3Q4U - 3 Questions for you

Kreislaufwirtschaft bedeutet für Unternehmen zunächst, Produkte, Komponenten und Materialien möglichst lange auf einem hohen Wertniveau zu halten. Konkret kann ein Hersteller seine Produkte reparierbar und modular gestalten, sie nach der Nutzung zurücknehmen, ihren individuellen Zustand bewerten und sie anschließend wiederverwenden, aufarbeiten oder modernisieren. Auch einzelne Komponenten können in neue Produktgenerationen integriert werden. Das Recycling sollte möglichst erst dann erfolgen, wenn eine weitere Nutzung technisch oder wirtschaftlich nicht mehr sinnvoll ist.

Für Unternehmen entstehen daraus ökologische und wirtschaftliche Vorteile. Sie benötigen weniger Primärrohstoffe, reduzieren ihre Abhängigkeit von volatilen Rohstoffmärkten und können durch Reparaturen, Upgrades, Rücknahmesysteme oder nutzungsbasierte Angebote neue Geschäftsmodelle und langfristige Kundenbeziehungen entwickeln. Entscheidend ist, Kreislaufwirtschaft nicht nur als nachgelagerte Entsorgungsaufgabe zu betrachten. Sie muss bereits in der Produktentwicklung, der Produktionsplanung und dem Geschäftsmodell verankert werden. Im Sonderforschungsbereich 1574 verfolgen wir deshalb die Vision einer Kreislauffabrik, die Gebrauchtprodukte in aktuelle Produktgenerationen überführt und ihre wertvolle Produktsubstanz möglichst lange erhält.

Eine zentrale Herausforderung ist die industrielle Skalierung. Zurückkehrende Produkte unterscheiden sich hinsichtlich ihres Alters, ihrer Variante, ihrer Nutzungshistorie und ihres Zustands. Unternehmen wissen daher häufig nicht genau, welche Produkte zurückkommen, wann sie verfügbar sind und welche Komponenten sich noch verwenden lassen. Gleichzeitig müssen Rücknahmelogistik, Demontage, Qualitätsprüfung und Wiederaufarbeitung wirtschaftlich mit der Produktion neuer Produkte verbunden werden. Dafür benötigen wir kreislauffähige Produktarchitekturen sowie robuste und flexible Prozesse, mit denen sich die hohe Variantenvielfalt und Unsicherheit bei Rücknahme, Demontage, Prüfung und Aufarbeitung beherrschen lassen. Industrie 4.0-Technologien können aus dieser Unsicherheit eine belastbare Entscheidungsgrundlage machen. Sensorik und Bildverarbeitung erfassen den individuellen Produktzustand. Digitale Produktpässe stellen Informationen zu Materialien, Komponenten und Nutzungshistorien bereit. Digitale Zwillinge und Künstliche Intelligenz unterstützen bei der Bewertung möglicher Aufarbeitungswege. Datenräume vernetzen die beteiligten Unternehmen, während flexible Robotik und adaptive Produktionssteuerungen variierende Produkte bearbeiten können.

Digitalisierung ist dabei jedoch kein Selbstzweck. Die Technologien müssen interoperabel zusammenspielen und einen konkreten wirtschaftlichen und ökologischen Nutzen erzeugen. Entscheidend ist deshalb weniger die Entwicklung immer neuer Einzellösungen als der Aufbau durchgängiger Datenökosysteme, Standards und industriell skalierbarer Gesamtsysteme.

Kleine und mittlere Unternehmen benötigen vor allem praxistaugliche Werkzeuge, mit denen sie geeignete Anwendungsfälle identifizieren und deren Nutzen systematisch bewerten können. Der Einstieg sollte nicht mit einer umfassenden Digitalisierung des gesamten Unternehmens beginnen, sondern mit einer klar abgegrenzten Fragestellung, etwa der digitalen Identifikation zurückgeführter Produkte, der automatisierten Zustandsbewertung oder der Planung von Reparatur und Aufarbeitung.

Hilfreich sind dafür einfach nutzbare Analysewerkzeuge, Reifegradmodelle und Wirtschaftlichkeitsrechner, die zeigen, welche Daten benötigt werden, welche technischen Lösungen geeignet sind und welcher ökologische sowie wirtschaftliche Mehrwert zu erwarten ist. Ergänzend braucht es modulare Softwarebausteine, standardisierte Schnittstellen und Demonstratoren, mit denen Unternehmen Lösungen zunächst an konkreten Produkten und Prozessen erproben können.

Entscheidend ist, dass diese Werkzeuge nicht nur technische Möglichkeiten darstellen, sondern kleine und Mittlere Unternehmen Schritt für Schritt von der Auswahl eines Anwendungsfalls bis zur Umsetzung unterstützen. So können Investitionsrisiken reduziert und Industrie 4.0-Technologien gezielt dort eingesetzt werden, wo sie einen messbaren Beitrag zur zirkulären Wertschöpfung leisten.

Prof. Dr.-Ing. Gisela Lanza ist Mitglied der Institutsleitung des wbk Instituts für Produktionstechnik am KIT, Gründerin des Global Advanced Manufacturing Institute und Mitglied des Forschungsbeirats Industrie 4.0. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen auf Produktionssystemen, globalen Produktionsnetzwerken und Qualitätssicherung.