Materialsubstitution von Hilfs- und Betriebsstoffen

Prozessbezogene Strategie

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Ressourceneffizienz, Anwendungsbereich, Grenzen

Ziel und Funktion

Betriebsstoffe werden in den produzierenden Betrieben des verarbeitenden Gewerbes in größeren Mengen in der Produktion eingesetzt und fallen nach Gebrauch oftmals als Abfall an.* VDI 4800 Blatt 1:2016-02: Verein Deutscher Ingenieure e.V., Ressourceneffizienz - Methodische Grundlagen, Prinzipien und Strategien. Beuth Verlag GmbH, Berlin, S. 46. Auch die in den Erzeugnissen eingesetzte Menge an Hilfsstoffen ist in der Regel nicht zu vernachlässigen. Der hohe Materialeinsatz an Hilfs- und Betriebsstoffen motiviert dazu, den Verbrauch und die damit verbundenen Material- und Beseitigungskosten zu reduzieren.

Dies kann durch eine Substitution der eingesetzten Hilfs- und Betriebsmittel mit alternativen Stoffen erreicht werden. Geeignete Substitute verfügen über dieselbe Funktionalität, weisen aber eine deutliche Reduktion im Materialverbrauch, einen geringeren Beseitigungsaufwand, niedrigere Anschaffungskosten oder einen zeitlich stabilen Kostenverlauf auf.

Bezug zur Ressourceneffizienz

Die stoffliche Substitution im Bereich von Hilfs- und Betriebsstoffen eines produzierenden Betriebes kann eines oder mehrere der im Folgenden aufgeführten Ressourceneffizienzpotenziale ermöglichen:

  • Verringerter Verbrauch natürlicher Ressourcen bei der Herstellung von Hilfs- und Betriebsstoffen,
  • Schonung fossiler Rohstoffe durch Nutzung nachwachsender Rohstoffe bei der Herstellung von Hilfs- und Betriebsstoffen,
  • Reduktion der Verbrauchsmenge von Hilfs- und Betriebsstoffen in der Produktion,
  • Verringerung des Ressourcen- und Kostenaufwands bei der Entsorgung von Hilfs- und Betriebsstoffen.

Einer Entscheidung zur Substitution von Hilfs- und Betriebsstoffen sollte unbedingt eine Lebensweganalyse des Produkts vorausgehen, denn nur die Betrachtung des gesamten Lebensweges erlaubt eine erfolgreiche Analyse über die Reduktion von Material- und Rohstoffmenge oder Anschaffungs- und Beseitigungskosten der Hilfs- und Betriebsstoffe.

Anwendungsbereiche und Akteure

Die Umsetzung und die positiven Auswirkungen der Substitution von Hilfs- und Betriebsstoffen entstehen und erfolgen im Produktionsprozess. Werden hohe Verbräuche oder hohe Abfallbeseitigungsaufwände eines oder mehrerer Hilfs- oder Betriebsstoffe in der Produktion festgestellt, können alternative Stoffe in Erwägung gezogen werden.

Einflussnehmende Akteure im Unternehmen, die eine Substitution von Hilfs- und Betriebsstoffen ermöglichen und durchführen, sind Mitarbeiter aus dem Einkauf und der Produktion. Die Einkäufer recherchieren Alternativen zu den bisher eingesetzten Hilfs- und Betriebsstoffen, die gleiche Funktionalitäten aufweisen und die gewünschte Verbesserung (z. B. Mengenreduzierung oder Abfallvermeidung) erfüllen. Die Produktionsverantwortlichen hingegen überprüfen die recherchierten Hilfs- und Betriebsstoffalternativen hinsichtlich des Einsatzes im betreffenden Produktionsprozess. Insbesondere werden dabei die Übereinstimmung der Funktionalität sowie die Anwendbarkeit und der Aufwand einer Integration (Zeit, Personal und Kosten) in das Produkt oder den Produktionsprozess überprüft und bewertet. Gegebenenfalls sind hierfür auch Versuchsreihen notwendig.

Eine gute Zusammenarbeit zwischen den Akteuren ist essentiell für die erfolgreiche Durchführung eines Substitutionsprojektes.

Grenzen

Nicht jeder Hilfs- oder Betriebsstoff ist mit einem alternativen Stoff substituierbar, welcher günstigere Eigenschaften bezogen auf Materialverbrauch in der Produktion, Abfallbeseitigungsaufwand oder Umwelteigenschaften aufweist. Folgende Gründe gibt es dafür:

  • keine Übereinstimmung in der Funktionalität oder nur teilweise Übereinstimmung in einem bestimmten Betriebsparameterbereich,
  • der alternative Hilfs- oder Betriebsstoff entwickelt eine ungünstige Wechselwirkung mit dem umgebenden Stoffsystem,
  • zu hoher ökonomischer Aufwand – Zeit, Personal und Kosten – für die Implementierung.
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Wege der Umsetzung und Beispiele

Mögliche Wege der Umsetzung sind:

  • Nutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen aus biobasierten und bioabbaubaren Ressourcen
  • Vermeidung von Hilfs- und Betriebsstoffen mit aufwendig zu entsorgenden Schadstoffen
  • Vermeidung von Hilfs- und Betriebsstoffen, die versorgungskritische Ressourcen enthalten

 

Nutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen aus biobasierten und bioabbaubaren Ressourcen

In der Regel induziert die Substitution konventioneller durch biobasierte Hilfs- und Betriebsstoffe eine Einsparung fossiler Rohstoffmengen. Dadurch ist ihre Herstellung unabhängiger von den Preisschwankungen fossiler Rohstoffe, die beispielsweise durch eine Rohstoffverknappung hervorgerufen werden können.

Die Nutzung biobasierter Hilfs- und Betriebsstoffe kann zu besseren Nutzungseigenschaften wie beispielsweise einem höheren Verschleißschutz führen* Institut für fluidtechnische Antriebe und Steuerungen der RWTH Aachen (2012): Technische Bioöle. Grundlagen - Produkte - Rahmenbedingungen, Gülzow-Prüzen, (abgerufen am: 19. Februar 2019), S. 8. . Des Weiteren kann auch der Ressourcenverbrauch bei der Herstellung biobasierter Hilfs- und Betriebsstoffe geringer ausfallen im Vergleich zu den fossilen Pendants.

Eine biologische Abbaubarkeit ermöglicht zudem einen unkomplizierten Einsatz in umweltsensiblen Bereichen ohne aufwendige Sicherheitsvorkehrungen und unter Vermeidung aufwendig zu entsorgender Abfälle.

Praxis-Beispiel: Einsatz von biobasiertem Schmierstoff in der spanenden Bearbeitung

Ein Metallbearbeiter eines kleinen und mittleren Unternehmens (KMU) hat im Rahmen eines Projekts zwölf CNC-Maschinen auf einen Bio-schmierstoff umgestellt. Die Motivation für das Vorhaben ist vielseitig: Wissens- und Erfahrungsvorsprung, Unabhängigkeit von schwankenden Ölpreisen, Mitarbeitergesundheit und Beitrag zum Umweltschutz.
Der biobasierte Kühlschmierstoff konnte dem Vergleich zum fossil-basierten Schmierstoff standhalten. Die Standzeiten der beiden Schmierstoffe sind vergleichbar. Zudem müssen die Maschinen seltener gereinigt werden, da beim eingesetzten Bioschmierstoff das Spülvermögen und die Schmutzaufnahmekapazität im Vergleich zum mineralischen Pendant deutlich größer sind. Des Weiteren ist der Bioschmierstoff auf Grund einer rückfettenden Wirkung hautverträglicher als fossil-basierte Produkte.
Während des Projektzeitraums von zwei Jahren wurden jährlich 1.200 kg Bioschmierstoff verbraucht. In diesem Zeitraum war der Bioschmierstoff um ca. einen Euro pro Liter teurer als das mineralische Schmiermittel. Aufgrund der besseren Schmutzaufnahmefähigkeit des Bioschmierstoffs wurden jährliche Einsparungen von rund 700 Euro erzielt* K2. agentur für kommunikation (2008): Erfolgsstoff – Nachwachsende Rohstoffe in Produktion und Produkten, Duisburg, (abgerufen am: 19. Februar 2019), S. 23. .

Praxis-Beispiel: Nutzung einer nachhaltigen Beschichtung von Möbelflächen

Ein Oberflächenbehandler aus Österreich beschichtet die Oberflächen von Holzwerkstoff-Platten mit durch Harnstoff-/Melaminharz imprägnierten Papieren. Die dabei jährlich verbrauchten Mengen an Harzen und Additiven belaufen sich auf 40.000 t. Die Herstellung des Melaminharzes aus dem Rohstoff Erdgas über das Zwischenprodukt Harnstoff erfolgt bei hohen Drücken. Um den Druckaufbau zu gewährleisten, ist demzufolge auch ein hoher Energiebedarf notwendig.
Die Entscheidung des Unternehmens, das fossil-basierte Melamin teilweise durch ein biobasiertes Zuckerderivat zu substituieren, wirkt sich günstig auf die CO2-Bilanz des Produktes aus. Das Substitut basiert auf dem biobasierten Rohstoff Mais- oder Weizenstärke. In einer katalytischen Hydrierungsreaktion wird unter geringem Energieeinsatz aus Stärke ein Zuckerderivat gewonnen, welches wiederum in einem neuartigen Verfahren in das Harzgemisch einkondensiert wird.
Für die Produktion einer Tonne Zuckerderivat wird viel weniger Energie benötigt im Vergleich zu einer Tonne Melamin. Mehrere 100 t Melamin werden durch das Zuckerderivat ersetzt, dadurch entfällt die für diese Produktionsmenge notwendige Energie. Dies führt insgesamt, bezogen auf den Produktionsprozess des Hilfsstoffs, zu einer Reduktion an CO2-Emissionen* Ecker, S.; Frühmann, K.; Ottofülling, S. und Manstein, C. und Lamers, G. (kein Datum): Best Practice Ressourceneffizienz. Erfolgsbeispiele aus Österreich, Wien, (abgerufen am: 19. Februar 2019), S. 16. .


Vermeidung von Hilfs- und Betriebsstoffen mit aufwendig zu entsorgenden Schadstoffen

Enthalten Hilfs- und Betriebsstoffe einen oder mehrere entsorgungspflichtige Schadstoffe, so müssen diese am Ende des Lebensweges oftmals aufwendig unter dem Einsatz weiterer Ressourcen (Energie und Material) entsorgt werden. Sind keine Schadstoffe enthalten, entfällt eine aufwändige Entsorgung.

Praxis-Beispiel: Verzicht auf Trichlorethylen in der Metallteileherstellung

Bei einem Hersteller von Metallteilen wird das Rohmaterial maschinell gestanzt. Bei der notwendigen Entgratung der Schnittstellen kommt Schmiermittel zum Einsatz. Dabei verbleiben Reste auf dem bearbeiteten Metall, die anschließend mit dem fettlösenden Reinigungsmittel Trichlorethylen entfernt werden. In der Folge waren die entfernten Metallstäube und Schlämme mit Trichlorethylen verunreinigt. Aufgrund der gesundheits- und umweltschädlichen Eigenschaften von Trichlorethylen mussten sämtliche Trichlorethylenabfälle und -verunreinigungen als Sonderabfall entsorgt werden.
Einen Lösungsweg bietet die Substitution des gesundheits- und umweltschädlichen Trichlorethylen mit einem weniger schädlichen Stoff. Als Substitut wurde ein wasserbasiertes, ungiftiges Reinigungsmittel (96 % deionisiertes Wasser) ausgewählt. Neben der Reinigungswirkung weist dieses ebenfalls Kühlschmiereigenschaften auf. Somit konnten gleich zwei Stoffe mit einem einzigen Stoff substituiert werden. Um die geforderte Funktionalität (Schmier- und Reinigungswirkung) zu gewährleisten, war eine geringere Stoffmenge notwendig.
In den zusätzlich installierten Reinigungsanlagen am Ausgang jeder Entgratungsmaschine wird das wasserbasierte Reinigungsmittel von den Metallspänen und Schleifmittelschlämmen getrennt und rückstandsfrei wiedergewonnen. Dadurch ist eine mehrfache Wiederverwendung des substituierten Reinigungsmittels möglich.
Folgende Vorteile werden erzielt* Substitution Support Portal (2012): Verzicht auf Trichlorethylen in der Metallteileherstellung (online), (abgerufen am: 19. Februar 2019). :

  • deutliche Senkung der Entsorgungskosten durch den Austausch des Reinigungsmittels Trichlorethylen und des separaten Kühlmittels mit einem ungiftigen Kühlschmierstoff,
  • deutliche Verringerung der gesamten Reinigungs- und Schmierstoffmenge aufgrund betriebsinternen Recyclings und Wiederverwendung,
  • Minderung des ökologischen Risikos und Verbesserung der Arbeitsbedingungen,
  • höhere Produktsicherheit.

Vermeidung von Hilfs- und Betriebsstoffen, die versorgungskritische Ressourcen enthalten

Die Gewinnung und Aufbereitung kritischer Rohstoffe können überaus energie- und materialintensiv sein.* VDI 4800 Blatt 2:2018-03: Verein Deutscher Ingenieure, Ressourceneffizienz – Bewertung des Rohstoffaufwandes. Beuth Verlag GmbH, Berlin. Eine Substitution von Hilfs- und Betriebsstoffen, die kritische Rohstoffe enthalten, mit jenen, die keine enthalten, kann daher die Produktionskosten senken und den über den gesamten Lebensweg betrachteten Ressourcenverbrauch bei der Produktherstellung deutlich absenken.

Praxis-Beispiel: Substitution eines Platin-Katalysators mit einem auf Eisen-Stickstoff-Komplexen basierenden Katalysator

Bislang sind die Kosten für die energieeffiziente Strom- und Wärmeerzeugung mit Brennstoffzellen hoch, da kritische Edelmetalle wie Platin als Katalysator (Betriebsstoff) benötigt werden. Platinbasierte Katalysatoren tragen etwa 25 % zu den gesamten Systemkosten bei. Zwei unterschiedliche Forschungsgruppen haben einen auf Eisen-Stickstoff-Komplexen basierenden Katalysator entwickelt, dessen katalytische Wirkung an die von Platin herankommt und diese sogar übertrifft. Ihr Einsatz in anderen katalysierten Reaktionssystemen wird derzeit untersucht. Die Verwendung platinfreier Katalysatoren in der Herstellung chemischer Produkte könnte zur deutlichen Reduktion der industriell eingesetzten Menge des kritischen Rohstoffs Platin führen* Energy 4.0 - Energietechnik. Vernetzt. (2016): Alternativen zu Platin als Katalysator (online). Neue Materialien, (abgerufen am: 19. Februar 2019). .

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Übersicht aller Strategien und Maßnahmen

  • Produktbezogene Strategien und Maßnahmen
    • Produkt-Service-Systeme

      Durch die Kombination von Produkten und Services ergeben sich unterschiedliche Potenziale, um Ressourcen entlang des Produktlebens einzusparen.

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    • Optimierte Materialauswahl

      Die Wahl der Materialien eines Produktes erfolgt in der Entwicklung primär in Abhängigkeit von der angestrebten Funktionalität. Darüber hinaus kann die Materialauswahl als wesentliche Stellschraube für die Erschließung von Ressourceneffizienzpotenzialen dienen.

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    • Leichtbau

      Die Motivationen für Leichtbau ergeben sich entweder durch Einsparungen von Material und Energie in der Produktion oder im Fall bewegter Produkte durch eine Verringerung des Energieaufwandes und der sich daraus resultierenden Emissionen und Umweltwirkungen in der Nutzungsphase.

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    • Fertigungsgerechte Produktgestaltung

      Eine fertigungsgerechte Produktgestaltung zielt darauf ab, Produkte so zu gestalten, dass diese bei gegebener Produktions­infra­struktur herstellbar sind, ohne zusätzlich Ausschuss und Materialverluste oder einen übermäßig höheren Energieverbrauch zu erzeugen.

      Zu „Fertigungsgerechte Produktgestaltung“
    • Ressourceneffiziente Produktnutzung

      Für viele Produkte stellt die Phase der Nutzung den wesentlichsten Beitrag zum Ressourcenverbrauch in ihrem Lebenszyklus dar. Verbesserungen in dieser Phase bezogen auf die Ressourceneffizienz zeigen sich daher oft als besonders wirksam.

      Zur „Ressourceneffizienten Produktnutzung“
    • Verlängerung der Produktnutzungsdauer

      Eine Verlängerung der Produktnutzungsdauer entspricht einer Annäherung an die technische Lebensdauer. Dadurch vergrößert sich der Zeitraum, in dem eine Funktion bereitgestellt wird, ohne hierfür erneut Energie und Material für die Produktion aufzuwenden. Dies erhöht die Ressourceneffizienz entlang des Lebenswegs.

      Zur „Verlängerung der Produktnutzungsdauer“
    • Verlängerung der technischen Produktlebensdauer

      Durch die Verlängerung der technischen Lebensdauer müssen weniger Produkte nachproduziert werden. Dadurch sinkt der Energie- und Materialaufwand, um den Nutzen des Produktes bereitzustellen. Dies führt zu einer Erhöhung der Ressourceneffizienz entlang des Lebenswegs.

      Zur „Verlängerung der technischen Produktlebensdauer“
    • Kreislaufgerechte Produktgestaltung

      Eine kreislaufgerechte Produktgestaltung ermöglicht es, die Wiedernutzbarkeit sicherzustellen und eine Kreislaufführung von Bauteilen und Materialien, die im Produkt verwendet wurden.

      Zur „Kreislaufgerechte Produktgestaltung“
  • Prozessbezogene Strategien und Maßnahmen
    • Planung ressourceneffizienter Fertigungsprozesse

      Im Rahmen der Planung von Produktionsprozessen erfolgt u. a. die Auswahl der einzusetzenden Fertigungsverfahren. Insbesondere durch die Einrichtung und Gestaltung des Ablaufes neuer Produktionsprozesse bieten sich viele Potenziale, die Ressourceneffizienz zu erhöhen.

      Zur „Planung ressourceneffizienter Fertigungsprozesse“
    • Fertigungsprozessoptimierung

      Prozessverbesserungen erzielen eine Verringerung an Material und Energieaufwand in Fertigungsprozessen, ohne dabei das Prozessergebnis oder die Produktqualität herunterzusetzen. Die Zahl möglicher Stellhebel ist groß.

      Zur „Fertigungsprozessoptimierung“
    • Vermindern von geplantem Ausschuss und Nacharbeit

      Die Verminderung von geplantem Ausschuss wirkt sich direkt auf die Materialeffizienz aus: Es können mehr Fertigteile aus einer festen Menge von Rohmaterial erzeugt werden. Die Produktivität erhöht sich durch eine verminderte Ausschussmenge.

      Zu „Vermindern von geplantem Ausschuss und Nacharbeit“
    • Vermindern von geplantem Verlust

      Eine Verminderung des geplanten Verlustes führt zu einer besseren Ausnutzung von (Roh-)Materialien. Die Produktion kann bei gleichem Materialeinsatz eine höhere Produktionsmenge erzielen oder aber bei gleicher Produktionsmenge den Materialeinsatz verringern.

      Zu „Vermindern von geplantem Verlust“
    • Minimierung des Bearbeitungsvolumens

      Durch die Verminderung des Bearbeitungsvolumens werden hauptsächlich (Roh-)Materialien eingespart und die Nutzungsdauer von Werkzeugen verlängert. Darüber hinaus kann durch ein verringertes Bearbeitungsvolumen eine Energieeinsparung erzielt werden.

      Zur „Minimierung des Bearbeitungsvolumens“
    • Vermindern von Lagerungsverlusten

      Verluste durch Lagerung sind vielfältig und verursachen sinnlose Energie- und Materialaufwände in der Herstellung. Die Minimierung von Lagerungsverlusten erhöht die Materialeffizienz in der Produktion und kann prinzipiell in jedem Unternehmen mit Lagerflächen durchgeführt werden.

      Zu „Vermindern von Lagerungsverlusten“
    • Vermindern des Energieverbrauchs

      Die Verringerung des Energieverbrauchs bewirkt eine Reduktion von Energieträgern innerhalb der Produktion, ohne die Qualität oder den Output der Prozesse zu beeinflussen. Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz im Produktionsprozess sind vielfältig.

      Zu „Vermindern des Energieverbrauchs“
    • Kreislaufführung von Produkten und Bauteilen

      Mittels Wiederverwendung kann die Lebensdauer von Produkten und Bauteilen verlängert werden, indem diese einer neuen Nutzungsperiode zugeführt werden. Wiederverwendung wird gegenüber Recycling und anderen Verwertungsmechanismen in der Abfallhierarchie bevorzugt, da hierdurch zusätzliche Material- und Energieaufwände für die erneute Herstellung von Bauteilen entfallen.

      Zur „Kreislaufführung von Produkten und Bauteilen“
    • Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen

      Innerbetriebliche Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen ermöglicht eine erneute Stoffnutzung und vermeidet Ressourcenaufwände bei der Rohstoffextraktion und beim Herstellungsverfahren des Produktionsinput.

      Zur „Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen“
    • Materialsubstitution von Hilfs- und Betriebsstoffen

      Die stoffliche Substitution im Bereich von Hilfs- und Betriebsstoffen eines produzierenden Betriebes kann zu einer Verringerung des Ressourceneinsatzes im Lebensweg führen, z. B. durch die Reduktion der Verbrauchsmenge von substituierten Hilfs- und Betriebsstoffen im Produktionsprozess.

      Zur „Materialsubstitution von Hilfs- und Betriebsstoffen“
    • Kaskadennutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen

      Durch eine Kaskadennutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen wird die Nutzungsdauer verlängert, dadurch dass eine gewünschte Funktion für einen bestimmten Anwendungsfall bereitgestellt wird ohne erneut Material und Energie aufzuwenden.

      Zu „Kaskadennutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen“
  • Produkt- und prozessunabhängige Strategien und Maßnahmen
    • Effiziente Logistik

      Die Gestaltung effizienter inner- und überbetrieblicher Logistikprozesse ermöglicht die anfallenden Energie- und Materialaufwände so weit zu reduzieren, ohne die Durchlaufzeit oder Qualität der Produktion zu verringern.

      Zur „Effizienten Logistik“
    • Effiziente Beschaffung

      Durch eine effiziente Beschaffung werden Energie- und Materialaufwände entlang des Lebenswegs reduziert. Sie zielt auf einen energie- und materialgerechten Einkauf von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen, Bauteilen oder fertigen Gütern ab und dient der adäquaten Versorgung des Produktionsprozesses mit abgestimmten Material- und Energiemengen.

      Zur „Effizienten Beschaffung“
    • Effiziente Betriebsorganisation

      Durch eine effiziente Betriebsorganisation können die Ressourcenverbrauchsmengen in einem Unternehmen reduziert werden. Die Einflussfaktoren hierfür sind ebenso zahlreich wie vielfältig: von definierten Kommunikationsstrukturen und -fähigkeiten über Entscheidungsspielräume und Verantwortungsbereiche bis hin zu arbeitsorganisatorischen Aspekten.

      Zur „Effizienten Betriebsorganisation“
    • Effiziente Energiebereitstellung

      Eine effiziente Energiebereitstellung zielt darauf ab, die für den Betrieb von Maschinen und Anlagen notwendige Energie unter minimalem Einsatz von Primärenergieträger bereitzustellen.

      Zur „Effizienten Energiebereitstellung“
    • Effiziente Gebäude­infrastruktur

      Eine effiziente Gebäudehülle kann die Energieverluste eines Gebäudes minimieren und den Energiegewinn durch die passive Nutzung erneuerbarer Energien optimieren. Im Zusammenspiel mit einer effizienten Gebäude­infrastruktur können die benötigten Innenraumanforderungen in der Nutzungsphase effizient und mit möglichst wenig Energiebedarf erfüllt werden.

      Zur „Effizienten Gebäude­infrastruktur“
  • Produkt-Service-Systeme

    Durch die Kombination von Produkten und Services ergeben sich unterschiedliche Potenziale, um Ressourcen entlang des Produktlebens einzusparen.

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  • Optimierte Materialauswahl

    Die Wahl der Materialien eines Produktes erfolgt in der Entwicklung primär in Abhängigkeit von der angestrebten Funktionalität. Darüber hinaus kann die Materialauswahl als wesentliche Stellschraube für die Erschließung von Ressourceneffizienzpotenzialen dienen.

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  • Leichtbau

    Die Motivationen für Leichtbau ergeben sich entweder durch Einsparungen von Material und Energie in der Produktion oder im Fall bewegter Produkte durch eine Verringerung des Energieaufwandes und der sich daraus resultierenden Emissionen und Umweltwirkungen in der Nutzungsphase.

    Zum „Leichtbau“
  • Fertigungsgerechte Produktgestaltung

    Eine fertigungsgerechte Produktgestaltung zielt darauf ab, Produkte so zu gestalten, dass diese bei gegebener Produktions­infra­struktur herstellbar sind, ohne zusätzlich Ausschuss und Materialverluste oder einen übermäßig höheren Energieverbrauch zu erzeugen.

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  • Ressourceneffiziente Produktnutzung

    Für viele Produkte stellt die Phase der Nutzung den wesentlichsten Beitrag zum Ressourcenverbrauch in ihrem Lebenszyklus dar. Verbesserungen in dieser Phase bezogen auf die Ressourceneffizienz zeigen sich daher oft als besonders wirksam.

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  • Verlängerung der Produktnutzungsdauer

    Eine Verlängerung der Produktnutzungsdauer entspricht einer Annäherung an die technische Lebensdauer. Dadurch vergrößert sich der Zeitraum, in dem eine Funktion bereitgestellt wird, ohne hierfür erneut Energie und Material für die Produktion aufzuwenden. Dies erhöht die Ressourceneffizienz entlang des Lebenswegs.

    Zur „Verlängerung der Produktnutzungsdauer“
  • Verlängerung der technischen Produktlebensdauer

    Durch die Verlängerung der technischen Lebensdauer müssen weniger Produkte nachproduziert werden. Dadurch sinkt der Energie- und Materialaufwand, um den Nutzen des Produktes bereitzustellen. Dies führt zu einer Erhöhung der Ressourceneffizienz entlang des Lebenswegs.

    Zur „Verlängerung der technischen Produktlebensdauer“
  • Kreislaufgerechte Produktgestaltung

    Eine kreislaufgerechte Produktgestaltung ermöglicht es, die Wiedernutzbarkeit sicherzustellen und eine Kreislaufführung von Bauteilen und Materialien, die im Produkt verwendet wurden.

    Zur „Kreislaufgerechte Produktgestaltung“
  • Planung ressourceneffizienter Fertigungsprozesse

    Im Rahmen der Planung von Produktionsprozessen erfolgt u. a. die Auswahl der einzusetzenden Fertigungsverfahren. Insbesondere durch die Einrichtung und Gestaltung des Ablaufes neuer Produktionsprozesse bieten sich viele Potenziale, die Ressourceneffizienz zu erhöhen.

    Zur „Planung ressourceneffizienter Fertigungsprozesse“
  • Fertigungsprozessoptimierung

    Prozessverbesserungen erzielen eine Verringerung an Material und Energieaufwand in Fertigungsprozessen, ohne dabei das Prozessergebnis oder die Produktqualität herunterzusetzen. Die Zahl möglicher Stellhebel ist groß.

    Zur „Fertigungsprozessoptimierung“
  • Vermindern von geplantem Ausschuss und Nacharbeit

    Die Verminderung von geplantem Ausschuss wirkt sich direkt auf die Materialeffizienz aus: Es können mehr Fertigteile aus einer festen Menge von Rohmaterial erzeugt werden. Die Produktivität erhöht sich durch eine verminderte Ausschussmenge.

    Zu „Vermindern von geplantem Ausschuss und Nacharbeit“
  • Vermindern von geplantem Verlust

    Eine Verminderung des geplanten Verlustes führt zu einer besseren Ausnutzung von (Roh-)Materialien. Die Produktion kann bei gleichem Materialeinsatz eine höhere Produktionsmenge erzielen oder aber bei gleicher Produktionsmenge den Materialeinsatz verringern.

    Zu „Vermindern von geplantem Verlust“
  • Minimierung des Bearbeitungsvolumens

    Durch die Verminderung des Bearbeitungsvolumens werden hauptsächlich (Roh-)Materialien eingespart und die Nutzungsdauer von Werkzeugen verlängert. Darüber hinaus kann durch ein verringertes Bearbeitungsvolumen eine Energieeinsparung erzielt werden.

    Zur „Minimierung des Bearbeitungsvolumens“
  • Vermindern von Lagerungsverlusten

    Verluste durch Lagerung sind vielfältig und verursachen sinnlose Energie- und Materialaufwände in der Herstellung. Die Minimierung von Lagerungsverlusten erhöht die Materialeffizienz in der Produktion und kann prinzipiell in jedem Unternehmen mit Lagerflächen durchgeführt werden.

    Zu „Vermindern von Lagerungsverlusten“
  • Vermindern des Energieverbrauchs

    Die Verringerung des Energieverbrauchs bewirkt eine Reduktion von Energieträgern innerhalb der Produktion, ohne die Qualität oder den Output der Prozesse zu beeinflussen. Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz im Produktionsprozess sind vielfältig.

    Zu „Vermindern des Energieverbrauchs“
  • Kreislaufführung von Produkten und Bauteilen

    Mittels Wiederverwendung kann die Lebensdauer von Produkten und Bauteilen verlängert werden, indem diese einer neuen Nutzungsperiode zugeführt werden. Wiederverwendung wird gegenüber Recycling und anderen Verwertungsmechanismen in der Abfallhierarchie bevorzugt, da hierdurch zusätzliche Material- und Energieaufwände für die erneute Herstellung von Bauteilen entfallen.

    Zur „Kreislaufführung von Produkten und Bauteilen“
  • Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen

    Innerbetriebliche Kreislaufführung von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen ermöglicht eine erneute Stoffnutzung und vermeidet Ressourcenaufwände bei der Rohstoffextraktion und beim Herstellungsverfahren des Produktionsinput.

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  • Materialsubstitution von Hilfs- und Betriebsstoffen

    Die stoffliche Substitution im Bereich von Hilfs- und Betriebsstoffen eines produzierenden Betriebes kann zu einer Verringerung des Ressourceneinsatzes im Lebensweg führen, z. B. durch die Reduktion der Verbrauchsmenge von substituierten Hilfs- und Betriebsstoffen im Produktionsprozess.

    Zur „Materialsubstitution von Hilfs- und Betriebsstoffen“
  • Kaskadennutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen

    Durch eine Kaskadennutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen wird die Nutzungsdauer verlängert, dadurch dass eine gewünschte Funktion für einen bestimmten Anwendungsfall bereitgestellt wird ohne erneut Material und Energie aufzuwenden.

    Zu „Kaskadennutzung von Hilfs- und Betriebsstoffen“
  • Effiziente Logistik

    Die Gestaltung effizienter inner- und überbetrieblicher Logistikprozesse ermöglicht die anfallenden Energie- und Materialaufwände so weit zu reduzieren, ohne die Durchlaufzeit oder Qualität der Produktion zu verringern.

    Zur „Effizienten Logistik“
  • Effiziente Beschaffung

    Durch eine effiziente Beschaffung werden Energie- und Materialaufwände entlang des Lebenswegs reduziert. Sie zielt auf einen energie- und materialgerechten Einkauf von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen, Bauteilen oder fertigen Gütern ab und dient der adäquaten Versorgung des Produktionsprozesses mit abgestimmten Material- und Energiemengen.

    Zur „Effizienten Beschaffung“
  • Effiziente Betriebsorganisation

    Durch eine effiziente Betriebsorganisation können die Ressourcenverbrauchsmengen in einem Unternehmen reduziert werden. Die Einflussfaktoren hierfür sind ebenso zahlreich wie vielfältig: von definierten Kommunikationsstrukturen und -fähigkeiten über Entscheidungsspielräume und Verantwortungsbereiche bis hin zu arbeitsorganisatorischen Aspekten.

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  • Effiziente Energiebereitstellung

    Eine effiziente Energiebereitstellung zielt darauf ab, die für den Betrieb von Maschinen und Anlagen notwendige Energie unter minimalem Einsatz von Primärenergieträger bereitzustellen.

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  • Effiziente Gebäude­infrastruktur

    Eine effiziente Gebäudehülle kann die Energieverluste eines Gebäudes minimieren und den Energiegewinn durch die passive Nutzung erneuerbarer Energien optimieren. Im Zusammenspiel mit einer effizienten Gebäude­infrastruktur können die benötigten Innenraumanforderungen in der Nutzungsphase effizient und mit möglichst wenig Energiebedarf erfüllt werden.

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Kontakt

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Tel.: +49 (0)30 2759506-0

E-Mail: zre-industrie@vdi.de