Ressourceneffiziente Produktion

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Diese Themenfeldbeschreibung wird in Kürze aktualisiert.

Angesichts des Klimawandels sowie der zunehmenden Verknappung und Verteuerung natürlicher Ressourcen rückt die Verbesserung der Ressourceneffizienz auch in der Produktion verstärkt in das Zentrum der Betrachtung. Diesem Trend müssen sich die Unternehmen der Fertigungs- und Verfahrenstechnik sowie die jeweiligen Produktionsausrüster stellen.

Dabei ist das ressourceneffiziente Produzieren an sich ist keine prinzipiell neue Erfindung. So haben sich Forscher und Entwickler schon immer neben anderen Aspekten auch mehr oder weniger mit Aspekten der Ressourceneffizienz auseinandergesetzt. Die geänderten weltwirtschaftlichen Rahmenbedingungen, die Verknappung und Verteuerung der Ressourcen und vor allem die Herausforderungen aus dem Klimawandel erfordern jedoch eine neue Qualität im Umgang mit der Problematik.

Möglichkeiten und Ansatzpunkte für eine energie- und materialeffiziente Produktion sind vielfältig und ergeben sich in allen Phasen des Produktlebenszyklus. Um die Wettbewerbsfähigkeit und technologische Spitzenposition der deutschen Industrie zu sichern und auszubauen, ist die Einführung innovativer energie- und materialeffizienter Lösungen unter Berücksichtigung der gesamten Produktionsprozesskette sowie des gesamten Produktlebenszyklus notwendig.

So hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Bereich Produktionssysteme und Fertigungstechnologien mehrere Voruntersuchungen gefördert, die sich mit unterschiedlichen Aspekten der Ressourceneffizienz, insbesondere auch mit der Energieeffizienz in der Produktion beschäftigten.

Im Mittelpunkt stand dabei die "Untersuchung zur Energieeffizienz in der Produktion (EffPro)". Diese analysierte das Potential zur Ressourceneinsparung, insbesondere zur Energieeinsparung im produzierenden Gewerbe und leitete den Handlungsbedarf für die Produktionsforschung ab. Weitere Untersuchungen lassen sich ebenfalls dem Themenfeld Ressourceneffizienz zuordnen: die "Untersuchung Fertigungsbedingte Produkteigenschaften (FePro)" und die "Untersuchung Produktionstechnik zur Erzeugung funktionaler Oberflächen (PROFOB)".

Die Handlungsempfehlungen dieser Voruntersuchungen führten zur Bekanntmachung "Ressourceneffizienz in der Produktion" (25. Bekanntmachung vom 03.03.2008). Partner aus Industrie und Forschung konnten sich von März bis Juni 2008 mit innovativen Projektvorschlägen am Wettbewerb beteiligen.

Zu folgenden Schwerpunkten werden Forschungsprojekte gestartet:

Energieeffizienz in der Fertigungstechnik

Zur Herstellung der überwiegenden Anzahl von Erzeugnissen sind im weitesten Sinne fertigungstechnische Verfahren notwendig. Der dafür notwendige Rohstoff- und Energieeinsatz sowie die produktionstechnische Aufwendungen bestimmen maßgeblich den Preis. Große Potenziale für eine energie- und ressourcenschonende Fertigungstechnik liegen in der ganzheitlichen Betrachtung, Bewertung und Entwicklung der angewendeten komplexen Prozessketten. Auf diese Weise können Energiekostentreiber identifiziert und optimiert werden. Gegebenenfalls sind traditionelle Prozessketten in Frage zu stellen, neue Verfahren zu integrieren oder herkömmliche Verfahren zu substituieren.

Ansprechpartner PTKA-PFT
Dipl.-Ing. Rüdiger Sehorz
Tel.: +49 (0)7247 82-5287
E-Mail: ruediger.sehorz@ptka.fzk.de

Energieeffizienz in der Verfahrenstechnik

Der Anteil der Energiekosten an den Gesamtkosten liegt in der Chemischen Industrie im Mittel bei 10 Prozent, kann aber in der Grundstofferzeugung bis zu 40 Prozent betragen. Das Einsparpotential ist somit sehr hoch und kann nur durch die Einführung innovativer Produktionsverfahren und Energieoptimierungsprozesse erschlossen werden. Innovative, energiesparende Prozesstechnologien und Verfahren wie beispielsweise der Einsatz von Katalysatoren und neuen Reaktionsmedien wurden bereits im Labor entwickelt und in die industrielle Produktion übertragen. Das Hochskalieren und die Anwendung vieler in jüngster Zeit entwickelter Techniken auf industrielle Prozesse und Verfahren, auch für die Aufarbeitung von Produkten, stehen aber noch aus.

Ansprechpartner PTKA-PFT
Dr. Alexander Lucumi
Tel.: +49 (0)7247 82- 8308
E-Mail: alexander.lucumi@ptka.fzk.de
 

Energieeffiziente Maschinen, Anlagen und deren Komponenten

Die Verbesserung der Energieeffizienz beim Betrieb von Produktionsmaschinen und –anlagen rückt zunehmend in das Zentrum der Betrachtung. In Produktionsmaschinen und -anlagen gibt es eine Reihe von Kernkomponenten und Baugruppen, die wesentlich dazu beitragen, dass die Maschinen und Anlagen energieeffizient betrieben werden können. Es sollen Forschungsprojekte angeregt werden, in denen diese Kernkomponenten identifiziert, entwickelt und erprobt werden.
Die Komponenten sollen den Hersteller von Produktionsmaschinen und –anlagen ermöglichen, ihre Produkte so anzubieten, dass diese mit einer verbesserten Energieeffizienz betrieben werden können.

Ansprechpartner PTKA-PFT
Dipl.-Ing. Michael Petzold
Tel.: +49 (0)351 463-31469
E-Mail: michael.petzold@ptka.fzk.de

Fertigungsbedingte Produkteigenschaften

Die Wettbewerbsfähigkeit der exportorientierten Investitions- und Konsumgüterindustrie Deutschlands wird maßgeblich von ihrem Vermögen bestimmt, die Leistungsfähigkeit wertschöpfender Produktionsschritte und die Zuverlässigkeit der Produkt- und Prozessqualität kontinuierlich zu steigern und dabei auf Kundenwünsche schnell und flexibel zu reagieren. Die angestrebte Erhöhung der Leistungsfähigkeit anspruchsvoller funktionaler Produkte (z.B. Getriebewelle, Turbinenschaufeln, Umformwerkzeug) ist nur durch die gezielte und bedarfsgerechte Gestaltung ihrer Eigenschaften und durch technologische Innovationen ihrer Herstellungsverfahren, die auch effizient sein müssen, erreichbar.

Ansprechpartner PTKA-PFT
Dipl.-Ing. Mischa Leistner
Tel.: +49 (0)351 463-31429
E-Mail: mischa.leistner@ptka.fzk.de

Funktionale Oberflächen

Funktionale Oberflächen bestimmen wesentlich Gebrauchseigenschaften, Lebensdauer und Preis der meisten Güter. Die gezielte Beeinflussung der Oberflächeneigenschaften durch lokale Mikro- und Nanostrukturierung der Bauteiloberflächen erweitert die Funktionalität von Produkten, beispielsweise mit diamantähnlichen Kohlenstoffschichten in hoch belasteten Dieseleinspritzpumpen. Derartige Entwicklungen spielen praktisch in allen Branchen eine Rolle: Maschinenbau, Fahrzeugtechnik, Luft- und Raumfahrt, Optische Industrie, Energie - und Medizintechnik. Einerseits müssen die Produktionsprozesse für funktionale Oberflächen zunehmend energie- und ressourceneffizient gestaltet werden. Anderseits helfen funktionale Oberflächen, Energie und Ressourcen bei den jeweiligen Anwendungen beispielsweise durch Verschleiß- und Reibungsminderung einzusparen.

Ansprechpartner PTKA-PFT
Dipl.-Ing. Stefan Scherr
Tel.: +49 (0)7247 82-5286
E-Mail: stefan.scherr@ptka.fzk.de