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Forschung

Konsumieren auf Kredit

Freitag, 12. Dezember 2014

Großprojekt „Sustainable Manufacturing“ erforscht Technologien für die Welt von morgen

Beispiele nachhaltiger Produktionskonzepte für „Wohlstand ohne Wachstum“: die „Cube Factory“, eine mobile Produktionseinheit mit Solarenergie, 3-D-Drucker und intuitiver Benutzersteuerung zur kreativen Nutzung in der Fertigung (l.); die Werkstatt für das
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Beispiele nachhaltiger Produktionskonzepte für „Wohlstand ohne Wachstum“: die „Cube Factory“, eine mobile Produktionseinheit mit Solarenergie, 3-D-Drucker und intuitiver Benutzersteuerung zur kreativen Nutzung in der Fertigung (l.); die Werkstatt für das
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„Der derzeitige Ressourcenverbrauch übersteigt jedes verantwortliche Maß. Wir verbrauchen heute eine halbe Erde mehr an Ressourcen, als zur Verfügung steht. Hochgerechnet auf 2050 sind es sogar drei Erden“, sagt Prof. Dr.-Ing. Günther Seliger. „Wir konsumieren sozusagen auf Kredit.“

Aus dieser Erkenntnis heraus hat Günther Seliger, Fachgebietsleiter „Montagetechnik und Fabrikbetrieb“ am Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb (IWF) im Produktionstechnischen Zentrum, mit seinen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie mit Partnern den Sonderforschungsbereich 1026 „Sustainable Manufacturing“ ins Leben gerufen. Er startete pünktlich zum offiziellen Wissenschaftsjahr der Nachhaltigkeit 2012. 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler erforschen in 17 interdisziplinären Teilprojekten, wie größerer Wohlstand für mehr Menschen auf der Welt bei weniger Ressourcenverbrauch möglich ist.

„Jeder Europäer besitzt etwa 10 000 Gegenstände, jeder Amerikaner sogar mehr als das Doppelte. Wenn diese Lebensweise der frühindustrialisierten Länder den technologisch aufstrebenden Nationen als Vorbild dient, ist unsere Erde schnell verbraucht“, so Günther Seliger. „Wir müssen also Wege finden, diese Kluft von Arm zu Reich sozial- und umweltverträglich zu überwinden.“

In drei wissenschaftlichen Projektbereichen wird nach Konzepten zur globalen Wertschöpfung gesucht, die helfen, die Kluft zu überwinden zwischen den gesättigten Märkten, von denen etwa eine Milliarde Menschen profitieren, und den Wachstumsmärkten, von denen etwa fünf Milliarden Menschen abhängen. Erstens sind technologische Lösungen wichtig. In diesem Bereich wird das große Potenzial nachgewiesen, das Werkzeugmaschinen, Fertigungsverfahren und -technologien besitzen, die sich strikt an Nachhaltigkeitskriterien orientieren. „Ein Beispiel ist das Bambusfahrrad, das wir hier weiterentwickeln. Besonders in Asien ist das Fahrrad ein dominierendes Verkehrsmittel. Bambus ist ein umweltfreundlicher, schnell nachwachsender Rohstoff. Ein herkömmliches Fahrrad aus Metall benötigt in der Herstellung so viel Primärenergie, wie eine fünfköpfige Familie jährlich an Strom verbraucht“, rechnet Günther Seliger vor. Ein anderes Produktbeispiel ist das „Rockpaper“ aus einem Projekt, das an den Sfb angrenzt: Papier aus Steinmehl und einem geringen Anteil von Polyethylen oder Biokunststoff. Dafür muss kein Baum gefällt werden, kein Bleichmittel, keine Säure wird benötigt und es ist nach Gebrauch wieder in den Wertstoffkreislauf integrierbar.

Die Intelligenz natürlicher Systeme nutzen

„Der Herstellungsprozess basiert auf dem Cradle-to-Cradle-Grundsatz. Dieses Konzept nutzt die Intelligenz natürlicher Systeme für die Entwicklung neuer Produkte und ermöglicht so die harmonische Koexistenz von Wirtschaft und Natur“, erklärt Robert Schröder, wissenschaftlicher Mitarbeiter im IWF. Er untersucht diesen Prozess wissenschaftlich und prüft, inwieweit eine Einführung auch bei uns sinnvoll erscheint, als grüne Alternative für die Druck- und Verpackungsindustrie. Ein weiteres Beispiel ist das Projekt „LEG2O“ des Sfb. Hier werden mit Hilfe der Mik rosystemtechnik Werkzeuge und Maschinenbauteile entwickelt, die mobil sind, immer wieder in verschiedene Fertigungssysteme integriert werden können. Es entsteht eine modulare Maschine, umweltfreundlich durch vielseitige Anwendungs- und Wiederverwendungsmöglichkeiten.

Die zweite Säule sind Strategien, die künftige Bedürfnisse von Wirtschaft, Gesellschaft und Ökosystem ermitteln. Hier werden Formeln entwickelt zur Berechnung, welche politischen und ökonomischen Entscheidungen sich in welcher Weise auswirken und welche damit für eine nachhaltige Entwicklung in Frage kommen. „Nutzen statt Produktverkauf“ ist hier ein wichtiges Schlagwort, der Verkehr ein Beispiel. Er könnte sich dahin entwickeln, dass das wertschöpfende Produkt nicht das Auto selbst ist, sondern die Dienstleistung „individuelle Mobilität“. Nicht jeder müsste künftig ein Auto besitzen, um mobil zu sein.

„Bildung, Bildung und nochmals Bildung ist die wichtigste Voraussetzung für eine nachhaltige weltweite Ressourcennutzung von allen Menschen. Wissen ist die einzige Ressource, die sich mit der Nutzung vermehrt“, zitiert Seliger und skizziert damit die Grundlage für den dritten Teilbereich des Sfb, die Wissensvermittlung. Hier werden unter anderem informationstechnische Werkzeuge zum Wissensmanagement entwickelt sowie Anreizsysteme erforscht, die die Lern- und Lehrleistung in Bezug auf nachhaltige Produktion weltweit deutlich verbessern sollen. „Es kommt darauf an, nicht mehr alle Dinge, die technisch möglich sind, auch gesellschaftlich umzusetzen“, so Seliger. „Wir müssen unseren Verbrauch herunterfahren und in den aufstrebenden Märkten Fehlinvestitionen verhindern.“ Für all diese Schritte ist natürlich der Austausch mit Wissenschaftlern aus aller Welt unabdingbar. Jährlich organisiert der Sfb daher eine internationale Konferenz, die „Global Conference on Sustainable Manufacturing“. Die letzte fand im Oktober 2014 in Malaysia statt, 2015 wird man sich in Vietnam treffen und sich Gedanken machen, wie dem Konsum auf Kredit ein Ende zu bereiten ist.

Patricia Pätzold "TU intern" Dezember 2014

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