Ausgangssituation

Die Circular Economy gewinnt für produzierende Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Strategien wie Repair, Reuse, Refurbish, Remanufacture, Repurpose und Recycle bieten große Potenziale, Ressourcen zu schonen, Emissionen zu reduzieren und gleichzeitig die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. In der Praxis fehlt jedoch insbesondere kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) bislang ein einfach anwendbares Instrument, um den Reifegrad ihrer Produktion hinsichtlich dieser Strategien zu bewerten. Bestehende Methoden konzentrieren sich überwiegend auf die Produktentwicklung und das Design, während die eigentlichen Produktionsprozesse bisher kaum berücksichtigt werden.

Zielsetzung

Vor diesem Hintergrund ist es Ziel des Projekts, ein praxisorientiertes Reifegradmodell mit einem ergänzenden Methoden-Toolkit zu entwickeln, das Unternehmen dabei unterstützt, ihre Produktion systematisch im Sinne der Circular Economy weiterzuentwickeln. Das Werkzeug soll den aktuellen Umsetzungsstand der verschiedenen R-Strategien transparent machen und konkrete Handlungsempfehlungen für die Weiterentwicklung liefern. Besonderer Fokus liegt auf einer einfachen Anwendbarkeit, sodass insbesondere KMU ohne großen Aufwand von den Ergebnissen profitieren können.

Vorgehensweisen

Zu Beginn werden bestehende Normen, Methoden und Werkzeuge analysiert sowie die Anforderungen produzierender Unternehmen erfasst. Auf dieser Grundlage entsteht ein modulares Reifegradmodell mit einem praxisnahen Methodenbaukasten zur Umsetzung zirkulärer Produktionsstrategien. Die entwickelten Inhalte werden anschließend in einer webbasierten Softwarelösung (Software-as-a-Service) umgesetzt und gemeinsam mit Pilotunternehmen aus der Praxis getestet und weiterentwickelt. Nach erfolgreicher Validierung wird das Tool finalisiert und durch ein Vermarktungs- und Transferkonzept einer breiten Anwendergruppe zur Verfügung gestellt. Damit entsteht erstmals ein ganzheitliches Instrument, das Unternehmen bei der Transformation hin zu einer ressourcenschonenden und zirkulären Produktion unterstützt.

Projektlaufzeit: 16.04.2026 bis 15.11.2027.

Die Zuwendung besteht aus Mittel des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Niedersachsen.

Ausgangssituation

Bauteile und Produkte aus Kunststoffen sind Gegenstände des alltäglichen Lebens. Ob in Küchengeräten, Lichtschaltern, Fensterrahmen, Medizingeräten, Spielzeugen oder in Fahrzeugen – Kunststoffbauteile ermöglichen komplexe Formen, geringes Gewicht und viele Funktionen. Für die Produktion von Kunststoffbauteilen sind energieintensive Prozesse wie das Compoundieren (Herstellung der Materialmischung), das Trocknen sowie das Spritzgießen oder Extrudieren. Vorrangig wird elektrische Energie benötigt, deren Erzeugung in der Regel mit dem Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen wie CO₂, aber auch mit Feinstaub-Emissionen verbunden ist. Dies steht im Konflikt mit dem Klimaschutz und hat auch zu kontroversen Diskussionen über die Nutzung von Kunststoffbauteilen geführt. Zudem sind die Kosten für elektrische Energie hoch und wirken sich maßgeblich auf die Produktionskosten von Kunststoffbauteilen aus. Diese Umstände betreffen allein in der kunststoffverarbeitenden Industrie in Deutschland ca. 2.900 Betriebe mit ca. 320.000 Beschäftigten.

Zielsetzung

Vor diesem Hintergrund ist es Ziel des Forschungsvorhabens, den Energieeinsatz in der Produktion von Kunststoffbauteilen drastisch, d.h. um mindestens 30%, zu verringern. Dies soll mit der Entwicklung und Bereitstellung von besonders energieeffizienter Werkzeug- und Maschinentechnologie, einem Prozessüberwachungssystem mit Anomalie-Erkennung auf Basis von künstlicher Intelligenz, gezielter Nutzung von Synergien einzelner Teilprozesse, mit Hilfe von wissenschaftlichen Kenntnissen sowie mittels verschiedener organisatorischer Maßnahmen und Entwicklungen erreicht werden.

Der Auftrag von GREAN ist es, ein kombiniertes Modell für die Bewertung des Energieeinsatzes und – parallel dazu – der erbrachten Wertschöpfung zu entwickeln. Dafür werden bestehende Anwenderprozesse systematisch analysiert, in einem Beschreibungsmodell zusammengefasst und anschließend in einem Bewertungs- und Entscheidungsmodell zur gesamtheitlichen Optimierung der Kunststoffproduktion zusammengeführt.

Vorgehensweisen

Mit Hilfe eines neuartigen, im Vorhaben zu entwickelnden Modells sollen der Energieeinsatz, Stoffströme, nachhaltigkeitsbezogene Kenngrößen sowie die Wertschöpfung bei der Produktion von Kunststoffbauteilen miteinander kombiniert und abgebildet werden. Das Modell dient als Grundlage für einen Mess-, Steuer- und Regelkreis auf der Ebene der Unternehmensplanung und -steuerung. Die Reduktion des Energieeinsatzes in der Produktion steht im Fokus. Beispielsweise geht Wertschöpfung verloren, wenn bereits getrocknetes Granulat zurück ins Lager gelangt und dort erneut feucht wird. Erst mit weiterem Energieeinsatz (erneute Trocknung) wird das vorherige Niveau der Wertschöpfung erneut erreicht. Bei verschiedenen Prozessschritten ergeben sich unterschiedliche Werte für den notwendigen Energieeinsatz pro relativer Wertschöpfung (effiziente und ineffiziente Prozesse). Zusätzliche innerbetriebliche und externe Transporte beeinflussen den Energieeinsatz. Die Menge des produzierten Ausschusses sowie die Nutzung von Recyclaten beeinflussen ebenfalls den Energiebedarf und die Wertschöpfung. Die Zusammenhänge sollen in einem neuartigen Modell miteinander verknüpft werden, so dass ineffiziente Prozesse, verlorene Wertschöpfung und Massenströme systematisch aufgespürt und soweit wie möglich vermieden werden können. Somit kann der Energieeinsatz pro hergestelltem Bauteil verringert werden.

Das Vorhaben wird finanziert aus Mittel des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) über den Projektträger Jülich (PTJ) im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms der Bundesregierung.