Kreislaufwirtschaft

Veränderungen eröffnen Möglichkeiten. Die Automobilbranche steht mit der Wende hin zur Elektromobilität vor einem starken Umbruch. Dieser vollzieht sich nicht nur auf technologischer Ebene, sondern zeigt sich auch in der Transformation bisheriger Nutzungsstrukturen. Zur Implementierung zukunftsfähiger Geschäftsideen ist heute, vor dem Hintergrund einer zunehmend ökologisch orientierten Gesellschaft, das Mitdenken der damit verbundenen Umweltauswirkungen obligatorisch. In diesem Kapitel werden daher die entsprechend anstehenden Änderungen skizziert und ein Ansatz für ein Geschäftsmodell vorgestellt, welches die Möglichkeiten moderner Technologien verwendet, um die kraftfahrzeuggebundene Individualmobilität im Sinne der Kreislaufwirtschaft ökologisch und ökonomisch zu optimieren. Zentrales Element ist dabei eine Anlage zur automatisierten Demontage von Fahrzeugbaugruppen. Als potentielle Zielgruppen werden Kfz-Hersteller sowie Zulieferer ebenso angesprochen wie Recyclingunternehmen, die ihre bisherige Rolle in der Wertschöpfungskette ausbauen wollen.

Im vorliegenden Kapitel wird die Kreislaufwirtschaft im Kontext der additiven Fertigung diskutiert. Hauptmotivation ist, die sich verändernde Industrielandschaft und den entscheidenden Ansatz für zukünftige Generationen zu verstehen, mehr Materialien zu recyceln und gleichzeitig weniger Abfall zu erzeugen. Das Kapitel analysiert mit Hilfe der Qualitativen Datenanalyse (QDA) Aussagen von Vertretern einiger Unternehmen in der 3D-Druck-Branche zu den Geschäftsmodellen im Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft. Anhand der Ergebnisse der QDA konnten Lücken insbesondere in der Kommunikation zwischen verschiedenen Geschäftsbereichen aufgedeckt werden, die die Umsetzung kreislauforientierter Geschäftsmodelle erschweren.

Das Buchkapitel beschäftigt sich mit der Rolle von Datenökosystemen und insbesondere des digitalen Produktpasses als zentrale Enabler für die Umsetzung zirkulärer Geschäftsmodelle in der Industrie. Angesichts wachsender ökologischer Herausforderungen und der Notwendigkeit, Materialkreisläufe zu schließen, gewinnen digitale Dateninfrastrukturen zunehmend an Bedeutung. Der digitale Produktpass gilt dabei als Schlüsselinstrument, um über den gesamten Lebenszyklus hinweg transparente, zugängliche und verwertbare Informationen bereitzustellen und bildet damit die Grundlage für effektive zirkuläre Strategien. Das Kapitel beleuchtet, wie Datenökosysteme und föderierte Datenräume den sicheren und interoperablen Austausch von Informationen ermöglichen. Im Fokus steht zudem der digitale Produktpass mit seinen Funktionen, Datentypen und konkreten Anwendungsbeispielen aus der Automobil-, Elektro- und Textilindustrie. Abschließend werden Zukunftsbilder für zirkuläre Ökosysteme entwickelt, die aufzeigen, welche technologischen, organisatorischen und unternehmerischen Fortschritte notwendig sind, um datenbasierte zirkuläre Geschäftsmodelle zu realisieren. Eine besondere Rolle kommt dabei visionären Entrepreneuren zu, die mit datenbasierten Innovationen zentrale Impulse für die Transformation zur zirkulären Wirtschaft setzen. Purpose-driven Start-ups, die sich sozialen und ökologischen Zielen verpflichtet fühlen, fordern etablierte Wertschöpfungssysteme heraus und treiben mit disruptiven Geschäftsmodellen systemische Veränderungen voran. Sie leisten nicht nur einen praktischen Beitrag zur Umsetzung der zirkulären Wirtschaft, sondern wirken als Katalysatoren für eine tiefgreifende Transformation von Industrie und Gesellschaft.

Die Transformation zu einer nachhaltigeren Wirtschaftsweise bedeutet, sich von alten Denkmustern zu befreien, neue Konzepte zu verfolgen und Innovationen zuzulassen. Aktuell ist unsere Wirtschaftsweise geprägt durch das take-make-waste-Modell einer Linearwirtschaft: Rohstoffe werden entnommen, zu Produkten verarbeitet und dann nach einer kurzen Nutzungsphase wieder entsorgt. Ein Konzept für ein nachhaltiges Wirtschaftssystem ist beispielsweise die Circular Economy (CE), die unter Beachtung der planetaren Grenzen unserer Erde agiert. CE bedeutet Materialien, Komponenten und Produkte so lange wie möglich im Kreislauf zu führen. Bereits bei der Entwicklung eines Produktes sollte bedacht werden, was am Ende mit dem Produkt geschieht. Dabei geht es nicht um ein Design für eine verbesserte Recyclebarkeit, sondern vielmehr darum, die Lebensdauer von Produkten, Komponenten oder Materialien zu verlängern und sie effektiver zu nutzen. Dies kann durch Strategien, wie etwa das Vermeiden, Reparieren, Wiederverwenden, Recyclen oder auch das Rückgewinnen von Produkten und Materialien entlang der Lieferkette, geschehen. Um jedoch langfristig die Strategien der CE im Unternehmen zu implementieren, müssen nicht nur Produkte ganzheitlich überdacht werden, sondern auch die damit verbundenen Geschäftsmodelle. Dabei spielen insbesondere digitale Technologien, wie etwa KI, Robotik, additive Fertigung oder Internet of Things sowie digitale Anwendungen wie beispielsweise Bildauswertung, Online-Plattformen oder der digitale Zwilling eine wichtige Rolle. Sie können bei der Umsetzung der Strategien unterstützen und ein Ermöglicher der Transformation zur CE sein. Der Beitrag untersucht, wie digitale Lösungsansätze die effektive Umsetzung der CE-Prinzipien ermöglichen.

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Humanoide Robotik für die Second-Life-Prüfung von Photovoltaikmodulen: Automatisierung eines manuellen Kernprozesses der Kreislaufwirtschaft

Dr. Lars Heim

Der Beitrag untersucht das Potenzial humanoider Roboter für die automatisierte Second-Life-Prüfung von Photovoltaik-Modulen. Angesichts der wachsenden Rücklaufmengen gebrauchter oder beschädigter Solarmodule stellt die systematische Bewertung ihrer Wiederverwendbarkeit eine zentrale Herausforderung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft dar. Die bislang vorherrschenden manuellen Prüfverfahren sind kostenintensiv, langsam und belasten das Fachpersonal physisch. Der Einsatz humanoider Robotik bietet die Möglichkeit, diese Prozesse zu automatisieren, ohne auf mechanische Standardlösungen beschränkt zu sein. Durch ihre flexible Aktorik, feinfühlige Sensorik und lernfähige Steuerung eignen sich humanoide Systeme besonders für Prüfaufgaben mit hohem kognitivem und motorischem Anspruch. Der Beitrag analysiert technologische Anforderungen, Einsatzpotenziale und systemische Bedingungen für den erfolgreichen Technologietransfer in die industrielle Praxis. Ökologische und wirtschaftliche Effekte werden ebenso diskutiert wie Herausforderungen bei der Integration in bestehende betriebliche Strukturen. Die Ergebnisse zeigen, dass humanoide Robotik einen wertvollen Beitrag zur digitalen Transformation ressourcenschonender Prozesse im PV-Sektor leisten kann.