Internationales Forschungsprojekt unter Leitung der Universität Paderborn stärkt die nachhaltige Produktion in der EU

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Rund 85 Prozent weniger CO2-Emissionen möglich

Der Automobilsektor erzeugt rund 14 Prozent der globalen
Treibhausemissionen. Noch dazu werden erhebliche Mengen an Rohstoffen
verbraucht. Eine gut organisierte Kreislaufwirtschaft könnte maßgeblich zu
einem verbesserten Ressourcenmanagement sowie der Minimierung von Abfall
und Schrott beitragen. Zu diesem Zweck hat die Universität Paderborn
gemeinsam mit Partner*innen das „Digi4Circular“-Projekt ins Leben gerufen,
bei dem eine digitale Plattform zur Förderung der Kreislaufwirtschaft
entwickelt wird. Ziel ist es, eine ganzheitliche Lösung zu schaffen, die
sämtliche Daten über den Lebenszyklus inklusive des Lebensendes und der
damit einhergehenden Materialwiederverwertung in die Produktentwicklung
überträgt. So sollen optimierte Designs für Kreislaufwirtschaften und
spezifische Fertigungsverfahren erzeugt und dadurch Abfall minimiert und
die Ressourcennutzung maximiert werden. Das Projekt zeigt konkret auf, wie
der durch die Plattform ermöglichte erhöhte Einsatz von recyceltem
Aluminium die CO2-Emissionen um ganze 85 Prozent reduzieren kann. Denn:
Die EU-Automobilindustrie nutzt jährlich rund zwei Millionen Tonnen
Aluminium, das inzwischen auf die Liste der kritischen Rohstoffe der EU
aufgenommen wurde – dreimal mehr als jeder andere Sektor. „Digi4Circular“
wird mit einer Fördersumme von rund 5,7 Millionen Euro über eine Dauer von
dreieinhalb Jahren von der EU unterstützt.

Transparente Lebenszykluskonzepte berechnen Umweltauswirkungen

Das Projekt integriert physikbasierte Methoden und maschinelles Lernen, um
die notwendigen Daten für kreislauffähige Produkte bereitzustellen. Dazu
gehören zum Beispiel das automatisierte Design von Bauteilen und -gruppen,
die Integration von Normen, Standards und Expertenwissen sowie ein
innovatives computerbasiertes Materialdesign, das Materialeigenschaften
ohne aufwendige Experimente vorhersagen kann. Die digitale Plattform
verbindet alle erforderlichen Software-Tools in einem Informationsraum,
wobei Lebenszyklusdaten systematisch in einem digitalen Produktpass
erfasst werden. Diese Informationen sind jederzeit und überall für
Entwickler*innen zugänglich und bieten maximale Transparenz für die
Nutzer*innen. Außerdem werden Lebenszykluskonzepte, die Bereiche wie
Reparatur, Wiederaufarbeitung, Wiederverwendung und Recycling beinhalten,
entwickelt.

„Das Vorgehen wird anhand konkreter Anwendungsfälle von Aluminiumdruckguss
in der Automobilindustrie demonstriert. Durch die Kombination
automatisierter Workflows mit Algorithmen, die teilweise von maschinellem
Lernen unterstützt werden, ermöglicht die ‚Digi4Circular‘-Plattform
kreislauffähige Produktdesigns – basierend auf den für End-of-Life-
Szenarien berechneten Umweltauswirkungen“, erklärt Prof. Dr. Iryna Mozgova
von der Universität Paderborn, die das Vorhaben leitet. Manuel Ott,
Oberingenieur der Fachgruppe „Datenmanagement im Maschinenbau“, ergänzt:
„Der digitale Produktpass gewährleistet maximale Transparenz für die
Nutzer*innen hinsichtlich Herkunft, Herstellungsprozessen,
Umweltauswirkungen und anderer relevanter Informationen über das Produkt.“
Neben der Fachgruppe sind außerdem der Lehrstuhl für Werkstoffkunde und
der Bereich Produktentstehung am Heinz Nixdorf Institut der Universität an
dem Projekt beteiligt.

Bedeutung für die EU

Die Technologien sollen die globale Führungsrolle der EU im digitalen und
grünen Wandel stärken. Mozgova: „Die Rückverfolgbarkeit und Transparenz
von Wertschöpfungsketten, ermöglicht durch den digitalen Produktpass,
tragen zur strategischen Stärkung der EU bei. Die erhöhte Wiederverwendung
und das Recycling von Primärmaterialien, insbesondere Aluminium, fördern
die Sicherheit der Lieferketten und reduzieren die Abhängigkeit von
Exporten.“

Mensch im Mittelpunkt

Das Projekt verfolgt einen menschenzentrierten Ansatz, indem es
Expertenwissen integriert, Mitarbeiter*innen durch gezielte Schulungen
befähigt und die negativen Auswirkungen des Aluminiumabbaus verringert. So
unterstützt „Digi4Circular“ auch den europäischen Green Deal und mehrere
Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen.

In den kommenden Jahren arbeiten die Expert*innen daran, die
Digitalisierung und Nachhaltigkeit in der Produktion voranzutreiben. Durch
innovative Software- und Modellierungslösungen wird der Übergang zu einer
Kreislaufwirtschaft gefördert. Das soll nicht nur ökologische Vorteile
bringen, sondern auch die Wettbewerbsfähigkeit der EU auf dem globalen
Markt stärken.