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UBA fördert Design für eine Kreislaufwirtschaft

UBA fördert Design für eine Kreislaufwirtschaft Diskussionsrunde auf dem Circular Design Forum 2018 Quelle: IDZ / Kühnapfel Fotografie Dr. Bettina Rechenberg vom UBA beim Grußwort Dr. Bettina Rechenberg leitet den UBA-Fachbereich III „Nachhaltige Produktion und Produkte, Kreislaufwirtschaft“ Quelle: IDZ / Kühnapfel Fotografie Dr. Bettina Rechenberg leitet den UBA-Fachbereich III „Nachhaltige Produktion und Produkte, Kreislaufwirtschaft“ Materialien im Kreislauf zu führen und gar nicht erst zu Abfall werden zu lassen klappt nur, wenn es beim Produktdesign gleich mitgedacht wird. Welche Möglichkeiten Ecodesign bietet, war Thema des „Circular Design Forums“ in Berlin, auf dem auch Ergebnisse des Projektes „EcoDesign Circle“ vorgestellt wurden, bei dem das UBA federführend ist. Dokumentation und weitere Materialien sind nun online. Materialien in steten Kreisläufen zu führen und Abfälle erst gar nicht entstehen zu lassen, das sind zwei wesentliche Aspekte einer idealen Kreislaufwirtschaft. Design kann als das Herz einer Kreislaufwirtschaft betrachtet werden. Denn das Ziel von Kreisläufen ist es, den Wert von Produkten, ihrer Komponenten und Materialien zu erhalten. Und genau dazu soll Design beitragen: Produkte und Materialien so lang wie möglich nutzen zu können. Designzentren und das ⁠ UBA ⁠ unterstützen kreislauffähiges Design Um Design für eine Kreislaufwirtschaft zu fördern, arbeiten seit 2016 sechs Designzentren aus dem Ostseeraum mit dem Umweltbundesamt als federführendem Partner zusammen. Das dreijährige EU-Interreg-Projekt „EcoDesign Circle“ will durch seine erarbeiteten Bildungs-, Beratungs- und Vernetzungsangebote Ecodesign-Kompetenzen von und zwischen Designzentren, (Produkt)Designerinnen und -designern, Unternehmen und Lehrenden stärken. „Circular Design Forum“ als Plattform für internationale Vernetzung und Austausch Eine Gelegenheit für mehr Austausch im internationalen Rahmen bot das „Circular Design Forum“ im Sommer 2018. Vorträge, Panels und Workshops gewährten über 200 Teilnehmenden aus 21 Ländern Einblicke in nachhaltige Gestaltungsansätze, zukunftsweisende Geschäftsmodelle und politische Rahmenbedingungen. Vorgestellte Themenfelder wie Bionik, Materialinnovation, Mode sowie gesellschaftliche Denk- und Handlungsweisen umrissen sowohl Umsetzungsmöglichkeiten als auch Grenzen einer Kreislaufwirtschaft. Organisiert wurde diese internationale Konferenz vom Internationalen Design Zentrum Berlin unter Mitarbeit aller „EcoDesign-Circle"‘-Partner in Berlin. Die filmische Dokumentation der während der Konferenz angebotenen Vorträge und Panel-Diskussionen und die finalen Projektergebnisse sind jetzt online einsehbar. Neue Weiterbildungs- und Beratungsformate für Unternehmen Im Mittelpunkt des „Circular Design Forums“ standen die Projektergebnisse von „EcoDesign Circle“. So konnten Besucherinnen und Besucher die Lernfabrik Ecodesign testen: ein vom Fraunhofer IZM im Auftrag des Umweltbundesamtes konzipiertes Training, das Methoden des „design thinking“ mit ⁠ Nachhaltigkeit ⁠ verbindet. Was die Lernfabrik spielerisch erprobt, ist mit den vom Design Forum Finnland und dem estnischen Designzentrum erarbeiteten Ecodesign Audits und Sprints in Nordeuropa in die Praxis umgesetzt worden: Sechs kleine und mittlere Unternehmen haben gemeinsam mit jeweils einer Designagentur sowie einer Expertin für Kreislaufwirtschaft nachhaltigere Produktalternativen oder Dienstleistungsangebote entwickelt. Die überzeugendsten Alternativen sollen in den Betrieben jetzt realisiert werden und weniger umweltfreundliche und ungenügend kreislauffähige Varianten ersetzen. Freigeschaltet wurde während des „Circular Design Forums“ die Webplattform Sustainability Guide , die Unternehmen und Designerinnen und Designern einen Einstieg in kreislauffähige Gestaltung erleichtern möchte und überzeugende und aktuelle Praxisbeispiele aus dem Ostseeraum in Form von Kurzfilmen integriert.

INFORM: Integriertes Flussauenmodell Version 3.0 (Integrated Floodplain Response Model)

Das integrierte Flussauenmodell INFORM in der Version 2.0 wurde im Jahre 2003 vorgestellt [Fuchs et al., 2003] und ist seitdem in der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) im Einsatz. Es vereint in sich Regelsätze und Simulationsmodelle für die unterschiedlichsten Fragestellungen bezüglich Abiotik und Biotik (zusammengefasst bezeichnet als Ökologie) der Flüsse und Flussauen. Im Laufe der Entwicklung und Anwendung des Systems wurden die Ansprüche der Nutzer und Anforderungen der Wissenschaft komplexer. Die Grundlagen der ökologischen Flussauenmodellierung und die Modellgrundlagen von INFORM 2.0 sind in der Mitteilung Nr. 25 der Bundesanstalt für Gewässerkunde vom Mai 2003 ausführlich beschrieben worden. Mit dem vorliegenden Bericht wird die Weiterentwicklung zur Version 3 vorgestellt. INFORM betrachtet ökologische Zusammenhänge in der Flussaue. In der Modellierung wird der Wirkungspfad Abfluss -> Flusswasser -> Grundwasser -> Boden -> Biotik verfolgt und bewertet. Der Modellablauf folgt dabei der Vorstellung, dass neben der Nutzung der Faktor Flusswasserstand und seine Dynamik für das Ökosystem Fluss und Aue von entscheidender Bedeutung ist und das Vorkommen von Pflanzen und Tieren sowie die Artenzusammensetzung ihrer Lebensgemeinschaften (Vegetation und Fauna) stark beeinflusst. INFORM bereitet ökologisch relevante Daten einer Flussaue zu planungs- und entscheidungserheblichen Ergebnissen auf. Damit ist es als Planungsinstrument in der ökologischen Modellierung für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung einsetzbar.

Ökologische Modellierungen für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung - Das integrierte Flussauenmodell INFORM in seiner neuesten Fassung (Version 3)

Das integrierte Flussauenmodell INFORM in der Version 2.0 wurde im Jahre 2003 vorgestellt [Fuchs et al., 2003] und ist seitdem in der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) im Einsatz. Es vereint in sich Regelsätze und Simulationsmodelle für die unterschiedlichsten Fragestellungen bezüglich Abiotik und Biotik (zusammengefasst bezeichnet als Ökologie) der Flüsse und Flussauen. Im Laufe der Entwicklung und Anwendung des Systems wurden die Ansprüche der Nutzer und Anforderungen der Wissenschaft komplexer. Die Grundlagen der ökologischen Flussauenmodellierung und die Modellgrundlagen von INFORM 2.0 sind in der Mitteilung Nr. 25 der Bundesanstalt für Gewässerkunde vom Mai 2003 ausführlich beschrieben worden. Mit dem vorliegenden Bericht wird die Weiterentwicklung zur Version 3 vorgestellt. INFORM betrachtet ökologische Zusammenhänge in der Flussaue. In der Modellierung wird der Wirkungspfad Abfluss -> Flusswasser -> Grundwasser -> Boden -> Biotik verfolgt und bewertet. Der Modellablauf folgt dabei der Vorstellung, dass neben der Nutzung der Faktor Flusswasserstand und seine Dynamik für das Ökosystem Fluss und Aue von entscheidender Bedeutung ist und das Vorkommen von Pflanzen und Tieren sowie die Artenzusammensetzung ihrer Lebensgemeinschaften (Vegetation und Fauna) stark beeinflusst. INFORM bereitet ökologisch relevante Daten einer Flussaue zu planungs- und entscheidungserheblichen Ergebnissen auf. Damit ist es als Planungsinstrument in der ökologischen Modellierung für die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung einsetzbar.

Kurzanalyse Nr. 19: Ressourceneffizienz durch Bionik

Bionik verbindet in interdisziplinärer Zusammenarbeit Biologie und Technik. Sie ist eine Querschnittsdisziplin, die nicht auf eine Forschungsrichtung oder industrielle Branche beschränkt ist. Ziel der Bionik ist es, durch Abstraktion, Übertragung und Anwendung von Erkenntnissen, die an biologischen Vorbildern gewonnen werden, technische Fragestellungen zu lösen. Ihre Anwendung im Produktentwicklungsprozess als Innovationsmethode ermöglicht innovative technische Lösungen. Diese können Unternehmen Wettbewerbsvorteile verschaffen.

Bionik

Ein Lernangebot für Kinder. Wie wir die besten Erfindungen der Natur kopieren Schmuckhornfrösche können mit ihrer klebrigen Zunge Tiere einfangen, die schwerer sind als sie selbst. Solche Super-Kleber könnten wir auch gut gebrauchen. Schuhe, die man ohne Schnürsenkel schließen kann, Hausfassaden, die nicht schmutzig werden und Klebebänder, die sich ohne Rückstände ablösen lassen - das alles sind tolle Erfindungen der Neuzeit, die uns das Leben leichter machen. Stopp, Moment - der Neuzeit? Denkste! Die Vorbilder für diese Erfindungen gibt es schon seit Ewigkeiten - nämlich in der Natur. Dort lagen sie offen vor unseren Augen, aber niemand hat richtig hingeguckt. Erst seit es die "Bionik" gibt, machen wir uns die besten Erfindungen der Natur systematisch zunutze.

Eure Beiträge

Ein Lernangebot für Kinder. Diese Ideen der Natur findet ihr genial Dieses Bild hat uns Valerye Luise (10) aus Bad Bodenteich geschickt! Erik (7) aus Regelsweiler findet Spinnen genial, weil ihre Spinnenfäden so stabil sind und sie nicht daran kleben bleiben. Danielle (8) aus Weißach im Tal findet den Lotuseffekt genial, weil Flüssigkeiten einfach abperlen und keine Rückstände hinterlassen. Dazu schreibt Lina aus Hammerstein: Hallo Naturdetektive!!!! Ich heiße Lina und bin fast 13 Jahre alt. Ich finde die Lotusblume und ihren Effekt mit dem Wasser sehr toll. Dieses Thema haben wir in der Schule durchgenommen und ich finde, so etwas sollten wir Menschen auch für unsere Kleidung erfinden. Auch Seerosen haben so einen Effekt. Sie haben eine Wachsschicht auf ihren Blättern. Doch nicht nur diese Pflanzen haben solche Effekte. In der Natur haben auch andere Pflanzen diesen Trick. Doch leider weiß ich nicht, wie sie alle heißen. Marina (9) aus Melle findet die Libellenflügel genial und wie die Libelle damit fliegt. Stefanie (12) aus Trier mag Bienen, weil sie das Leben von einer Blüte zur nächsten bringen können. Benedikt (8) aus Herzogenaurach schreibt, dass er den Klettverschluss genial findet, weil er ihm das Schuhebinden erspart. Clara (13) aus Ostfildern schreibt: Liebes naturdetektive-Team, Fledermäuse sind nachtaktive Tiere. Sie können sich aber trotzdem orientieren. Die Fledemaus gibt Ultraschallwellen von sich (das sind Geräusche, die so hoch sind, dass unser Ohr sie nicht hört). Wenn die Ultraschallwellen auf einen Gegenstand treffen, werden sie reflektiert (also zurück geworfen). Die Fledermaus hört das Echo, weil sie sehr gute Ohren hat und weiß durch das Echo, welche Form der Gegenstand hat und wie weit er weg ist. Mich fasziniert, dass sich Fledermäuse nur mit Hilfe ihrer Ohren so gut im dunkeln orientieren können, ich würde das nicht schaffen. Der Vorgang klingt wie der Vorgang in einem neu entwickelten elektrischen Gerät, aber es ist eine alte Erfindung der Natur. Kaum zu glauben! Maximilian (6) aus Beverstedt begeistert sich für Schlangen: Ich finde Schlangen total interessant! Besonders beeindruckend ist für mich, dass viele Schlangen Gift produzieren können. Damit können sie sich verteidigen und Beute machen, obwohl sie gar keine Arme, Beine oder Flossen haben. Robert (13) aus Salgen findet es genial, dass alle Flüsse zurück ins Meer fließen und Phillipp (14) aus Contwig schreibt: Ich finde die Erfindung toll, wie der Wüstenkäfer Wasser sammelt. Er hat Rillen und Buckel in seinen Flügeln. Weht in der Namib-Wüste ein feuchter Wind, neigt er dem Wind seinen Rücken entgegen. Dann verfangen sich kleinste Nebeltröpfchen in den Flügeln , die zu immer größeren Tropfen werden und dann durch Rinnen zum Mund des Käfers rollen. Zurück zur "Bionik"

Sonstiges

Ein Lernangebot für Kinder. Anpassung im Tierreich Bionik Blinde Passagiere Carl von Linné Geheimnisse der Natur Geocaching Gut für`s Klima: Energie aus der Natur Landwirtschaft Landwirtschaft ganz nah: Auf dem Biohof Landwirtschaft ganz nah: Beim Milchbauern Landwirtschaft ganz nah: Beim Ackerbauern Mimikry und Mimese Mimikry Müll Nachtaktive Tiere Natur und Sport Rekorde im Tierreich Schlafwandeln Tiere? Sexualdimorphismus Tarnung - unsichtbare kleine Tiere Tiere auf Wanderschaft Frag Konstantin Tierfarben Tierfotograf im Großstadt-Dschungel Tierforschung Tierforscher im Portrait - Norbert Tenten Tierforscher im Portrait - Cornelia Jaspers Tierforscher im Portrait - Timm Reinhardt Tierforscher im Portrait - Jörg Melzheimer Mitmachen: Werde selbst zum Tierforscher! Tierkinder Besondere Tierkinder Tiersprache Tierbauten Für immer treu Tierische Schlafmützen Urviecher - bis heute quietschlebendig

Bionik für die Windenergie Bionik für die Windenergie

Ein bekanntes Beispiel der Bionik ist der sogenannte Haifischhauteffekt. Hierbei handelt sich um einen physikalischen Vorgang, der sich -inspiriert durch die Struktur von an eben jener Fischhaut - an einer fluidüberströmten, definiert strukturierten Oberfläche einstellt. Durch feine Rillen bilden sich an derart ausgebildeten Flächen winzige Verwirbelungen, die zu einer deutlichen Reduzierung des Strömungswiderstandes beitragen. Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen ist es einer Forschergruppe nun gelungen, ein Lacksystem zu entwickeln, das die Effekte der Haifischhaut auf beliebige Objekte anwendbar macht. Zusammen mit der Muehlhan AG wurden die mit dem Speziallack beschichteten Rotoren einer Windkraftanlage im Modellmaßstab bereits erfolgreich getestet. Als Ergebnis konnten die Forscher eine Ertragssteigerung von 5 bis 6 Prozent pro Jahr feststellen. Diese Ertragssteigerung geht mit einer Verringerung der Geräuschentwicklung einher und kann ohne größere technische Maßnahmen treffen zu müssen auf jede Windkraftanlage übertragen werden. Die vielversprechenden Ergebnisse ermutigten die Beteiligten, eine Ausweitung der Versuchsreihen zu starten. Zusammen mit einem Kooperationspartner soll die kommerzielle Nutzung der sogenannten Riblet-Beschichtung und deren Potenzial nun in einem Feldversuch erprobt werden.

#Earthday 2022: Die Natur zum Vorbild - Mit Bionik zu mehr Ressourceneffizienz

© VDI ZRE Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft stehen mit Blick auf den zukünftigen Umgang mit globalen Umweltkrisen mehr denn je im Fokus gesellschaftlicher, politischer und wirtschaftlicher Erwägungen. Diese Entwicklung trifft auch seitens Wissenschaft und Forschung auf Zustimmung. Nicht zuletzt, weil sich Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft in ihren Prinzipien auch an der Natur selbst orientieren – und so für eine nachhaltigere Produktionsweise unter Rückgriff auf innovative Technologien stehen. Sich die Natur zum Vorbild zu nehmen ist im industriellen Kontext kein gänzlich neuer Ansatz. Vielmehr liegt hierin bereits die interdisziplinäre Leitidee der Bionik verankert: Phänomene der Natur in die Technik übertragen. So geht es in der Bionik grundlegend um die Identifikation von Bauweisen und Funktionsprinzipien biologischer Vorbilder, um auf dieser Basis neue technische Lösungen und Innovationen zu entwickeln. Ressourceneffizienz ist allerdings nur in wenigen Fällen ein prioritäres Ziel von Unternehmen, wenn sie auf Bionik in ihren Entwicklungsprozessen setzen. Wenn Bionik auf Leichtbau trifft Dabei bietet eine ressourceneffiziente Fertigung unter Einbezug von bionischen Methoden in Produktions- und Innovationsprozesse gerade für kleine und mittlere Unternehmen erhebliche Einsparpotenziale – auch und vor allem im Zusammenspiel mit Leichtbautechnologien. Die Schnittmengen beider Prinzipien lassen sich dabei leicht identifizieren: Beide Konzepte umfassen mehr als die bloße Gestaltoptimierung von Produkten, beide setzen bereits bei der Produktentwicklung an und sowohl Bionik als auch Leichtbau können zur Energie- und Materialeffizienz beitragen. Es ist daher auch nicht weiter verwunderlich, dass bionisch optimierte Leichtbaustrukturen aus der heutigen industriellen Fertigung nicht mehr wegzudenken sind. Um u. a. die vielfältigen Ressourceneffizienzpotenziale von Bionik in der Fertigung weiter in den Fokus von KMU zu rücken, greifen sowohl die Kurzanalyse Nr. 19 „Ressourceneffizienz durch Bionik“ als auch der Technologiefilm „ Bionische Wölbstrukturen – Die Natur als Vorbild für Ressourceneffizienz “ des VDI Zentrums Ressourceneffizienz das Thema umfassend und informativ auf. Im Zuge des Films werden dabei u. a. die Besonderheiten hexagonaler Wölbstrukturen, wie sie in der Natur u. a. bei Schildkrötenpanzern oder Bienenwaben zu finden sind, für die Industrie herausgestellt. Die daraus resultierende Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten für wölbstrukturierte Materialien und Produkte ist dabei ebenso vielfältig wie die Einsparpotenziale, die sich für Betriebe mit Blick auf den Ressourceneinsatz ergeben. Eine Win-Win-Situation für Unternehmen und Umwelt. Weiterführende Informationen des VDI ZRE: Zum Leitfaden Ressourceneffizienz Zu den Kurzanalysen des VDI ZRE Zu den (Technologie-)Filmen des VDI ZRE auf YouTube

Teilvorhaben: Entwicklung einer kostengünstigen Laser Powder Bed Fusion Maschine

Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung einer kostengünstigen Laser Powder Bed Fusion Maschine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von LMI - Laser Melting Innovations GmbH durchgeführt. Da für Errichtung und Betreiben von Gebäuden rd. 40% des jährlichen Weltenergieverbrauchs verwendet werden, liegt in der energieeffizienten Konzeption und Unterhaltung von Bauwerken einer der wirksamsten Hebel zur Schaffung nachhaltiger Lebensbedingungen. Gleichwohl dürfen die energetischen Aspekte nicht isoliert betrachtet werden. Vielmehr wird die Integration in neue Gebäudekonzepte erforderlich, die architektonisch-planerische Ansätze infolge einer kulturell-demografisch veränderten Gesellschaft berücksichtigen, die neue hochleistungsfähige Werkstoffe einbeziehen sowie die Potentiale moderner Gebäudetechnik und neuer Tragwerkskonzepte ausnutzen, um erstmals ganzheitliche, umfassende und realisierbare Lösungen für nachhaltige Gebäude der Zukunft anzubieten. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger Verbindungstechniken im Bauwesen mit Hilfe des Additive Manufacturing (AM) für Bestands- und Neubauten unter der Verwendung recycelter Werkstoffe zur Einsparung von CO2 bei gleichzeitig gesteigerten architektonischen Gestaltungsfreiräumen. Zur Umsetzung werden während des Projektes die vier Aspekte 1) Entwicklung adaptiver und flexibler Tragstrukturen, 2) Ressourcenschonung durch Baustoff-Recycling sowie Wiederverwendbarkeit und Leichtbau, 3) Energieeffizienz durch die Vermeidung von Wärmebrücken durch bionische Strukturen, 4) Individualisierung durch den Einsatz von AM und Bionik adressiert. Die Laser Melting Innovations GmbH und Co. KG ist hat in der Vergangenheit eine Low Cost Laser Powder Bed Fusion - Maschine (LPBF-Maschine) entwickelt, die speziell für kmU und Hochschulen konzipiert wurde. In diesem Projekt soll eine LPBF-Maschine entwickelt werden, die sowohl kostengünstig als auch speziell für die Anforderungen im Bauwesen angepasst ist.

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