Kategorie: Allgemein

(10-rok) Chaos bei den Lieferketten – seit Corona-Lockdowns in chinesischen Häfen, dem Suezkanal-Zwischenfall der „Ever Green“, Containerschiff-Staus auf den Weltmeeren oder politischen Unsicherheiten in Folge des Kriegs in der Ukraine kommt es auf den weltweit vernetzten Lieferketten immer öfter zu Problemen.

Im privaten Bereich spüren wir vermehrt die Auswirkungen davon: Die Lieferzeiten für die neue Waschmaschine oder das neue Fahrrad werden immer länger und unabsehbarer und die Preise steigen immer weiter an.

Aber auch die Industrie kommt durch die Lieferengpässe immer stärker in Bedrängnis. Die Probleme in den Lieferketten führen dazu, dass immer mehr produzierende Unternehmen Schwierigkeiten haben, Materialien für ihre Produktion in ausreichender Menge und zum richtigen Zeitpunkt zu beschaffen.

Was hat das Ganze nun mit Circular Economy zu tun?

Viele Unternehmen werden aktuell dazu gedrängt sich zu überlegen, welche Alternativen sie für die Beschaffung ihrer Materialien nutzen können. Ein zentraler Weg ist dabei, auf gebrauchte und ausrangierte Produkte zurückzugreifen. Diese können eine attraktive Quelle für Materialien sein. Aus Unternehmenssicht ist es dabei wichtig, Zugriff auf alte, gebrauchte und ausrangierte Produkte zu haben. Daher gehen viele Unternehmen gerade dazu über,

• Ihren Kunden Angebote zum Rückkauf gebrauchter Geräte zu machen,
• Neue Geräte nicht mehr zu verkaufen, sondern zu leasen (und somit stets der Eigentümer des Produktes zu bleiben),
• Gebrauchte Produkte als Materialquelle zu nutzen oder
• Pools mit gebrauchten Geräten aufzubauen.

Siehe z. B. Hilti`s Ansatz zu „Nachhaltigkeit durch Ciruclar Economy“ (in Englisch: https://www.hilti.com/content/hilti/W1/US/en/business/business/equipment/fleet/circularity.html)

Im Kern führt dies zu Phänomenen, die ganz im Sinne der Circular Economy sind:

Erstens werden kostbare Materialien aus alten Produkten ausgebaut und für die Neuproduktion recycelt. Dadurch werden die Materialien erhalten und sinnvoll einem „neuen Leben“ zugeführt.

Zweitens werden gebrauchte Produkte vermehrt repariert oder aufbereitet, um sie weiter zu nutzen. Damit werden einmal produzierte Produkte länger und intensiver genutzt.

Drittens werden dadurch alternative Beschaffungswege für Materialien aufgebaut. Das führt dazu, dass Unternehmen schrittweise unabhängiger werden von der Beschaffung von Primärrohstoffen, die „neu“ aus der Erde abgebaut werden müssen.

In Summe wird dadurch das wirtschaftliche Handeln zumindest teilweise vom Verbrauch an Primärrohstoffen entkoppelt.

Dass Unternehmen nun anfangen, mehr zu reparieren, aufbereiten und recyceln, hängt vor allem damit zusammen, dass die Kosten für die bisherige Beschaffung durch die Lieferkettenprobleme deutlich gestiegen sind. Dadurch sind Reparatur und Recycling nun plötzliche attraktiver geworden und es macht wirtschaftlich Sinn, dies zu tun.

Politische Ziele und Regularien (z. B. das „Right to Repair“ oder „EU Pathway to Circular Economy“), Kundenforderungen nach mehr Nachhaltigkeit und Nachhaltigkeitsbestrebungen von Unternehmen selbst spielen sicherlich auch eine Rolle dabei, dass Unternehmen Schritt für Schritt mehr in Richtung Nachhaltigkeit und Circular Economy gehen.

Allerdings sieht man aktuell, dass ökonomische Überlegungen und Zwänge die stärksten Hebel sind, um ein neues und nachhaltiges Denken in der Wirtschaft umzusetzen.

Weiterführende Links und Literatur:

• DIHK-Umfrage zu Lieferengpässen und Rohstoffknappheit: https://www.dihk.de/de/themen-und-positionen/wirtschaftspolitik/konjunktur-und-wachstum/blitzumfrage-lieferengpaesse
• Rohstoff Müll: Die 800-Milliarden-Euro-Chance der Industrie: https://www.handelsblatt.com/unternehmen/nachhaltigkeit/kreislaufwirtschaft-rohstoff-muell-die-800-milliarden-euro-chance-der-industrie/27751730.html
• So könnte Europa seinen Mangel an Hightech-Metallen lindern: https://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/recycling-von-lithium-das-laesst-sich-gegen-mangel-an-hightech-metallen-tun-a-41798cb4-f2d5-4359-b726-ed9ca99795cc
• Unternehmen stemmen sich gegen Rohstoffknappheit: https://www.dihk.de/de/aktuelles-und-presse/aktuelle-informationen/unternehmen-stemmen-sich-gegen-rohstoffknappheit-52722
• Hilti: Sustainability through Circular Economy:
  https://www.hilti.com/content/hilti/W1/US/en/business/business/equipment/fleet/circularity.html

(9-rok) – Ein Gartenstuhl oder der Knopf bei der Bohrmaschine gehen kaputt – das ist ärgerlich. Vorausgesetzt, man möchte das Produkt nicht direkt wegwerfen, sondern reparieren und weiternutzen, braucht man ein Ersatzteil. Und das Ersatzteil-Management ist gar nicht so einfach, wie man denkt…

Welches Teil geht kaputt? Wann passiert das? Wo passiert das? Wie bekomme ich das kaputte Produkt zum Hersteller, damit der es reparieren kann? Oder wie bekomme ich das Ersatzteil zum Kunden geliefert? Wie schnell muss reagiert werden?

Fragen über Fragen – Die jeder Hersteller mit seiner Aftersales-Strategie für sich beantworten muss. Klassischerweise kann sich das Unternehmen die voraussichtlich notwendigen Ersatzteile in das Warenlager legen. Das führt jedoch dazu, dass viel Platz gebraucht wird, Kapital gebunden ist, Ersatzteile über die Zeit im Warenlager spröde werden oder aus bilanztechnischen Gründen vernichtet werden müssen.

Ich forsche dazu, wie Unternehmen mit 3D Druck Ersatzteile herstellen können, wenn die Ersatzteile nicht im Warenlager parat liegen.

Das Aftersales-Geschäft wird für eine Vielzahl an Unternehmen immer bedeutender. Durch neuartige Geschäftsmodelle (z. B. Servitization) und Forderungen der Kunden nach hohen Wertversprechen und Reparierbarkeit über viele Jahre hinweg entwickelt sich der Aftersales zunehmend zu einem wirtschaftlich attraktiven Geschäftsbereich für Unternehmen.

3D Druck kann hierbei unterstützen, indem Ersatzteile in digitaler Form ewig lange bereitgehalten werden. In dem Fall ist es egal, ob ein Ersatzteil in 1, 5 oder 40 Jahren nachgefragt wird. Vorausgesetzt, die digitale Datei und die Druckkapazitäten sind vorhanden, fallen für das Bereithalten von Ersatzteilen nur dann Kosten an, wenn auch ein Ersatzteil konkret gedruckt wird. Anders als bei anderen Verfahren wie z. B. dem Spritzguss gibt es beim 3D Druck keine Mindest-Losgrößen. Dadurch machen sich Hersteller unabhängig von Last Calls ihrer Zulieferer. Durch die individuelle Fertigung mit 3D Druck können einzelne Ersatzteile dezentral vor Ort hergestellt werden, sodass Logistik- und Transportherausforderungen (z. B. Zoll, Transportzeiten, politische Unruhen) reduziert oder umgangen werden.

Ich forsche dazu, welche Alternativen Unternehmen heute nutzen, um Ersatzteile herzustellen, wenn keine mehr im Warenlager vorhanden sind. Ich frage mich, welche Faktoren die Wahl der Alternative beeinflussen und was sich ändern müsste, damit 3D Druck eine positive Ergänzung sein wird. Dazu führe ich Interviews mit produzierenden Unternehmen in Deutschland durch, erarbeite Konzepte und sorge für einen branchenübergreifenden Austausch.

Weiterführende Links und Literatur:

• https://www.linkedin.com/posts/robin-kabelitz-bock-24911a161_research-3dprinting-spareparts-activity-6932690285546094592-vKNE?utm_source=linkedin_share&utm_medium=member_desktop_web
• https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/joom.1054
• https://www.eos.info/de/beispiele-additive-fertigung/mobilitaet-und-logistik/ersatzteilmanagement-3d-druck
• https://replique.io/de/

(8-rok) – Die Circular Economy Idee ist schön und gut. Aber wie kann das konkret aussehen? Eine Antwort auf diese Frage liefert die Fab City Initiative. Fab City steht für „Fabrication in der City“ und hat das Ziel, die Herstellung und Produktion von Sachgütern zurück in die Städte zu holen. Klingt erstmal nach einem Rückschritt? Weit gefehlt…

Fab City ist eine weltweite Initiative, in der sich verschiedene Städte zusammenschließen. Hamburg, Barcelona, Amsterdam, Boston, Seoul, Kerala, Mexico City, … und viele weitere Städte sind Teil der Initiative. Diese Städte eint das langfristige Ziel, bis 2054 alle Produkte, die eine Stadt benötigt, lokal vor Ort herzustellen. Die Fab City Initiative beschreibt diesen Prozess als Transformation von „PITO („Product In, Trash Out)“ zu „DIDO („Data In, Data Out)“.

Eine Fab City besteht aus vielen, dezentralen und offenen Werkstätten (sog. Fablabs), die jeder besuchen und dort Dinge produzieren kann. Dafür stehen in jedem Fablab verschiedene Maschinen zur Verfügung, wie z. B. 3D Drucker, CNC Fräsen, Lasercutter und vieles mehr. Die Fablabs sind offen zugängig, sodass jeder Bürger einer Fab City dort aktiv werden kann und Zugang zu unterschiedlichen Maschinen hat. Langfristig sollen somit nur noch Daten zwischen Ländern und Städten um die Welt geschickt werden, aber keine physischen Produkte mehr (oder sehr viel weniger). Deshalb basiert die Fab City Initiative auf dem Open Source Konzept und ermöglicht einen einfachen Zugang zu Hardware (z. B. 3D Druckern) und digitalen Produktdateien (z. B. des Designs bzw. der CAD-Datei, die notwendig ist, um Dinge zu drucken).

Mit diesem Konzept verfolgt die Fab City Initiative das Ziel, eine lokale Kreislaufwirtschaft innerhalb einzelner Städte zu etablieren. Die Produktion physischer Güter soll wieder dezentral und nah bei den Kunden stattfinden (in Hamburg für Hamburger, in Boston für „Bostonians“, etc.).

• Erstens soll damit dem stetig zunehmenden Transport von Produkten um die Welt entgegengewirkt werden und sowohl Transportkosten als auch Umweltbelastungen drastisch reduziert werden.
• Zweitens soll dadurch die Wirtschaft vor Ort profitieren und unabhängiger von unvorhersehbaren Einflüssen auf globale Lieferketten werden (z. B. Auswirkungen der Corona-Pandemie oder des Kriegs in der Ukraine).
• Drittens sollen dadurch der Zusammenhalt, die Kreativität und die Selbstwirksamkeit der Menschen vor Ort gesteigert werden.

Aus Sicht meiner Forschungstätigkeit an der KLU zum Thema Circular Economy sind vor allem zwei Aspekte der Fab City von besonderem Interesse:

1. Die Entwicklung hin zu einer dezentralen, individuellen Produktion mit kleinen Stückzahlen.
2. Die Möglichkeit, lokal, nach Bedarf und mit wenig Vorwissen Ersatzteile herzustellen oder kaputte Produkte wieder aufzubereiten.

Eine dezentrale, lokale Produktion birgt enorme Potentiale, weil man viel schneller und risikoärmer Produzieren kann (z. B. entfallen lange Lieferketten und Zollkontrollen). Ob es sich wirtschaftlich lohnt, kommt darauf an, ob nur auf die Stückkosten geschaut wird oder ob die Gesamtkosten betrachtet werden. Die Stückkosten sind oft (noch) sehr hoch im Vergleich zu einer Massenfertigung in Billiglohnländern. Rechnet man jedoch Kosten für z. B. Transport, Zoll, Warenlager und Maschinenausfall dagegen, ist eine dezentrale, lokale Produktion plötzlich sehr interessant.

So oder so haben eine dezentrale Produktion und eine lokale Ersatzteilproduktion ein großes Potential, unser heutiges Wirtschaften auf den Kopf zu stellen. Ich werde mit Spannung beobachten und berichten, wie sich diese Transformation voranschreitet.

Weiterführende Links und Literatur:

• https://www.fabcity.hamburg/
• https://fab.city/about.html
• https://www.hamburg.de/pressearchiv-fhh/14841764/2021-01-19-bwi-fab-city-hamburg/
• https://logistik-heute.de/news/wissenschaft-klu-forscht-zum-thema-kreislaufwirtschaft-der-stadt-34635.html

(7-rok) – Die EU wird aktiv. Die Diskussionen um eine nachhaltigere Nutzung von Rohstoffen und Produkten nimmt immer mehr Fahrt auf. Seit einiger Zeit nun steht das sogenannte „Right to Repair“ (Recht auf Reparatur) im Raum. Die Einführung ist in Europa beschlossene Sache und aktuell vor allem eine Frage des Zeitpunktes.

Right to Repair – Was bedeutet das überhaupt? Das Right to Repair soll die Hersteller von Produkten dazu verpflichten, ihre Produkte so zu designen und herzustellen, dass man diese reparieren kann. Damit soll erreicht werden, dass Kunden kaputte Produkte einfacher und kostengünstiger reparieren können, dass Produkte länger halten und intensiver genutzt werden und dass weniger Rohstoffe für die Produktion immer neuer Produkte verschwendet werden.

Das Right to Repair soll dafür sorgen, dass Kunden zukünftig ein grundsätzliches Recht auf die Reparaturfähigkeit ihrer Produkte haben, auch über die vorgeschriebene Dauer von i. d. R. zwei Jahren hinaus. Kunden sollen einerseits auch nach zwei Jahren ihre Produkte reparieren können und andererseits selbst Reparaturen durchführen können.

Aktuell werden viele, vor allem elektronische Produkte, so designt und hergestellt, dass sie nur eine gewisse Nutzungsdauer haben. Unternehmen verhindern durch unterschiedliche Strategien, dass Produkte repariert werden können oder dürfen, z. B. durch:

• Verkleben von Teilen (anstatt stecken oder schrauben)
• Verlust der Gewährleistung, wenn der Kunde selbst repariert oder keine Originalersatzteile genutzt werden
• Verknappung von Ersatzteilen und Reparatur-Shops
• Eingebaute, geplante oder programmierte Produkt-Obsoleszenz

Die EU-Kommission möchte das ändern. Es soll nun also bald eine Gesetzgrundlage erarbeitet werden, die den Kunden in der EU ein Right to Repair ermöglicht.

Dies ist ein großer Schritt hin zu einer Circular Economy. Ein solches Gesetz wird Auswirkungen auf verschiedenen Ebenen haben:

• Hersteller werden ihre Produktion umdenken müssen und beim Design berücksichtigen, inwiefern einzelne Komponenten repariert werden können
• Kunden werden mehr Optionen haben und sich entscheiden, ob sie defekte Produkte reparieren und neu kaufen möchten
• Reparaturgeschäfte werden unabhängig von einzelnen Marken mehr Reparaturen anbieten können und eine wichtige Rolle im Produktkreislauf einnehmen
• Vorhandene Produkte werden länger und intensiver genutzt
• Neue Produkte werden weniger verkauft, weshalb die Nachfrage nach Primärrohstoffen sinkt

Zukünftig könnte es also gut sein, dass es nicht nur in Frankreich, sondern auch in Deutschland einen Reparatur-Index gibt, der anzeigt, wie „gut“ sich das Produkt reparieren lässt. Diese Transparenz ermöglicht es dem Kunden, die Frage der Reparaturfähigkeit und Nachhaltigkeit bei der Kaufentscheidung einzubeziehen.

Weiterführende Links und Literatur:

https://www.europarl.europa.eu/thinktank/de/document/EPRS_BRI(2022)698869

https://www.zeit.de/wirtschaft/unternehmen/2021-04/recht-auf-reparatur-right-to-repair-usa-tech-konzerne-apple-tesla-5vor8?utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

https://www.deutschlandfunknova.de/beitrag/right-to-repair-reparatur-index-fuer-elektrogeraete-in-frankreich

(6-rok) – Circular Economy umsetzen – eine vielschichtige Herausforderung. Um dies dennoch zu schaffen, müssen Unternehmen in allen Bereichen aktiv werden: Produkte designen, die repariert, auseinandergebaut und recycelt werden können; die Supply Chain anpassen, so dass alte und kaputte Produkte eingesammelt und verwertet werden können; den Einkauf umgestalten, damit recycelte und recycelbare Materialien bevorzugt eingekauft werden; und die Kunden überzeugen, Produkte mit recycelten Komponenten zu kaufen und Produkte nach der Nutzung zurückzugeben. Wie kann das gelingen?

Ein erfolgreicher Ansatz ist Servitization. Servitization beschreibt ein Geschäftsmodell, bei dem neben dem eigentlichen Produkt auch Dienstleistungen und Services angeboten werden. Servitization ist eng mit der Überzeugung verbunden, dem Kunden bei der Lösung seines Problems zu helfen.

Ein Beispiel: Der Hersteller einer Waschmaschine kann davon ausgehen, dass der Kunde in erster Linie das Bedürfnis hat, seine Wäsche zu waschen. Der Kunde möchte nicht unbedingt das Produkt „Waschmaschine“ besitzen, sondern ist an der Nutzung der Waschmaschine und an dem Endergebnis (= saubere Wäsche) interessiert. Klassischerweise verfolgt ein Hersteller primär das Ziel, möglichst viele neue Waschmaschinen zu verkaufen. Probleme oder Defekte bei der Nutzung stellen für den Hersteller dann Zusatzkosten dar, die es zu vermeiden gilt. Bei dem Geschäftsmodell Servitization geht der Hersteller einen Schritt weiter und bietet neben dem Kauf der Waschmaschine z. B. einen Reparaturservice an, entwickelt ein „Rundum-sorglos-Paket“ oder geht soweit, dass der Kunde gar nicht mehr die Waschmaschine kauft, sondern pro Waschgang oder pro Monat einen festen Betrag bezahlt.

In diesem Beispiel wird durch das Geschäftsmodell und den zunehmenden Umfang der Servitization ein wichtiger Schritt in Richtung Circular Economy gemacht. Die Aufzählung macht deutlich, dass der Hersteller sogar Eigentümer der Waschmaschine bleiben kann. Das hat für ihn den Vorteil, dass er das Produkt und die verbauten Materialien nicht aus der Hand gibt und einfacher darauf zurückgreifen kann, um seine Produkte zu reparieren, zu refurbishen oder zu recyceln (vgl. Beitrag Strategien der Circular Economy). Damit wird eine der oben beschriebenen Herausforderungen bereits adressiert und der Hersteller kann beim Produktdesign anfangen, die Produkte so zu entwerfen, dass er wenig Aufwand beim Reparieren oder Recyceln hat.

Servitization hat verschiedene Vorteile sowohl für Unternehmen als auch für Kunden. Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht darüber:

	Vorteile für Unternehmen	Vorteile für Kunden
Finanzen	– Planbare und kontinuierliche Erlöse – Hohe Gewinnspanne im Aftersales	– Weniger Investitionskosten – Fixkosten werden variable Kosten – Einfachere Bilanzierung
Strategie	– Starke Kundenbindung – Alleinstellungsmerkmal ggü. Wettbewerbern – Neue Möglichkeit der Differenzierung – Immaterielle Wettbewerbsvorteile	– Mehr Fokus auf Kernkompetenzen – Weniger Risiken – Geringere Barrieren für neuere Produkte oder Technologien
Marketing	– Höhere Kundenbindung – Ausgeprägte Loyalität – „Fans“ anstatt Kunden – Lernen über Kundenbedürfnisse und Nutzungsverhalten – Möglichkeiten des Cross Sellings	– Mehr Flexibilität – Mehr Fokus auf das Kerngeschäft

In der Spanne zwischen Produktverkäufer und Serviceanbieter gibt es verschiedene Abstufungen. Es wird zwischen Basic, Intermediate und Advanced Services unterschieden. Basic Services sind sehr stark Produkt-orientiert (z. B. Ersatzteile, Garantien, Beratung). Intermediate Services sind Nutzen-orientiert und gehen einen Schritt weiter, indem der Hersteller einen größeren Anteil der Tätigkeiten selber übernimmt und oft ein anderes Vertragsmodell gewählt wird (z. B. Wartung und Service von Maschinen, Installation von Geräten, Schulungen, Vertragsmodelle wie Leasing, Miete, Sharing oder Pooling). Advanced Services schließlich sind Ergebnis-orientiert. Der Kunde kauft kein Produkt, sondern das Ergebnis, das er mit dem Produkt erzielt. Der Hersteller kümmert sich dementsprechend um alles, damit das Produkt, die Maschine oder das Gerät rund um die Uhr einsatzbereit ist (z. B. Pay-per-use, Full-Service-Verträge, garantierte Maschinenverfügbarkeiten).

Servitization kann von Unternehmen als Strategie genutzt werden, um strategische Wettbewerbsvorteile zu erzielen. Neben den Vorteilen in Hinblick auf die Umsetzung der Circular Economy ist Servitization vor allem dazu in der Lage, langfristige, vertrauensvolle Kundenbeziehungen aufzubauen. Damit kann sich ein Unternehmen als Qualitätsführer im Markt positionieren. Somit profitieren zum einen die Hersteller, die ihre Kunden binden und einen engen Einblick in die Kundenbedürfnisse und deren Nutzungsverhalten gewinnen, und zum anderen die Kunden, die kleinere und planbare Ausgaben haben und sich stärker auf ihr eigentliches Kerngeschäft konzentrieren können.

Weiterführende Links und Literatur:
Buch: „Made to Serve – How manufacturers can compete through servitization and product-service-systems“ (Tim Baines und Howard Lightfoot, Verlag John Wiley & Sons, 2013).

https://www.rolls-royce.com/media/our-stories/discover/2017/totalcare.aspx

https://www.accenture.com/us-en/blogs/industry-digitization/servitization-as-a-product-strategy

https://www.forbes.com/sites/forbesbusinessdevelopmentcouncil/2020/09/01/why-you-should-prioritize-the-circular-economy-and-how-servitization-can-enable-circular-strategies/

https://www.researchgate.net/publication/344840042_Circular_Economy_Business_Models_with_a_Focus_on_Servitization

(5-rok) „Additive Manufacturing“ wird oft auch „3D-Druck“ genannt und bezeichnet technische Verfahren zur Herstellung von Produkten. Additive Manufacturing (AM) steht im Gegensatz zu traditionellen Verfahren („Subtractive Manufacturing“), bei denen das gewünschte Teil aus einem größeren Ausgangsteil herausgeschnitten, gefräst oder gearbeitet wird. Mit verschiedenen Verfahren (CNC-Fräse, Cutter, Drehbank, Bohrer, …) wird so lange Material abgetragen, bis das gewünschte Teil übrigbleibt (ganz ähnlich wie beim Erstellen einer Marmorskulptur aus einem großen Block Marmor).

AM-Verfahren gehen andersherum vor: Das gewünschte Teil wird Schicht für Schicht hergestellt. Mittels verschiedener Techniken wird nur dort Material aufgetragen, wo später das Teil sein soll. Mittlerweile gibt es ganz viele verschiedene AM-Verfahren. Jedes ist für bestimmte Anwendungsfälle und Materialien besonders geeignet. Heutzutage können somit bereits Metalle, Kunststoffe, Legierungen, Beton, oder sogar Lebensmittel gedruckt werden.

Die technische Entwicklung ist in den letzten 2-3 Jahrzehnten enorm vorangeschritten. Die Qualität der Produkte ist immer besser geworden und die Kosten für die Verfahren sind stark gesunken. Deshalb wächst die Zahl der Anwendungsfälle für AM stetig. Traditionell wurde AM hauptsächlich für die schnelle Herstellung von Prototypen genutzt. Mittlerweile wird AM in immer mehr Fällen bei der Herstellung „richtiger“ Produkte genutzt. Dies ist vor allem sinnvoll bei:

• Kleinen Stückzahlen,
• Individuellen Produkten (z. B. Prothesen oder Hörgeräte),
• Schlecht planbarer Nachfrage,
• Teurer, langer oder unzuverlässiger Supply Chains,
• Gewichtsreduzierungen bei Bauteilen durch neuartiges Design oder
• Neuartiges Design von Bauteilen aufgrund der Freiheiten von AM.

Die Vorteile von AM werden mittlerweile auch im Bereich der Ersatzteile interessant. Ersatzteile spielen eine wichtige Rolle in der Circular Economy-Strategie „Maintenance“. Wie wir in dem letzten Artikel gelernt haben, ist Maintenance eine der zentralen Strategien, um die Circular Economy umzusetzen. Damit man eine Reparatur durchführen kann, braucht man Ersatzteile. Die Herstellung von Ersatzteilen unterscheidet sich in ihren Anforderungen grundlegend von der Herstellung von Prototypen oder Produkten.

In der Forschung wird mittlerweile daran geforscht, wie man AM sinnvoll im Bereich der Ersatzteilproduktion einsetzen kann. Die Vision dabei ist, zukünftig Ersatzteile vollständig oder nebeneinander mit traditionellen Verfahren dezentral mit AM herzustellen. Das hat verschiedene Vorteile, jedoch gibt es auch einige Barrieren in der praktischen Umsetzung.

Ob und wie stark sich AM im Bereich „Maintenance“ gegenüber traditionellen Herstellungsverfahren durchsetzen wird und in welchen Fällen dies besonders sinnvoll ist, erforsche ich an der KLU.

Weiterführende Links:

https://www.3dnatives.com/de/3d-anwendungen-nach-sektor/

https://formlabs.com/blog/additive-manufacturing-vs-subtractive-manufacturing/

https://www.iph-hannover.de/de/dienstleistungen/fertigungsverfahren/additive-fertigung/

https://www.the-klu.org/faculty-research/phd-candidates/robin-kabelitz/

(4-rok) Das Ziel der Circular Economy ist es, Produkte oder Materialien in einem Kreislauf zu führen und immer wieder neu zu nutzen. Dafür gibt es verschiedene Strategien, die sich entweder auf den Produktkreislauf oder auf den Materialkreislauf beziehen.

Die folgenden vier Strategien beziehen sich auf den Produktkreislauf. Das Ziel ist es, das ursprüngliche Produkt zu erhalten und (wieder) nutzbar zu machen.

Maintenance – Die erste Strategie ist die Instandhaltung bzw. Reparatur (engl. „Maintenance“) von Produkten. Defekte oder abgenutzte Teile werden durch Ersatzteile „1:1“ ausgetauscht und der ursprüngliche Nutzen des Produktes wiederhergestellt. Das Produkt kann wieder beim Kunden eingesetzt werden. Beispiel: Austauschen eines defekten Scheinwerfers oder abgenutzter Reifen am Auto.

Reuse – Die zweite Strategie ist die Wiederverwendung (engl. „Reuse“). Ein funktionsfähiges Produkt wird an einen anderen Kunden in einem anderen Markt (z. B. in einem anderen Land) weiterverkauft. Das Produkt ist nicht defekt, aber entspricht nicht mehr den (technischen oder persönlichen) Anforderungen des ursprünglichen Kunden. Beispiel: Weiterverkauf eines funktionstüchtigen Handys, weil der ursprüngliche Besitzer sich ein neueres Modell kaufen möchte.

Refurbishment – Die dritte Strategie ist die Aufbereitung (engl. „Refurbishment“). Dabei werden noch funktionierende Produkte gereinigt, oberflächlich aufbereitet und ggf. mit neuer Software bespielt, sodass sie wieder ein ansprechendes Äußeres haben. Die Produkte werden anschließend an neue Kunden verkauft. Beispiel: Aufbereitung eines 5 Jahre alten Laptops und Weiterverkauf an einen neuen Kunden.

Remanufacturing – Schließlich gibt es noch die Aufarbeitung von Produkten (engl. „Remanufacturing“). Hierbei werden Produkte auseinandergebaut, gereinigt, abgenutzte oder defekte Teile ersetzt und das Produkt ggf. mit neuer Software bespielt. Im Ergebnis ist das Produkt „wie neu“ und verfügt im Gegensatz zum Refurbishment über keine technischen Unterschiede zu einem Neuprodukt. Dies spiegelt sich i. d. R. auch in einer Garantie wider, die der Garantie für ein Neuprodukt entspricht. Beispiel: Aufbereitung eines Gabelstaplers auf den neuesten technischen Stand durch den ursprünglichen Hersteller (OEM) und Wiederverkauf an einen neuen Kunden „wie neu“ und inkl. einer umfassenden Produktgarantie.

Zusätzlich gibt es die Strategie, die sich auf den Materialkreislauf bezieht. Deren Ziel ist es, die im Produkt enthaltenen Materialien zu erhalten und in einem neuen Produkt wiederzuverwenden.

Recycling – Beim Recycling wird das ursprüngliche Produkt in seine Einzelteile zerlegt. Die verschiedenen Materialien werden getrennt, gesammelt und separat voneinander aufbereitet, sodass sie als Rohmaterial in der Herstellung für ein neues Produkt eingesetzt werden können. Beispiel: Sammlung alter und Herstellung neuer Glasfaschen.

Die Strategien sind in einer Hierarchie angeordnet und bedürfen zur Umsetzung eines zunehmenden Aufwands an Zeit, Energie und Kosten. Bei der Realisierung der Circular Economy ist es daher sinnvoll, nach Möglichkeit zuerst die Strategie „Maintenance“ zu nutzen. Wenn dies nicht möglich ist, dann „Reuse“, „Refurbishment“ und schließlich „Recycling“.

Alle diese Strategien setzen am Ende des Produktlebenszyklus an und vermeiden, dass bestehende Produkte weggeworfen und neue Produkte hergestellt werden müssen. Das Ende des Produktlebenszyklus ist dann erreicht, wenn der Nutzer das Produkt nicht mehr weiternutzen möchte. Warum dies eintritt, kann verschiedene Gründe haben. Offensichtlich kann die Funktion des Produkts nicht mehr gewährleistet sein, sodass das Produkt wortwörtlich „am Ende“ ist. Es gibt aber eine Vielzahl weitere Gründe, z. B.:

Die verschiedenen Strategien, die zu Beginn aufgeführt wurden, sind alle nicht neu. Sie werden schon seit vielen Jahren, Jahrzehnten oder Jahrhunderten praktiziert. Durch die zunehmende Schnelllebigkeit, Massenproduktion und Wegwerfmentalität haben diese Strategien jedoch in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung verloren. Weil es aber immer wichtiger wird, dass wir von einer linearen zu einer Kreislaufwirtschaft gelangen, steigt die Bedeutung dieser Strategien wieder stark an. So kommt es, dass daran geforscht wird, diese Strategien technologisch und wirtschaftlich attraktiv zu gestalten und gezielt zur Umsetzung einer Circular Economy zu nutzen.

Weiterführende Links:

Circular Strategies Scanner

(3-rok) Beim Thema CE dreht sich alles um die Frage, wie der Kreislauf geschlossen wird. Ist es am Ende vor allem ein Informationsdilemma, das in der Praxis zu Hindernissen führt?

Produkte und deren Materialien verlieren ihren Wert, sobald die ursprüngliche Nutzung beendet ist. Was genau aber definiert, ob ein Produkt oder Material einen Wert hat? In der Regel ist etwas wert-”voll”, wenn es jemand anderes haben möchte, also eine Nachfrage dafür existiert. Dieser Logik folgend werden Produkte nach ihrem Lebenszyklus wert-”los”, weil sie für ihren ursprüngliche Nutzung nicht mehr gebraucht werden.

Der Produzent eines neuen Produktes muss sich überlegen, woher er die notwendigen Materialien bezieht. Viele Materialien, die in Produkten stecken, können am Ende des Produktlebenszyklus grundsätzlich weiterverwendet werden. Weiß der Produzent, dass es Alternativen zu klassischen Bezugsquellen (á la Primärrohstoffe) gibt, kann er dieses Wissen nutzen. Weiß der Produzent nichts davon, kann er auch nicht anders, als auf klassische Bezugsquellen zurückzugreifen.

Genau hier setzt eine Informations-getriebe Sichtweise der CE an: Auf der einen Seite werden Unternehmen, die Materialien abzugeben haben bzw. suchen, auf Plattformen miteinander in Kontakt gebracht. Dieser digitale Marktplatz schafft Transparenz und reduziert Informationsdefizite der einzelnen Akteure. Dadurch wird ermöglicht, mehr gebrauchte Materialien im Kreislauf zu halten und für neue Produkte einzusetzen.

Auf der anderen Seite steht der Ansatz, als Unternehmen vertikal zu integrieren (d. h. entlang der Wertschöpfungskette mehrere Tätigkeiten in einem Unternehmen zu bündeln). Ziel dessen ist es, die Informations-Barrieren dadurch abzubauen, dass Design, Produktion, Vertrieb, Kundenkontakt und Rücknahme von Produkten in einem Unternehmen liegen und somit Informationen einfacher zwischen den verschiedenen Tätigkeitsbereichen fließen. Hierbei gibt es bereits erfolgreiche Beispiele, die verdeutlichen, dass Unternehmen dadurch einen Informationsvorsprung erzielen, der ihnen wirtschaftlich weiterhilft.

Verbunden mit der Frage, wie Informationsdefizite abgebaut werden können, ist ein neuartiger Forschungsansatz, Blockchain-Technologie in der CE zu nutzen. Die Idee hierbei ist, einzelnen Materialien eine Art ID zu geben, sodass nachverfolgt werden kann, woher das Material aus einem Produkt stammt, wofür es vorher bereits genutzt wurde und woraus es genau besteht. Mit einem solchen “digitalen Zwilling” wird dem Material an sich ein Wert gegeben, der über die Nutzung des Materials im Produkt hinaus Bestand hat.

So macht`s die Natur: Ein Laubbaum nutzt seine Energie, um Blätter zu bilden, damit er Photosynthese betreiben kann. Am Ende des Sommers hört der Baum auf, Photosynthese zu betreiben, bereitet sich auf den Winter vor und stößt die Blätter ab. Aus Sicht des Baums ist sind die Blätter nun wertlos und fallen ab. Die Bodenbewohner hingegen freuen sich über die Blätter, die eine neue Nahrungsquelle darstellen. Aus ihrer Sicht sind die Blätter wertvoll, weil sie daraus einen Nutzen ziehen können. Sind die Blätter am Ende des Sommers also wertlos oder wertvoll? Das liegt wohl im Auge des Betrachters… Wenn es aber eine Nachfrage gibt, dann sind auch die alten Blätter plötzlich wieder wertvoll!

Weiterführende Links:
https://www.rethinkglobal.info/episode-40-sharing-data-and-values/
https://www.the-klu.org/faculty-research/research-projects/projects/blockchain-for-the-circular-economy/

(2-rok) Circular Economy – Was ist das eigentlich genau? Circular Economy (CE) lässt sich am besten als ein Konzept beschreiben, in dessen Kern der Ansatz steht, unser handeln und wirtschaften als einen Kreislauf zu sehen, in dem Materialien und Produkte zirkulieren. In der nachfolgenden Abbildung ist der “Kreislauf” dargestellt, der als Grundlage der Circular Economy in diesen Beiträgen genutzt werden soll.

Der Kreislauf besteht aus den Schritten Design, Produktion, Vertrieb, Nutzung, Sammlung und Recycling. Ziel dabei ist es, nach dem Vorbild der Natur möglichst alle Materialien nach der Nutzungsphase einzusammeln und auf die eine oder andere Art zu recyceln, sodass sie für einen neuen Nutzen wiederverwendet werden können. Dadurch soll zudem der Einsatz von Primärrohstoffen möglichst reduziert werden. Diese Ziele werden bereits in der Designphase berücksichtigt, um von Anfang an mitzudenken, wie Produkte am Ende ihres Lebenszyklus repariert, auseinandergebaut und/oder recycelt werden können. Das Konzept der Circular Economy umfasst somit deutlich mehr als “nur” Recycling.

Auf den folgenden Websites sind hilfreiche und einfache Definitionen der Circular Economy zusammengefasst:

Links zu Definitionen und Konzepten der CE:

https://de.wikipedia.org/wiki/Kreislaufwirtschaft

https://www.ellenmacarthurfoundation.org/circular-economy/concept

https://www.europarl.europa.eu/news/en/headlines/economy/20151201STO05603/circular-economy-definition-importance-and-benefits

https://epea.com/ueber-uns/circular-economy

Links zu Videos mit Definitionen der CE:

Ellen MacArthur Foundation: https://www.youtube.com/watch?v=zCRKvDyyHmI

Sustainability Illustrated: https://www.youtube.com/watch?v=X6HDcubgxRk

Systems Innovations: https://www.youtube.com/watch?v=7b9R82vrA40