Die Chance für eine nachhaltige Produktentwicklung

Jedes Jahr werden mehr als 79 Millionen Kraftfahrzeuge, 4 Milliarden Zahnbürsten und 23 Milliarden Paar Turnschuhe hergestellt. Anderthalb Milliarden Telefone, 340 Millionen PCs, rund 8 Milliarden Kleiderbügel und 210 Millionen Fernsehgeräte werden verkauft.

In den letzten 50 Jahren hat sich der weltweite Verbrauch von Materialien fast vervierfacht.

Dies schafft ein interessantes Paradoxon. Wir sind auf Produkte angewiesen wie nie zuvor, und sie werden oft in größeren Mengen als je zuvor hergestellt. Unsere Abhängigkeit von diesen Alltagsprodukten bedroht jedoch unsere Fähigkeit, weiterhin auf diesem Planeten zu leben.

Man schätzt, dass 80 Prozent aller produktbezogenen Umweltauswirkungen in der Entwurfsphase eines Produkts festgelegt werden. Stellen Sie sich das vor: Bevor ein Produkt in die Hände der Verbraucher gelangt, sind die meisten seiner Auswirkungen auf die Erde bereits entschieden. Der Schaden ist bereits angerichtet.

Was wäre also, wenn wir die Art und Weise, wie wir Produkte herstellen, grundlegend - und radikal - ändern würden, um die Auswirkungen von Produkten zu minimieren?

Entscheidungen wie die, aus welchen Materialien das Produkt hergestellt wird, woher diese Materialien bezogen werden und wie das Produkt versandt und verpackt wird, haben einen großen Einfluss auf den letztendlichen CO2-Fußabdruck des Produkts im Laufe seiner Nutzungsdauer. Es gibt Hunderte von anderen potenziellen Design- und Entwicklungsentscheidungen, die sich auch auf die nachgelagerten Bereiche auswirken können.

Warum ist das wichtig? Schätzungen zufolge sind die Produktion und Nutzung von Haushaltswaren und -Dienstleistungen für 60% der weltweiten Treibhausgasemissionen verantwortlich. Wenn die Nachhaltigkeit bei Design- und Entwicklungsentscheidungen stärker berücksichtigt wird, könnte dies die Gesamtumweltauswirkungen dieser Produkte erheblich verringern.

Vor dem Hintergrund des sich rasant beschleunigenden Klimawandels stellte Catherine Kniker, Chief Strategy and Sustainability Officer von PTC, auf der Women in Tech Boston 2022 diese Chance für eine nachhaltige Entwicklung als eine der positiven Möglichkeiten vor, wie Technologie eine Rolle bei der Bekämpfung des Klimawandels spielen kann.

Sie bezeichnete den Klimawandel als die "größte Herausforderung, der sich die Menschheit jemals stellen wird", und vermittelte eine Botschaft der Hoffnung und der Möglichkeit zum Handeln.

"Wir alle in diesem Raum, die wir durch unsere Wertschätzung für die Technologie und ihre positiven Auswirkungen auf die Welt zusammengebracht wurden, haben eine wichtige Rolle zu spielen. Die Technologie in ihren vielen verschiedenen Formen wird im Mittelpunkt der Wege stehen, die wir zur Bewältigung dieser Herausforderung beschreiten", sagte sie.

Kniker führte weiter aus, dass Frauen in der Technologiebranche viele Möglichkeiten haben, um den Klimawandel zu bekämpfen: Energieerzeugung, Transport, Landwirtschaft, Infrastruktur, aber sie betonte auch, dass Technologie oft das Mittel zum Fortschritt ist. Sei es die Entwicklung innovativer Klimatechnologie, der Umstieg auf Elektrofahrzeuge für den Geschäftsbetrieb oder der Einsatz verbesserter Werkzeuge für Produktdesign und -entwicklung.

"Es besteht eine große Chance für Unternehmen, die Art und Weise, wie sie ihre Produkte entwerfen, zu überdenken. Ein stärkerer Fokus auf modulares Design. Ein größerer Schwerpunkt auf die Recyclingfähigkeit von Produkten. Eine höhere Priorität bei der Entwicklung für Demontage, Wiederverwendbarkeit und Wiederherstellung", sagte Kniker.

Mit anderen Worten: Um den Klimawandel zu bekämpfen, müssen die Hersteller damit beginnen, die Nachhaltigkeit über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zu berücksichtigen - vom Entwurf über die Herstellung und den Service bis zum Ende der Lebensdauer.

Es gibt bereits Technologien, die einen Großteil dieser Arbeit erledigen. Die Software von PTC kann zur Unterstützung einer nachhaltigeren Konstruktion, Fertigung und eines nachhaltigeren Kundendienstes eingesetzt werden. Ein paar Beispiele:

• Die CAD-Technologie hilft Cummins dabei, neue Produktdesigns für die Umwelt zu optimieren, indem generative Designs verwendet werden, um den Materialverbrauch zu reduzieren.
• Das Produktlebenszyklusmanagement (PLM) hilft Unternehmen wie Vestas, Bosch und ZF, ihre Nachhaltigkeitsinitiativen zu informieren und zu validieren und gleichzeitig die Vorteile der unternehmensweiten Zusammenarbeit zu fördern.
• Das Internet der Dinge (IoT) hilft Vattenfall bei der Optimierung der Anlagennutzung durch geringere Ausfallzeiten und weniger Energieverbrauch, während gleichzeitig ein nachhaltiger Service für die Kunden sichergestellt wird.
• Augmented Reality (AR) hilft e.GO beim Bau erschwinglicher Elektroautos mit 3D-Montage- und Qualitätsprüfungsanweisungen.
• Das Service Lifecycle Management (SLM) optimiert den Bestand innerhalb der Service-Lieferkette und gibt Empfehlungen, wann Teile zwischen den einzelnen Ebenen und Vertriebszentren ausgetauscht werden sollten, um die Betriebszeit und Bereitschaft der Geräte zu maximieren.

Nachhaltige Produktentwicklung neu denken

Wenn man über nachhaltige Produktentwicklung spricht, wird man wahrscheinlich auf das Konzept der Kreislaufwirtschaft stoßen. In einer Kreislaufwirtschaft werden Produkte für die Wiederverwendung, Reparatur und/oder Wiederherstellung konzipiert, anstatt für einen eher linearen Produktlebenszyklus konzipiert zu sein. In einer Kreislaufwirtschaft ist Recycling eine Maßnahme der letzten Instanz.

Die Hersteller von heute befinden sich in einer einzigartigen Position, wenn es darum geht, Nachhaltigkeit, Ökodesign und Kreislaufwirtschaft in den Vordergrund zu stellen. Tatsächlich gibt es immer mehr Erwartungen und Anforderungen an Unternehmen, genau das zu tun. Unabhängig davon, ob der Druck von staatlichen Vorschriften, Investoren, Kunden oder Mitarbeitern ausgeht, gibt es für Unternehmen mehr Anreize als je zuvor, ihren CO2-Fußabdruck während des gesamten Produktlebenszyklus zu verringern.

Die gute Nachricht ist, dass es jetzt ausgefeiltere Werkzeuge gibt, die Unternehmen bei diesen Bemühungen unterstützen. Das generative Design nutzt künstliche Intelligenz, um den Konstrukteuren zu helfen, innerhalb der Anforderungsgrenzen schneller zu Innovationen zu gelangen, wodurch das Gewicht der Konstruktionen und der Materialverbrauch insgesamt gesenkt werden können. Simulationen ermöglichen es Ingenieuren, Produkte ohne physische Prototypen zu entwerfen (und unter Belastung zu testen). Mit der Stücklistenverwaltung in PLM-Systemen können Hersteller diese Produktdaten nutzen, um nachhaltige Prozesse zu automatisieren und zu standardisieren und Einblicke in Echtzeit zu erhalten.

Die Umstellung auf elektrisch betriebene Fahrzeuge (für private und gewerbliche Zwecke) ist bekannt, aber die Hersteller könnten die Emissionen auch senken, indem sie das Gewicht der Materialien berücksichtigen, aus denen einige der größten Verursacher von Treibhausgasen hergestellt werden: Autos, Boote, Busse, Flugzeuge, Baumaschinen und mehr. Dies ist in mehrfacher Hinsicht nachhaltiger: weniger Materialverbrauch bei der Herstellung, weniger Kraftstoffverbrauch (beim Transport und im täglichen Gebrauch), weniger Emissionen und so weiter.

Pläne in die Tat umsetzen

Engagierte Menschen in Unternehmen aller Größenordnungen sind führend in den Bemühungen um nachhaltige Innovation. Viele von ihnen haben ehrgeizige Pläne, um ihren Beitrag zu dieser wichtigen globalen Aufgabe zu leisten.

Einer von ihnen ist Cummins. Der größte unabhängige Anbieter von Dieselmotoren hat eine ehrgeizige Nachhaltigkeitsinitiative mit dem Namen "Planet 2050" ins Leben gerufen, die quantifizierbare Treibhausgasreduzierungs- und Nachhaltigkeitsziele für die Jahre 2030, 2040 und 2050 umfasst. Auf dem Fahrplan für 2030 steht das Ziel, einen kreislauforientierten Lebenszyklusplan für jedes Motorenteil zu erstellen, das Cummins entwickelt und herstellt.

"Das ist Design für Nachhaltigkeit in Aktion. Das ist Design mit Blick auf die Kreislaufwirtschaft", sagte Kniker und merkte an, dass es inspirierend war, mit dem Cummins-Ingenieurteam zu arbeiten, weil es mit Leidenschaft an einer Lösung für die globale Herausforderung mitwirkt.

"Die Unternehmen haben die Möglichkeit, über die Beziehung zwischen Lieferant und Kunde hinauszugehen und sich gegenseitig als echte Partner zu betrachten", sagte Kniker. "Eine für beide Seiten vorteilhafte Dynamik, die besser in einer größeren Aufgabe verankert ist. Und wenn wir in Zukunft über diese Beziehungen nachdenken, werden wir diejenigen bevorzugen, die diesem Thema den gleichen Stellenwert einräumen."

Wenn Leidenschaft mit Innovation kombiniert wird, können wir die Probleme, mit denen wir konfrontiert sind, besser angehen - selbst so große und beängstigende Probleme wie den Klimawandel. Viele der Instrumente, die notwendig sind, um den Klimawandel zu stoppen, sind bereits fertig und verfügbar. Es braucht jedoch Unternehmen und Menschen, die bereit und willens sind, sie zu nutzen, um eine nachhaltigere Zukunft zu erreichen.