Der „Earth Overshoot Day“, also der Tag, an dem die Nachfrage der Menschheit nach natürlichen Ressourcen die Regenerationsfähigkeit der Erde übersteigt, hat sich seit seiner ersten Berechnung im Jahr 1970 bereits vom 30. Dezember auf den 28. Juli im Jahr 2022 nach vorne verschoben. Dieser rasant steigende globale Ressourcenverbrauch führt dazu, dass im Jahr 2022 1,75 Erden notwendig gewesen wären, um den globalen Ressourcenverbrauch der Menschheit zu decken. [Glo-22]

Die Kreislaufwirtschaft bietet hierzu einen Lösungsansatz und ist definiert als ein industrielles Modell, das die Produktionsleistung vom Ressourceneinsatz entkoppelt und somit in sich restaurativ und regenerativ ist [EMF‑13]. Zur flächendeckenden und ganzheitlichen Etablierung zirkulärer Wirtschaftsmuster und damit zur Erreichung der Klimaneutralitätsziele der EU bis 2050 bzw. Deutschlands bis 2045 bedarf es in den kommenden Jahren daher vielfältiger Forschung [BDI-21]. Neben der Schaffung notwendiger rechtlicher und regulatorischer Rahmenbedingungen sowie der Entwicklung geeigneter Geschäftsmodelle für die Kreislaufwirtschaft sind insbesondere die Erforschung und die Entwicklung von Technologien notwendig, um die Transformation der linearen Wirtschaft zu einer klimaneutralen Kreislaufwirtschaft wirtschaftlich und in einem industriellen Maßstab zu ermöglichen [BDI-21].

Der Sonderforschungsbereich 1574 „Kreislauffabrik für das ewige Produkt“ adressiert ebendiesen Forschungs- und Innovationsbedarf und zielt darauf ab, den Durchbruch in der Kreislaufproduktion in einem bislang nicht realisierbaren industriellen Maßstab zu ermöglichen. Dabei besteht der Anspruch, dass die entwickelten Lösungen sowohl mit aktuellen als auch mit zukünftig denkbaren Rahmenbedingungen kompatibel sind und somit langfristig und nachhaltig umgesetzt werden können.

Literaturverweise:

Die Erforschung einer solchen integrierten Wertschöpfung in einem wandelbaren, autonomen Produktionssystem geht mit großen Herausforderungen einher und bedarf umfassender wissenschaftlicher Betrachtungen. Die Herausforderungen der Kreislauffabrik hinsichtlich dieser Vision bestehen insbesondere in der Unsicherheit der Gebrauchtprodukte aufgrund individueller und unsicherer Produktzustände. Der Lösungsansatz im Rahmen des SFB-Vorhabens stützt sich daher auf eine hohe Flexibilität, Anpassungsfähigkeit und Autonomie aller Produktionsressourcen auf dem Shopfloor, die sich eigenständig an fortwährend wechselnde Rahmenbedingungen und Herausforderungen anpassen. Hieraus ergibt sich der im SFB-Vorhaben geplante Projektbereich C: Integrierte Wertschöpfung (vgl. Abbildung).

Die Befähigung der lernenden Produktionsressourcen in der Kreislauffabrik erfordert die Erfassung und Interpretation von unsicherheitsbehafteten Objekten und Prozessen. Im Fokus steht dabei die multi-sensorische Wahrnehmung von Produkten und Menschen. Der Mensch spielt daher jederzeit eine zentrale Rolle, da er eine Wissensquelle hinsichtlich ständig neuer Produkte bzw. Produktgenerationen und -varianten sowie für wechselnde Rahmenbedingungen darstellt, die aufgrund der externen Komplexität entstehen. Der Lösungsansatz im Rahmen des SFB-Vorhabens verfolgt somit die multi-sensorische Erfassung und Modellierung der unikalen Produktinstanz sowie der menschlichen Prozessausführung. Hieraus ergibt sich der im SFB-Vorhaben geplante Projektbereich B: Multi-sensorische Wahrnehmung (vgl. Abbildung).

Eine starre A-priori-Planung und -Steuerung der Kreislauffabrik sind aufgrund der vorherrschenden Unsicherheiten nicht geeignet. Stattdessen sind eine robuste und gleichzeitig dynamische Auftragsplanung sowie ein dynamisches Scheduling erforderlich, um eine schnelle Reaktionsfähigkeit der Kreislauffabrik zu gewährleisten. Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs soll die übergeordnete Gestaltung und Steuerung der Kreislauffabrik als Gesamtsystem erforscht werden, woraus sich der geplante Projektbereich A: Produkt-Produktions-CoDesign ergibt (vgl. Abbildung).

Struktur des Sonderforschungsbereichs 1574 Kreislauffabrik für das ewige Produkt [LAN-23].