH
• IILS Ingenieurgesellschaft für Intelligente Lösungen und Systeme mbH
• DXC Technology Deutschland GmbH
• Lotus Tech Innovation Centre GmbH
• Assoziierender Partner: ARENA2036 e.V.
Bild oben: Nachhaltiges Automobil der Zukunft: Das Tool CYCLOMETRIC soll schon während der Entwicklung dafür sorgen, dass alle Bauteile rezyklierfähig sind. Grafik: Fraunhofer IAO
