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Nachhaltigkeit im Maschinenbau.

von | 29 Aug 2023 | Maschinenbau

Mindset der Zukunft

Nachhaltigkeit im Maschinenbau? Wie passt das denn zusammen? Vor kurzem waren wir erst noch bei Industrie 4.0, was alle Maschinen und Anlagen deutlich aufwändiger und komplexer macht und nun beschäftigen wir uns mit der Nachhaltigkeit?

Nachhaltigkeit wird in naher Zukunft, meiner Meinung nach das Thema Nummer Eins für nahezu jede Branche sein. Im ersten Moment denkt man an Umweltfreundlichkeit und die Vermeidung von zu hohen Emissionen, Nachhaltigkeit soll helfen die Umwelt zu schonen und umweltschädliche Faktoren zu minimieren, aber Nachhaltigkeit findet auch in anderer Art und in den unterschiedlichsten Formen statt. Wenn man den Gedanken mal gefestigt hat, wird einem klar, dass wir dabei auf einige bekannte Themen treffen, aber auch ein hohes Potenzial an neuen Möglichkeiten auf uns wartet.

Man kann Nachhaltigkeit unterschiedlich Auslegen, vielleicht sieht das jeder ein wenig anders. Aber ich versuche hier mal meine Sicht auf dieses Thema, speziell für den Bereich Maschinenbau offen darzulegen.

Alte Bekannte.

Zu Beginn erst einmal ein paar aufgewärmte Themen aus unserem Blog Beitrag „Mindset der Zukunft“, die auch in Sachen Nachhaltigkeit eine große Rolle spielen.

Besonders im Bereich der Konstruktion und Entwicklung führen immer mehrere Wege ins Ziel. Aber auch in Sachen Nachhaltigkeit gilt der Grundsatz: Konstruktionen sollten so einfach wie möglich sein, komplexe Bauteile nur wenn nötig, Oberflächenbeschichtungen nur wenn dringend gebraucht. Auch die Anzahl der Bauteile und die genutzten Kaufteile wie Motoren oder Zylinder sollten so gering wie möglich gehalten werden. Das selbe gilt für einen sinnvollen Einsatz von Toleranzen und die Komplexität von Zeichnungen.

Jedem sollte klar sein, je einfacher die Konstruktion, desto weniger Ressourcen werden zur Herstellung und Inbetriebnahme, sowie auch für die weitere Pflege benötigt. Dazu zählen die menschlichen Ressourcen, Maschinen und Werkzeuge zur Herstellung, Energie zum Betreiben, sowie der Aufwand im Service und in der Wartung. Das mag sicher nicht für alle Prozesse möglich sein und soll nicht zu pauschal klingen, aber so der erste Grundgedanke zur Nachhaltigkeit im Maschinenbau. Auch komplexere Prozesse sollten über die Zeit optimiert und vereinfacht werden. Somit besteht auch hier Potenzial, um in Zukunft nachhaltiger unterwegs zu sein.

Dazu zählt unter anderem auch der Materialverbrauch, denn nicht jede Ressource ist unendlich verfügbar. Einige Materialien und deren Rohstoffe benötigen zur Herstellung sehr viel Energie oder andere Medien wie Wasser oder Erdgas. Auch hier kann man ein immenses Einsparpotenzial erkennen.

Steuerungstechnik Hardware und Software machen im Maschinen einen immensen Teil der Kosten aus. Die sind auch wiederum Ressourcen, die eingespart werden können.

Auch hier kommt wieder ein alter Bekannter ins Spiel: 3D-Druck und „Generatives Design“. Den Beitrag findet Ihr hier. Generatives Design funktioniert am Ende wie eine FEM Analyse von Bauteilen, die nicht benötigtes Material entfernt und durch Kalkulation wegschneidet. In Zukunft wird diese Technologie enorm von KI profitieren und entwickelt sich rasant weiter. Auch ökologische Aspekte wie Recycling und Weiterverarbeitung nach Gebrauch oder auch Kosten zur Herstellung werden in Zukunft zu KI Analysen in CAD Software integriert werden. In der Baubranche ist das bereits ein fest integrierter Prozess.
Wer mehr darüber wissen möchte kann gerne mal bei unseren Partnern vorbeischauen: https://bimity.eu

Verpackungsbranche im Wandel.

Im letzten Abschnitt haben wir Punkte aufgegriffen, die man bei der Entwicklung von neuen Prozessen wie Automatisierungen, Maschinen und Produkten selbst in die Hand nehmen kann, um die Umsetzung so nachhaltig wie möglich zu gestalten. In unserem Alltag stehen wir täglich im Kontakt mit einem weiteren wichtigen Thema, der Verpackung.

Besonders im Bereich Verpackung wird schnell klar, dass es im Zuge der nächsten Jahre deutliche Veränderungen geben wird. Aluminium soll weitestgehend verschwinden. Auch Plastikfolien, nicht recycelbare Beschichtungen und unökologische Klebstoffe sollen verbannt werden. Mülltrennung stellt hier viele Hersteller vor immense Herausforderungen.

Aus festen Plastikflaschen mit Shampoo werden ökologische Nachfüllpacks aus recyceltem Plastik. Dosen und Behälter werden aus Karton hergestellt und nicht mit Folie, sondern Papierzuschnitten versiegelt. Was rund war ist plötzlich eckig. Aludeckel, die man bisher belasert hat, benötigen nun ein Etikett oder einen Drucker, der das Papier bedrucken kann. Aluminiumdosen, die mit einem Biegeprozess verschlossen werden, sollen nun aus Pappe sein, lebensmittelecht beschichtet und ökologisch verklebt werden. Und wir fangen mit diesen Gedanken gerade erst an.

conwex nachhaltigkeit verpackung
©packhelp / unsplash.com

Auswirkungen.

Es gibt unzählige Beispiele, bei denen schnell klar wird, dass sich die Maschinen und Prozesse mit der Umstellung auf nachhaltige Produkte stark verändern müssen. Ein „das machen wir schon 50 Jahre so“, zieht hier nicht. Das stellt Firmen vor große Herausforderungen und man spürt nahezu den Druck, mit dem versucht wird, die bisherigen Prozesse abzuändern oder Bestandsmaschinen umzurüsten. Meist scheitern diese Unterfangen, da sich der Prozess einfach zu stark unterscheidet und allen Beteiligten die Erfahrung fehlt. Auch hier steckt die Lösung wieder in der Idee, aber auch in einer eher iterativen herangehensweise mit kurzen Wegen und vielen Versuchen zur Entwicklung neuer Prozesse. Hat man in den letzten Jahren vergessen wie das geht? Ich denke ein wenig schon, aber das bietet auch Chancen.

Auch hier wieder gerne genannt, Flexibilität und Modularität. Maschinen müssen in Zukunft weitergedacht werden, eine Maschine nur für ein einziges Produkt auszulegen ist alles andere als nachhaltig. Die Welt dreht sich um ein vielfaches schneller als in den vergangenen Jahrzehnten, das kommt uns nicht nur so vor. Es ist eine Tatsache das Produktzyklen immer kürzer, Herstellungsmengen immer flexibler werden und sich das Produkt in sehr kurzen Entwicklungsphasen schnell verändern kann. Auch das Verbraucherverhalten ändert sich rasant.

Die grüne Welle.

Laut mehreren Studien kosten nachhaltige Produkte aktuell ungefähr das doppelte als die üblichen Produkte. Die Herstellung ist aktuell noch deutlich aufwändiger, da man noch nicht die Erfahrung hat und sich oft in Sachen Prozess und in der Herstellung viele Parteien neu ausrichten müssen. Das beginnt beim Lieferanten, zum Hersteller und endet beim Verbraucher.

Allerdings sind Verbraucher auch bereit für nachhaltige Produkte einen deutlich höheren Preis auszugeben. Im Zuge des Wandels wird sich die noch spürbare Differenz zwischen Herstellkosten und Gewinn besser verteilen und ausgleichen. Ist dieser Punkt mal erreicht, wird eine wahre Welle an Nachhaltigkeit ausgelöst. So passiert es jetzt gerade in Italien und Dänemark. Hier haben Firmen erkannt, dass man mit Nachhaltigkeit und ökologischen Produkten Geld verdienen kann. Ein Wandel stellt zwar erstmal ein klares Invest dar, aber rechnet sich auf lange Sicht immer mehr. 

So kann es schnell gehen, dass ein Markt entsteht, ein Markt für Hersteller, aber auch ein großer Markt für Maschinenbauer, die die passenden Prozesse liefern können. Aber auch für neue Automatisierungen, besonders im Zuge des Fachkräftemangels entstehen neue Wege. Vielleicht ist es jetzt an der Zeit sich richtig aufzustellen und seine bisherigen Prinzipien zu überdenken. In Zukunft entscheidet nicht mehr der Markt, sondern der Verbraucher und der Verbraucher setzt mehr und mehr auf Nachhaltigkeit.

Mut zur Nachhaltigkeit.

Nachhaltigkeit hat viel mit Veränderung zu tun. Doch sollten die ersten aufgelisteten Punkte bei Maschinenbauern klar als oberste Ziele auf der Agenda stehen. Ich sehe das nahezu als selbstverständlich an. Die Realität sieht allerdings anders aus. Ich sehe täglich, dass man vor diesem Thema die Augen verschließt, obwohl es auch Gutes bewirken kann. Ich glaube fest daran, dass das Wagen des ersten Schrittes in diese Richtung klare Vorteile birgt. Zudem werden sich viele andere davon motiviert fühlen und mitziehen. Am Ende wird man erkennen, dass es auch Ideen gibt, die einfach und schnell umzusetzen sind und man durch die richtigen Prozesse etwas für die Umwelt tun kann. Mit einem grünen Anstrich und einem neuen Logo ist es leider nicht getan.

Spinnen wir das ganze mal ein wenig weiter: Solarbetriebene Maschinen oder Maschinen, die durch ihre Antriebe, Bewegungen und Zylinder Energie zurückgeben, oder während Ihren Stillstandszeiten Energie erzeugen, zumindest zu einem gewissen Teil. Arbeiten die Hersteller bereits an so einem Konzept?

Neue Materialien, die leichter und stabiler sind, wie zum Beispiel biologische Kunststoffe, Upcycling von alten Maschinenteilen, anstatt diese zu verschrotten oder einzuschmelzen. Einfachere Fertigungsverfahren aus ökologischen Ressourcen. Und dann noch organische Maschinen, deren Moleküle man frei programmieren kann, okay etwas too much sorry.

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