Nachhaltigkeit, nachwachsende Rohstoffe und Recycling

Als nachhaltige Materialien werden Rohstoffe und daraus entwickelte Produkte bezeichnet, die nach umfassender Bewertung der Rohstoffquelle, Materialeigenschaften und Ökobilanzierung als deutlich besser für Mensch und Umwelt gelten. Ein Schwerpunkt des Fraunhofer-Projektzentrums Wolfsburg ist hierbei die verstärkte Nutzung nachwachsender Rohstoffe, wie Holz, Naturfasern und Biopolymeren, um einerseits eine langfristige Verfügbarkeit zu garantieren und andererseits den wachsenden Ansprüchen der Konsumenten gerecht zu werden.

Durch gezielte Kombinationen verfügbarer nachwachsender Rohstoffe können nachhaltige Materialien mit verschiedensten Eigenschaften hergestellt werden. Zusätzlich muss eine Vielzahl von materialtechnischen Anforderungen erfüllt werden, um bisher verwendete petrochemische Produkte zu ersetzen.

Schwerpunkte: 

• Pilzmyzelbasierte Materialien
• Veganes Lederimitat
• Technische Naturfaser- und Hybridgewebe
• Holzschaum
• Holz-Metall-Multilayermaterialien

Das Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg legt den Fokus hier auf Produkte und Bauteile aus Kunststoffen, Faser-Kunststoff-Verbunden und Metall-Kunststoff-Verbindungen, die am Ende ihres Lebenszyklus nicht mehr wiederverwendet werden können und bei denen nicht schon im Produktentstehungsprozess entsprechende Konzepte für eine spätere Wiederverwendung vorgesehen wurden.

Ziel ist es, ökologische und ökonomische Lösungen zu entwickeln, um verbrauchte Ressourcen in Form von Recyclingmaterialien in der bestmöglichen Qualität wiederzugewinnen. Dabei wird jedes Produkt individuell betrachtet und dann versucht, passende Verfahren zu finden, diese bei Bedarf zu modifizieren oder aber neue Verfahren zu entwickeln.

Dabei ist es von hoher Bedeutung, nicht nur Verfahren zur Rückgewinnung der Materialien zu entwickeln, sondern auch Produkte zu schaffen, in denen diese Materialien mit ihren spezifischen Eigenschaften zum Einsatz kommen. Zudem werden Recycling- und Wiederverwendungsoptionen bereits während der Produktentstehung berücksichtigt.

Schwerpunkte:

• Entwurf, Erprobung und Evaluierung von individuellen Wiederverwendungs- und Recyclingkonzepten und -technologien
• Recycling von Leichtbau-Fahrzeugkomponenten
• Einsatz von Recyclingfasern in BMC/SMC-Materialien

Heutzutage beginnt das Recycling, bzw. die Entwicklung von Lösungen für die Wiederverwendung vor dem Hintergrund einer ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft, bereits bei der Produkt- und Prozessentstehung.

Das Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg fokussiert sich dabei auf die Entwicklung von Wiederverwendungslösungen in der Produktentstehung und das sowohl auf Material- als auch auf Bauteilebene. Auf Materialebene sind die einfache, kostengünstige und sortenreine Trennung der verschiedenen Materialien (insbesondere bei Multimaterialbauteilen und -produkten) sowie die Wiederaufbereitung dieser Materialien die Schwerpunkte unserer Arbeit.

Ein innovativer Ansatz ist die Wiederverwendung von ganzen Bauteilen oder Baugruppen am Ende eines Produktlebenszyklus. Diese werden so entwickelt, dass mehrere Lebenszyklen möglich sind. Hier eignen sich besonders Faser-Kunststoff-Verbunde aufgrund ihrer Eigenschaften. Begleitet wird dieser Ansatz durch entsprechende Wiederaufbereitungs- und Reparaturprozesse für die Bauteile.

Schwerpunkte:

• »Design for Recycling and Circularity«, also die Nutzung von Faserkunststoffverbunden für langlebige und wiederverwendbare Bauteile
• Wiederaufbereitungs- und Reparaturprozesse für EoL-Bauteile aus Kunststoffen, Faser-Kunststoff-Verbunden und Multimaterialsystemen (Metall/Kunststoff/FKV)
• Entwicklung von schaltbaren Klebstoffen für eine sortenreine Stofftrennung von Multilayermaterialien
• Integration thermisch induzierter Trennschichten für definierte Trennung von Multimaterial- und Mehrlagenstrukturen

Das Fraunhofer-Projektzentrum Wolfsburg forscht an der Entwicklung von Methoden, digitalen Werkzeugen und Technologien zur digitalen und biologischen Transformation von industriellen Produktions- und Fabriksystemen. Ziele sind eine gesteigerte Energie- und Ressourceneffizienz, die Substitution durch umweltschonende Betriebsstoffe sowie Resilienz.

Hierzu werden unter anderem biohybride Fertigungstechnologien genutzt, um bereits in der Produktion einen hohen Ressourcenausnutzungsgrad zu erlangen und Stoffkreisläufe zu schließen. Für eine nachhaltige Ausgestaltung grundlegend, ist dabei die Lebenszyklus-Perspektive, basierend auf Analysen, Bewertungen und Engineering von komplexen technischen Produktsystemen (computergestütztes Life Cycle Engineering).

Dabei werden alle Teilsysteme der Fabrik (Produktionsmaschinen und -prozessketten, technische Gebäudeausstattung und Gebäudehülle) und alle Material-, Energie- und Informationsflüsse betrachtet. Den methodischen Rahmen zur Verbesserung der Produktion in Planung und Betrieb bilden die cyber-physischen Produktionssysteme. Durch innovative Ansätze zur Datenerfassung und -analyse wird zudem eine modellbasierte Entscheidungsunterstützung ermöglicht.

Schwerpunkte:

• Ressourceneffizienz & Resilienz
• Fabrikplanung & Produktionsmanagement
• Biologisierung von Fertigungsverfahren
• Digitalisierung von Produktionssystemen
• Computergestütztes Life Cycle Engineering