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Digitale Methoden für die Produktentwicklung und zirkuläre Produktion nachhaltiger Leichtbaustrukturen

Zirkuläres, digitalisiertes Kunstrasen-System mit integraler Bewirtschaftung des anthropogenen Materiallagers aus multimateriellem Kunstrasen, TP: Gewebeentwicklung

Hocheffizientes Recycling von Li-Ionen Aktivmaterialien aus Rund- und Knopfzellen

UBA-Studie empfiehlt Ökodesign-Anforderungen für Textilien

<p> <p>Für den europäischen Markt sind erstmals verbindliche Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Textilien geplant. Grundlage ist die 2024 in Kraft getretene EU-Ökodesign-Verordnung. Eine UBA-Studie hat fünf mögliche Aspekte identifiziert, für die Vorgaben gemacht werden könnten, und über die Verbraucher*innen in einem neuen Label am Produkt und einem Digitalen Produktpass informiert werden sollten.</p> </p><p>Für den europäischen Markt sind erstmals verbindliche Anforderungen an die Nachhaltigkeit von Textilien geplant. Grundlage ist die 2024 in Kraft getretene EU-Ökodesign-Verordnung. Eine UBA-Studie hat fünf mögliche Aspekte identifiziert, für die Vorgaben gemacht werden könnten, und über die Verbraucher*innen in einem neuen Label am Produkt und einem Digitalen Produktpass informiert werden sollten.</p><p> Die neue EU-Ökodesign-Verordnung: eine Chance für nachhaltige Textilien <p>Die im Jahr 2024 in Kraft getretene <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=OJ:L_202401781">Ökodesign-Verordnung (EU) 2024/1781</a> zur Schaffung eines Rahmens für die Festlegung von Ökodesign-Anforderungen für nachhaltige Produkte (engl. Ecodesign for Sustainable Products Regulation, ESPR) macht es möglich, erstmals verbindliche Vorgaben für Textilprodukte zu entwickeln. Ziel ist es, dass nachhaltige Textilprodukte zum Standard in der EU werden. Die zu entwickelnden Ökodesign-Anforderungen für Textilien sind auch Teil der <a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/HTML/?uri=CELEX:52022DC0141">EU-Strategie für nachhaltige und kreislauffähige Textilien</a>.&nbsp;</p> <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/uba">UBA</a>-Studie untersucht mögliche Anforderungen <p>Die im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA) durchgeführte <a href="https://www.umweltbundesamt.de/publikationen/ecodesign-for-sustainable-products-regulation">Studie <em>“Ecodesign for Sustainable Products Regulation: requirements for the ecodesign of textiles and the possible transfer to an ecodesign label“</em> </a>unterstützt den europäischen Prozess aus deutscher Perspektive und liefert wissenschaftlich fundierte Vorschläge für mögliche Ökodesign-Anforderungen an Textilprodukte. Ziel war es, konkrete Anforderungen und Informationspflichten für Textilien abzuleiten. Ein weiterer Schwerpunkt lag darauf, wie diese erarbeiteten Anforderungen in ein Label überführt werden könnten und damit für Verbraucher*innen sichtbar gemacht werden können.&nbsp;</p> Fünf Aspekte sind für ein nachhaltiges Textilprodukt essenziell <p>Die Studie hat <strong>fünf mögliche Produktaspekte</strong> identifiziert, die prioritär für die <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/nachhaltigkeit">Nachhaltigkeit</a> eines Textilprodukts sind: Haltbarkeit, Reparierbarkeit, Recyclingfähigkeit, Rezyklatanteil und besorgniserregende Stoffe. Mittels Literaturrecherche, Expertenbefragung, Marktanalyse und <a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/stakeholder">Stakeholder</a>-Workshops wurden mögliche Anforderungen für drei am Markt relevante Produktbeispiele – T-Shirts, Jeans und Funktionsjacken – abgeleitet. Dabei wurden Leistungsanforderungen, die zwingend eingehalten werden müssen, und Informationsanforderungen, die deklariert werden müssen, unterschieden.</p> <p>Die Studie identifizierte <strong>Haltbarkeit</strong> als das zentrale Kriterium für die Umweltverträglichkeit von Kleidung. Für die untersuchten Produktbeispiele wurden konkrete und messbare Anforderungen definiert, um diese bewerten zu können. Zu den Anforderungen zählen bei T-Shirts beispielsweise die Formstabilität nach dem Waschen und Trocknen, die Widerstandsfähigkeit des Materials und die Farbechtheit. Auch bei Jeans finden sich einige dieser Anforderungen wieder. Allerdings ist vor allem die Zugfestigkeit und Dehnbarkeit des Stoffes und seine Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb relevant. Diese und weitere Aspekte lassen sich mit bestehenden Prüfverfahren ermitteln.</p> <p>Für den Produktaspekt <strong>Reparierbarkeit</strong> empfiehlt die Studie Mindestanforderungen wie die Verfügbarkeit von Ersatzteilen, Reparaturanleitungen und Kooperationen mit Reparaturservices. Für komplexere Produkte wie Funktionsjacken sind darüber hinaus produktspezifische Anforderungen sinnvoll.&nbsp;</p> <p>Hinsichtlich der <strong>Recyclingfähigkeit</strong> schlägt die Studie vor, Materialmischungen beispielsweise auf maximal zwei Fasertypen pro Fläche zu begrenzen. Ebenfalls sollte der Elastaneinsatz auf 5 bis 10 Prozent eingeschränkt werden, um einerseits eine (spektroskopische) Erkennung des Elastananteils zu gewährleisten (mind. 5 %) und andererseits noch eine hochwertige Wiederverwertung sowohl im mechanischen als auch im chemischen Bereich noch zu gewährleisten (max. 10 %).&nbsp;</p> <p>Konkrete Vorgaben für einen <strong>Mindestanteil von Rezyklaten</strong> wurden ebenfalls hergeleitet. Allerdings sind diese konkret für die Produkte T-Shirts und Jeans gedacht und erfordern noch weitere Rahmenbedingungen. So ist zum Beispiel festzulegen, ob der Rezyklatanteil auf Produktebene oder Chargenebene bestimmt werden soll oder woher das Rezylat für das Faser-zu-Faser-Recycling stammen sollte oder auch welche Zertifizierungssysteme anerkannt werden.</p> <p>Hinsichtlich <strong>besorgniserregender Stoffe&nbsp;</strong>schlägt die UBA-Studie als Mindestanforderungen zwei Informationspflichten vor:&nbsp;</p> <ol> <li>Informationen über die absichtlich im Produkt vorhandenen Effektchemikalien (z. B. wasserabweisende Stoffe), indem diese in die Produktspezifikationen aufgenommen und entlang der Lieferkette weitergegeben werden. Ziel ist eine bessere Transparenz dieser Chemikalien über die Zeit. </li> <li>Die Informationsanforderungen zu SVHC (Substances of very high concern / besonders besorgniserregende Stoffe), das heißt, dass die SVHC-Informationspflichten in den öffentlich einsehbaren Teil des <a href="https://www.umweltbundesamt.de/themen/produktinformation-40-grundlage-fuer-digitale">Digitalen Produktpasses (DPP)</a> integriert werden. Ziel dahinter ist, dass diese Informationen für Endverbrauchende zugänglich sind.&nbsp;</li> </ol> <p>Die Studie untersuchte die genannten Produktaspekte jedoch nicht nur singulär, sondern brachte diese auch zusammen und zeigte mögliche Zielkonflikte auf.&nbsp;</p> Ein neues Ökodesign-Label für Textilien? <p>Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass es grundsätzlich möglich ist, solche Ökodesign-Anforderungen in ein Ökodesign-Label zu überführen, welches Verbraucher*innen beim Kauf einen schnellen Überblick bietet, wie nachhaltig ein Textilprodukt ist. Der Produktaspekt Haltbarkeit könnte als wichtigstes Produktmerkmal benannt werden, indem möglicherweise die Anzahl der Wasch-Trockenzyklen angegeben werden. Für die Produktaspekte Reparierbarkeit und Recyclingfähigkeit sind Leistungsklassen denkbar, für den Produktaspekt Rezyklatanteil konkrete Prozent-Angaben. Informationen zu den besorgniserregenden Stoffen werden als zu umfangreich für ein Label am Produkt angesehen und könnten eher in den Digitalen Produktpass einfließen, auf den auf dem Label verwiesen wird.&nbsp;</p> Hintergründe zur Studie&nbsp; <p>Die Studie bietet einen umfassenden Wissensfundus für die Ableitung von nachhaltigen Produktaspekten für Textilien – für Wissenschaft und Unternehmen. Diese Studie unterstützt damit den europäischen Prozess aus deutscher Perspektive und liefert wissenschaftlich fundierte Vorschläge für mögliche Ökodesign-Anforderungen an Textilprodukte. Zudem fließen die Studienergebnisse in die Kommentierung der europäischen Vorstudie des Joint Research Centre (JRC) der EU-Kommission ein. An der Kommentierung wirkt das UBA maßgeblich mit. Damit unterstützt das Forschungsvorhaben das Ziel der EU, einen delegierten Rechtsakt für Textilien zu erarbeiten.</p> <p>Die Studie wurde vom Öko-Institut in Zusammenarbeit mit der Hochschule Niederrhein und der Hochschule Hof durchgeführt.</p> </p><p>Informationen für...</p>

KMU-innovativ: Co-Injektions-Spritzguss für elektrostatisch ableitfähige Transportbehälter, Teilprojekt: Entwicklung, Fertigung und Optimierung spezieller Kunststoffgemische, wie ESD-Materialien und recycelte Kunststoffe

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Verbessertes Verständnis über den Einfluss von Rezyklat auf die Gießeigenschaften und mechanischen Kennwerte

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Auswirkungen des Rezyklatanteils auf das Gefüge, Gießverhalten und die Korrosionseigenschaften ausgewählter Aluminiumlegierungen

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilvorhaben: Simulation und Optimierung der Gefüge und Eigenschaften für Legierungen mit höheren Anteilen an Begleitelementen aus Recyclingmaterial

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer und den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmech. und techn. Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende, industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. In dem geplanten Vorhaben sind zunächst typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 & AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht und von den Begleitelementen abhängige Gießeigenschaften ermittelt. Parallel dazu werden Probenkörper für quasi-statische und zyklische mechanische sowie Korrosionsanalysen hergestellt. Anhand dieser Probenköper werden über die mech. Eigenschaften die kritischen Elementanteile und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Rezyklatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Erhöhung des Recyclinganteils für zyklisch hochbeanspruchte Aluminiumgussbauteile unter Berücksichtigung der metallurgischen Prozessroute, Teilprojekt: Validierung der industriellen Prozessfähigkeit v. Aluminiumgusslegierungen mit erhöhtem Recyclinganteil im Sand- und Kokillenguss

Ziel des Vorhabens 'HighReCycle' ist die Ableitung von Ansätzen zur Berücksichtigung von Recyclingaluminium für die Entwicklung und Herstellung von ressourceneffizienten Gussbauteilen für den Fahrzeug- und Maschinenbau. Dabei sind insbesondere die Einflüsse von sich anreichernden Stör- und Begleitelementen sowie die Einschlussbeladung auf die Bauteillebensdauer sowie den Gießprozess im Hinblick auf unterschiedliche Gießverfahren zu validieren. Unter Berücksichtigung dieser Parameter sind für die Bauteilbemessung der statistische, spannungsmechanische und technologische Größeneinfluss des Recyclingaluminiumanteils abzuschätzen und in Bemessungsansätzen aufzubereiten. Dies erlaubt eine weitreichende und industrieübergreifende Einsetzbarkeit von hohen Recyclinganteilen in unterschiedlichsten Gussbauteilen auf Basis abgesicherter Werkstoff- und Prozessuntersuchungen. Im Rahmen des geplanten Vorhabens sind zunächst auf Basis von zwei typischen Primär-Aluminiumlegierungen (AlSi7Mg0,3 und AlSi10MnMg) für den Sand-, Kokillen- und Druckguss typische Recyclinganteile und die damit verbundenen Werkstoffzusammensetzungen zu identifizieren. Anschließend werden die Auswirkungen der Anreicherungen von krit. Elementen, wie Eisen, Kupfer und Zink, sowie der nichtmetallischen Einschlüsse auf den Gießprozess und die Bauteillebensdauer untersucht. Durch Gießversuche werden die Prozessrandbedingungen für unterschiedliche Verhältnisse von Primär- und End-of-Life Material kritisch untersucht. Mittels Gießversuchen werden Speisungs- und Erstarrungsbedingungen, sowie die Werkstoffeigenschaften und Bauteillebensdauer untersucht. Abschließend werden kritische Elementgrößen und deren Auswirkungen auf die Bauteillebensdauer definiert, um gezielt den Anteil an Recyclingaluminium zu maximieren. Auf dieser Grundlage soll eine erweiterte Normierung der Legierungen mit erhöhten Recyclatanteilen in der DIN EN 1706 erzielt werden.

Innovative Organisations- und Finanzierungsmodelle für die energetische Modernisierung von Mehrfamilienhäusern, Teilprojekt: Entwicklung und Auslegung von Autoklav-Werkzeugen sowie Vakuumspannvorrichtungen zur Bauteilnachbearbeitung

Das Ziel des Verbundvorhabens Re-CIRC-Form ist die Entwicklung eines Kreislaufprozesses zur Reduktion von CO2-Emissionen bei der Herstellung von strukturoptimierten Formwerkzeugen für die Herstellung von FVK Bauteilen (RTM-, RIM-, Autoklav und Thermoformwerkzeuge sowie Spannvorrichtungen) mittels ökologisch hergestellter (biobasierter), thermoplastischer Kunststoffe im additiven SEAM Fertigungsverfahren mit anschließender schlichtender Nachbearbeitung von Funktionsflächen. Als Ausgangsbasis für den abschließenden Recyclingprozess erfolgt ein schonendes Zermahlen der ihr Lebenszyklusende erreichten Werkzeuge zu leicht schmelzbarem Mahlgut. Anschließend erlaubt die additive Fertigung die Verwendung des Regranulats mit deutlich höheren Rezyklatanteilen in weniger stark belasteten Bereichen der hiermit gefertigten Formen und Werkzeuge. Cotesa wird im Projekt Expertise in der Anwendung von 3D gedruckten Autoklavformen im Einsatzbereich von ca. 180°C aufbauen. Hierzu zählt vor allem die Auslegung unter Berücksichtigung und Kompensation der Wärmedehnung aber auch die Herstellung und Bearbeitung der Formen sowie die Anwendung zu Bauteilherstellung. Für Autoklav Werkzeuge muss ein geschrumpftes Werkzeug hergestellt werden, dass sich während des Prozesses bei 180°C auf Sollgeometrie ausdehnt. Dabei werden auch hohe Anforderungen an die Vakuumdichtheit und damit höchste Anforderungen an den 3D-Druck Prozess gestellt. Im Projekt soll auch untersucht werden, inwieweit ein gedrucktes Werkzeug aufgrund der durch die geringere Masse bedingten schnelleren Werkzeugtemperierung ein besseres Folgen der Druck-Temperaturkurven im Autoklav-Zyklus im Vergleich zu einem konventionellen Werkzeug ermöglicht. Auch an die thermische Beständigkeit von Autoklav-Werkzeugen aus Kunststoffen werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Hier gilt es, geeignete Materialien für die Prozesskette zu finden, die sich im 3D Druck möglichst gut verarbeiten lassen, aber auch eine hohe Trennmittelbeständig haben

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