Ressourceneffiziente Produktion

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1 Ressourceneffiziente Produktion Prof. Dr.-Ing. Holger Brüggemann Vorstand NiFaR e.v. (Niedersächsische Lernfabrik für Ressourceneffizienz)

2 Niedersächsische Lernfabrik für Ressourceneffizienz (NiFaR) Förderung durch EFRE Kompetenzzentrum für Ressourceneffizienz in der Produktion Gründung des gemeinnützigen Vereins NiFaR e.v. Ziel: Weiterbildung von Mitarbeitern aus Unternehmen zu den Themen Energieund Materialeffizienz Training in einer realen Fabrikumgebung Philosophie: Einsparpotenziale erleben! 2

3 Niedersächsische Lernfabrik für Ressourceneffizienz (NiFaR) Schulungsangebot: Energieeffizienz in der Produktion - Grundlagen Energieeffizienz in Produktion Energieeffiziente Prozessoptimierung Energiewertstromdesign Energieeffiziente Roboterprogrammierung Nächste Schulung: Energieeffizienz in der Produktion, mit VDI ZRE, KEAN,

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5 Ressourceneffizienz nach VDI 4800 Ressourceneffizienz, ü Energieeffizienz ist das Verhältnis aus Energieoutput zu Energieinput Materialeffizienz ist das Verhältnis aus Materialoutput zu Materialinput Effizienz steigt, wenn der Ressourceneinsatz verringert wird und / oder der technische Nutzen steigt 5

6 Energieeffizienz - Energieverbrauch Quelle: International Energy Outlook 2013, US Energy Information Administration 6

7 Energieeffizienz CO 2 Ziel der Bundesregierung 40% mind. 80% Ohne eine drastische Verbesserung der Energieeffizienz sind die Klimaschutzziele weder in der gesamten Bundesrepublik noch in Niedersachsen zu erreichen! 7

8 Rohstoffreichweiten Rohstoff Reserven Ressourcen Antimon 16 32* Indium 19 k.a. Kupfer Platin Silber Tantal Zinn 20 36* Quelle: Studie Rohstoffe für Zukunftstechnologien, Fraunhofer Institut für System- und Innovationsforschung, Mai 2009 * Basisreservenreichweite 8

9 Kostenanteile im produzierenden Gewerbe Materialkosten verursachen den höchsten Kostenanteil (44,8%) Büro-, Verpackungs-, Werbematerial, geringwertige Wirtschaftsgüter Vorprodukte, Fremdbauteile, nicht jedoch Handelswaren Roh-, Hilfs-, Betriebsstoffe Brenn-, Treibstoffe, Elektrizität, Gas Material 3,4 2,8 2,4 1,8 1,6 1,4 11,4 11,7 18,7 Statistisches Bundesamt 6/ ,8 Personal Handeslware Sonstiges Kostensteuern Abschreibungen Lohnarbeiten Energie Dienstleistungen Miete, Pacht 9

10 Ansätze zur Verbesserung der Materialeffizienz Produktentwicklung Produktherstellung Ressourceneffiziente Produktgestaltung/ Ecodesign: Materialauswahl Materialsubstitution Einsatz nachwachsender Rohstoffe Materialeffiziente Gestaltung: - Dimensionierung - Miniaturisierung - Leichtbau - Bionisches Design Wartungs-, Service-, Reparaturgerechte Gestaltung Recyclinggerechte Gestaltung Lebenszyklusanalysen Auswahl Produktionstechnologie Additive Fertigungsverfahren Materialausnutzung verbessern: Verschachtelungsprogramme Recycling von Abfällen Reduzierung von Hilfs- und Betriebsstoffen: - Trockenbearbeitung, Minimalmengenschmierung - Ordnungs- und Sauberkeitsprogr. - Papier/ Pappe Vermeidung Ausschuss/ Nacharbeit (nachhaltiges) Wertstromdesign, Stoffstromanalysen Materialflusskostenrechnung, Total Cost of Ownership (TCO) 10

11 Einsatz nachwachsender Rohstoffe Bild: BMW BMW, Türverkleidung aus Flachs Energievergleich PP und Hanf [nova-institut] 11

12 Dimensionierung von Bauteilen Vollwelle Hohlwelle Ressourceneffizienz im Antriebsstrang, Bmwm3shop.de 12

13 Bionisches Design [EDAG] [Airbus] 13

14 Recyclinggerechte Produktgestaltung Kriterien für die recyclinggerechte Gestaltung: Modularer Aufbau der Geräte Demontagerechte Baustruktur Demontagerechte Verbindungstechnik Reduktion der Materialvielfalt Auswahl einfach verwertbarer Werkstoffe Kennzeichnung von Teilen und Werkstoffen Kennzeichnung wertvoller bzw. schädlicher Werkstoffe Auswahl verwertbarer Werkstoffpaarungen, z.b. Vermeidung von Verbunden 14

15 Auswahl Fertigungstechnologien Urformende Verfahren (Gießen, Sintern): gute Materialausnutzung, z.t. mechanische Nachbearbeitung. Umformende Verfahren: Blechverschnitt Trennende Verfahren (Spanen): Schlechtere Materialausnutzung, Späne Das Fertigungsverfahren hat einen starken Einfluss auf die Materialausnutzung und steht in enger Wechselwirkung mit der Konstruktion. 15

16 Additive Fertigungsverfahren (3D-Druck) Additive Fertigungsverfahren eröffnen neue Konstruktionsmöglichkeiten und eine sehr hohe Materialausnutzung. Bild: IPA 16

17 Beispiele ressourceneffizienter Produktion Geschickte Verschachtelung erlaubt höheren Produktionsoutput bei gleichem Rohstoffeinsatz Verschachtelung identischer Bauteile Verschachtelung verschiedener Bauteile Methoden zur Steigerung der Materialeffizienz, Ostfalia 17

18 Ressourceneffizienz - Wasserverbrauch Reduzierung Frischwasserverbrauch im Prozess Geschlossene Kreisläufe Abwasseraufbereitung Nutzung Regenwasser (z.b. Audi Ingolstadt, VW Chattanooga): Toilettenspülung Teilereinigung Kühlung Schweißzangen als Betriebswasser. [Bild: Mall Umweltsysteme] 18

19 Potenziale Materialeffizienz Materialeffizienz in der Produktion, Studie des Fraunhofer ISI (2011): die Unternehmen schätzen ihr Materialeinsparpotenzial im Schnitt auf 7% ein. Ecodesign-Potenzialanalyse in der Schweiz (2010): Verbesserung der Ressourceneffizienz im Durchschnitt von 25-35% in 10 Jahren möglich. Einzelbeispiele (Preisträger Ressourceneffizienzpreise): REWATEC GmbH, Hamburg, Entwicklung eines neuen Flachtanks. Materialeinsparung 45%. Dipl.-Ing. Dr. Ernst Vogelsang GmbH & Co. KG, Herten, Entwicklung eines neuen Kabelschutzrohr, Materialeinsparung 30%. Voigt & Schweitzer GmbH & Co. KG, Gelsenkirchen, Entwicklung eines innovativen Stückverzinkungsverfahrens (microzinq ) ermöglicht einen bis zu 80 Prozent geringeren Zinkeinsatz. RUESS GmbH, Textilreinigung, Reduzierung Wasserverbrauch um m 3 /a, Reduzierung von Waschmitteln um kg/a. 19

20 Zusammenfassung Bedeutung der Ressourceneffizienz wird aus ökologischen wie ökonomischen Gründen weiter zunehmen. Wenn Niedersachsen/ Deutschland seine Klimaschutzziele erreichen will, ist eine drastische Verbesserung der Ressourceneffizienz in Unternehmen erforderlich. Es gibt eine Reihe von Ansätzen. Beispielunternehmen zeigen, dass Verbesserungen von 20-30% möglich sind. Dazu sind grundlegende Änderungen am Produkt und Prozess notwendig. 20

21 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Kein Mensch würde auf die Idee kommen, seine Abwässer in das eigene Schwimmbad laufen zu lassen oder seine Autoabgase in die eigene Wohnung zu leiten. Nichts anderes tun wir mit der Natur. Maximilian Gege