Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT
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Eine Hand pflanzt Aussaat, Schritt für Schritt Wachstum im einem Garten mit Sonnenschein
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Wie wirkt sich Ihre Produktion auf unsere Umwelt aus?

Anhand der Methodik der Ökobilanzierung finden wir gemeinsam mit Ihnen heraus, wie Sie Ihre Produktion umweltgerecht und wirtschaftlich erfolgreich optimieren können.

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Life Cycle Assessment in der Produktion

In vielen Staaten müssen Unternehmen bereits Vorschriften und Standards folgen, die die Auswirkungen von Produktionsprozessen auf Klima und Umwelt begrenzen. Zahlreiche Branchen haben sich zusätzlich entsprechende Selbstverpflichtungen auferlegt. Ein Life Cycle Assessment (LCA) kann Unternehmen dabei helfen, Handlungsbedarfe aufzudecken und ihre Produktion im Einklang mit den gegebenen Vorschriften zu planen und umzusetzen.

Mit unserem tiefen Prozessverständnis in nahezu allen Bereichen der industriellen Produktion betrachten wir neben dem ökologischen Mehrwert auch den wirtschaftlichen Nutzen – damit die grüne Transformation von Unternehmen keine Worthülse bleibt, sondern die Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig stärken kann.

Unsere technologische Expertise versetzt uns in die Lage, bestehende Produktionsprozesse detailliert mit Blick auf ihre Nachhaltigkeit zu überprüfen und die Praxistauglichkeit technologischer Alternativen anhand umfassender Kennzahlen abzuwägen.

Der Blick auf den Lebenszykus zeigt die Nachhaltigkeit bestehender Produktionsprozesse

Mit der Methodik der Ökobilanzierung untersuchen wir den gesamten Produktionsprozess eines Produkts oder Bauteils. Dabei betrachten wir die Fertigung gründlich und identifizieren Schwachstellen von der Materialbeschaffung über den Rohstoffverbrauch bis hin zu einzelnen Fertigunsgprozessen, die zu unnötigem Energieverbrauch, Ressourcenverschwendung oder Umweltverschmutzung führen können.

Technologische Alternativen durch Life Cycle Assessment aufdecken

Mit einem LCA lassen sich alternative Fertigungsverfahren, Produktionstechnologien und Produktvarianten bewerten. Für ein Produkt oder Bauteil analysieren und vergleichen wir verschiedene Szenarien, um anhand konkreter Produktionsdaten diejenigen auszuwählen, die ökologische und ökonomische Faktoren am besten in Einklang bringen.

Systematisch für Klima und Umwelt: Kennzahlen zur Bewertung der Produktion

Der Druck steigt. International gültige Vorgaben wie Kyoto-Protokoll oder der Pariser Klimavertrag, nationale Klimaschutzgesetze, Anforderungen der Finanzmärkte wie die ESG-Kriterien und nicht zuletzt auch eigene unternehmerische Ziele erfordern es, sich schlau zu machen: Welche Maßnahmen in der Produktion zeigen wirklich die gewünschten Effekte? Wie kann ich wirtschaftlich verträglich umweltschonender produzieren, gesellschaftlichen und sozialen Maßstäben besser entsprechen und den Grundsätzen einer verantwortungsvollen Unternehmensführung treu bleiben? Ein systematisches Vorgehen in vier Schritten, das gemäß DIN ISO 14040 valide Kennzahlen liefert, gewährleistet, dass Sie bei der grünen Transformation die Kontrolle behalten.

Schritt 1: Ziel und Umfang definieren

Die Systemgrenzen und die funktionalen Einheiten eines LCA festzulegen, kann komplex sein. Daher bestimmen wir zunächst gemeinsam mit unseren Industriepartnern das Ziel, den Untersuchungsrahmen und die Referenzeinheiten im Hinblick auf eine standardisierte Methodik zur Ökobilanzierung. Kategorien wie Treibhauspotenzial oder Rohstoffverbrauch fließen in die Bewertung mit ein. Grenzen und Unsicherheiten schätzen wir auf Grundlage langjähriger Erfahrungen in fast allen Bereichen der Produktionstechnik realistisch ab. So gewinnen wir ein gemeinsames Verständnis über die Aussagekraft und Komplexität der Untersuchung.

Schritt 2: Datenbasis schaffen

Je nach Ziel erfordert ein LCA eine Menge genauer und zuverlässiger Daten. Mit unserer vollständig digitalen Dateninfrastruktur greifen wir auf Datenbanken zu, die Hintergrundinformationen liefern. Software wie OpenLCA und GABI unterstützt die Analysen.

Schritt 3: Wechselwirkungen berücksichtigen

Ein LCA macht komplexe Zusammenhänge deutlich: Änderungen in einer Phase der Produktion können Auswirkungen auf alle weiteren Prozesse nach sich ziehen. Die Wechselwirkungen modellieren wir anhand von LCA-Software und Kennzahlen aus der industriellen Produktion.  

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Schritt 4: Maßnahmen ableiten

Die komplexen Zusammenhänge und Kennzahlen bereiten wir verständlich auf und visualisieren die Auswirkungen möglicher Änderungen. Wir definieren Optimierungspotenziale und leiten Maßnahmen ab, die helfen, das Potenzial auszuschöpfen.

LCA umgesetzt: Methodiken und Ergebnisse einer Ökobilanzierung

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CO2-Einsparungen von 20 bis 30 Prozent

Optimierung energieintensiver Prozesse in der Schmiedeindustrie

Unser Projektteam am Fraunhofer IPT hat eine Lebenszyklusanalyse für ein energieintensives Unternehmen aus der Schmiedeindustrie mit einer etablierten Nachhaltigkeitsstrategie durchgeführt. Ziel der Analyse war es, die Umweltauswirkungen der drei Hauptverbraucher in der Produktion gemäß DIN EN ISO 14040 zu quantifizieren. Auf der Grundlage dieser transparenten Quantifizierung sollten wirtschaftliche und ökologische Prozessoptimierungen zur Reduktion der CO2-Emissionen identifiziert werden.

Die Analyse führten wir mit möglichst geringem Aufwand für unseren Industriepartner durch. So gelang es uns, eine kostengünstige und zeiteffiziente Lösung abzuleiten, die ein CO2-Einsparpotenzial von 20 bis 30 Prozent eröffnete.

Methodik

  • Zieldefinition: Festlegung des Untersuchungsrahmens und Definition der Hauptverbraucher in der Produktion sowie deren energieintensivsten Produkte
  • Sachbilanz: Erfassung der Input- und Output-Flüsse der drei Hauptverbraucher in Workshops sowie deren Dokumentation in Flussdiagrammen
  • Wirkungsabschätzung: Quantifizierung der Umweltauswirkungen je Prozessschritt in relevanten Wirkungskategorien
  • Interpretation: Identifikation von Prozessschritten mit relevanten negativen Umweltauswirkungen sowie Ableitung und Priorisierung von Verbesserungsmaßnahmen
  • Roadmap: Planung einer kurzfristigen Umsetzung priorisierter Verbesserungsmaßnahmen

Ergebnis

  • Flussdiagramme für jeden Hauptverbraucher, einschließlich quantifizierter ökologischer Umweltauswirkungen
  • Roadmap mit priorisierten Verbesserungsmaßnahmen – bewertet nach ökonomischen sowie ökologischen Nutzen, Aufwand und Risiko
  • Prognostizierte CO2-Einsparung von 20 bis 30 Prozent nach Umsetzung der Maßnahmen

Emissionen um bis zu 90 Prozent senken

Wirtschaftliche und umweltfreundliche Optimierung der Glasoptikfertigung

Unser Forschungsteam hat ein Verfahren entwickelt, das die CO2-Emissionen in der Glas- und Optikfertigung um bis zu 90 Prozent reduziert. Mit einer systematischen Lebenszyklusanalyse erfassen die Expertinnen und Experten den Energiebedarf und CO2-Ausstoß in jedem Prozessschritt, um gezielte Optimierungen umzusetzen. Der Einsatz digitaler Technologien wie Machine Learning und Simulationen unterstützt Unternehmen dabei, ihre Produktionsprozesse effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten. Dieses Angebot eignet sich besonders für Branchen wie die Optik- und Halbleiterindustrie, die Automobilindustrie und Consumer Electronics.

Methodik

  • Datenerhebung zum Energie- und Ressourcenbedarf entlang der Prozesskette
  • Bestimmung des CO2-Fußabdrucks, des Rohstoffbedarfs, unter anderem im Rahmen der Ökobilanzierung
  • Identifikation von Optimierungs- und Einsparpotenzialen anhand der Ergebnisse
  • Anwendung von Maschinellem Lernen, Simulationen sowie experimentellen Ansätzen zur Entwicklung von optimierten Rohlingen, Werkzeugen und Prozessen
  • Umsetzungsstrategien für die Optimierung einzelner Prozessschritte und der gesamten Produktionsprozesskette

Ergebnis

  • Reduktion von CO2-Emissionen bis zu 90 Prozent während der Fertigung von Glasoptiken durch Prozess- und Prozesskettenoptimierungen

Bis zu 95 Prozent GWP-Einsparung

Nachhaltigkeitsintelligenz und Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie

Im Projekt »SustainIQ« haben Forschende des Fraunhofer IPT die Umweltauswirkungen eines neuen Produktionsprozesses für die Herstellung einer Komponente des Batteriemanagementsystems für Elektrofahrzeuge untersucht. Mit einem neuen Produktionsprozess lassen sich Umweltauswirkungen deutlich reduzieren – beispielsweise das Treibhauspotenzial (GWP) um bis zu 95 Prozent. Mithilfe der LCA und eines Vergleichs der Umweltauswirkungen des neuen Produktionsprozesses mit dem bisherigen Standardprozess haben wir die Ökobilanz gemessen und analysiert.

Methodik

  • Definition der Prozessgrenzen und der funktionalen Einheit
  • Festlegung von Wirkungskategorien für die Bewertung
  • Messung von Material- und Energieverbräuchen eines exemplarischen Prozessablaufs
  • Erstellung einer exemplarischen Prozesskette für den traditionellen Prozess als Referenz

Ergebnis

  • Es ist eine starke Reduktion der Umweltauswirkungen möglich:
    • Bis zu 95 Prozent des GWP (kg CO2 eq.) können eingespart werden.
    • Der Wasserverbrauch und der ökologische Toxizität lassen sich deutlich verringern.

Ökologischer Fußabdruck um 50 Prozent reduziert

Umweltauswirkungen alternativer Herstellungsprozesse in der Luftfahrtindustrie beziffern

Im EU-Projekt »Clean Sky 2« haben Forschende des Fraunhofer IPT die LCA auf Triebwerkskomponenten für die Luftfahrt angewandt und so die Ressourcen- und Energieverbräuche in verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus ermittelt. Nachhaltigkeitsindikatoren von Produktions- und Prozessketten ermöglichen es, die Auswirkungen alternativer Herstellungsprozesse zu beziffern, ihre Effizienz zu bestimmen und den Einsatz von »Green Materials« zu bewerten. Auf Grundlage der Material- und Werkzeugauswahl sowie der Bearbeitungsstrategie können im Fräsprozess bis zu 50 Prozent des ökologischen Fußabdrucks eingespart werden.

Methodik

  • Definition alternativer Prozessketten für Triebwerkskomponenten wie  Integralverdichterrotoren (»Blisks«)
  • Erhebung von Daten zum Energie- und Ressourcenverbrauch entlang der Prozesskette
  • Folgenabschätzung der alternativen Produkte und Prozessrouten

Ergebnis

  • Reduktion des ökologischen Fußabdrucks einschließlich des Kohlenstoff-Fußabdrucks um 30 bis 50 Prozent für Fräsprozesse auf der Grundlage der Materialauswahl, der Bearbeitungsstrategien und der Werkzeugauswahl.

Emissionen von 5G-Anwendungen transparent bewerten

Im EU-Projekt »TARGET-X« untersuchen das Fraunhofer IPT und Partner aus Industrie und Forschung die Nutzung und Weiterentwicklung des Kommunikationsstandards 5G, um die digitale Transformation der Schlüsselindustrien Energie, Bauwesen, Automotive und Produktion zu beschleunigen.

Eines der Projektziele ist ein methodischer Bewertungsrahmen, der die Evaluation 5G-basierter Anwendungsfälle sowohl aus technisch-ökonomischer als auch aus ökologischer Sicht ermöglicht. Dies schafft eine Bewertungsgrundlage für den wirtschaftlichen und nachhaltigen Einsatz von 5G in der der Industrie.

Für die Bewertung der 5G-Anwendungsfälle aus ökologischer Sicht kommt unter anderem die Methode des Life Cycle Assessments zum Einsatz: Umweltauswirkungen, wie der CO2-Ausstoß durch den Energieverbrauch der 5G-Anwendungsfälle können damit abgeschätzt werden.

TARGET-X ist eines von vier europäischen Testbed-Projekten und zielt darauf ab, die Führungsrolle der Industrie in Europa in 5G- und 6G-Technologien und deren Anwendungen zu sichern.

Methodik

  • Definition von Prozessgrenzen und funktionalen Einheiten für 5G-Anwendungsfälle
  • Definition von KVI und Wirkungskategorien zur Bewertung, Identifikation und Erfassung der erforderlichen Daten
  • Übertragung der erfassten Daten über das 5G-Netz
  • Datenvalidierung zur Sicherstellung genauer Berechnungsergebnisse
  • Aufbau eines Datenmodells für die Nachhaltigkeitsanalyse
  • Messung des Material- und Energieverbrauchs für 5G-Anwendungsfälle

Projektziel

  • Konzept und Erprobung eines Bewertungsrahmens für mehr Transparenz über die Umweltauswirkungen industrieller 5G-Anwendungsfälle.

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