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KI: Nachhaltigkeitsindikatoren für digitale Infrastruktur & KI Anwendungen

KI: Nachhaltigkeitsindikatoren für digitale Infrastruktur & KI Anwendungen, KI: Nachhaltigkeitsindikatoren für digitale Infrastruktur & KI Anwendungen

Verminderung des Ressourcenverbrauchs im Binder Jetting D-Druck durch > 98 % Wiederverwendbarkeit nicht verbauten Pulvers

Zielsetzung: In der additiven Fertigung ist es üblich, dass die eingesetzten Ausgangsmaterialien nicht vollständig verwendet werden können. Für die am weitesten verbreiteten pulverbettbasierten Verfahren MJF (Multi-Jet-Fusion) und SLS (Selektives Laser-Sintern) mit dem Material PA12 bedeutet das, dass bis zu 50 % des Pulvers am Ende nicht weiterverwendet und entsorgt werden müssen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Materials für das Binder-Jetting-Verfahren unter Verwendung der von Additive Elements entwickelten TLC-Technologie (Thermal Liquid Curing). Durch die nahezu vollständige Wiederverwendbarkeit des Pulvers (>98 %) streben wir eine Reduktion des Pulver-verbrauchs um mehr als 50 % im Vergleich zum MJF-Verfahren an - bei gleichzeitig verbesserten mechanischen Eigenschaften (Bruchfestigkeit von mindestens 45 MPa und Bruchdehnung von 10 %). Zusätzlich ermöglicht unser Verfahren eine Reduzierung des Energieverbrauchs um 81 %, da es mit deutlich niedrigeren Temperaturen arbeitet (40-70 °C anstatt >200 °C bei MJF/SLS)

Atlas der nachhaltigen Digitalisierung - Ein konstruktiv-journalistisches Projekt zur Sichtbarmachung und Bereitstellung von praxisnahen Lösungen für eine ökologische und faire Digitalisierung

Zielsetzung: Unsere digitale Welt führt zu kontinuierlich steigenden CO2-Emissionen und einem enormen Ressourcenverbrauch. Verschiedenen Schätzungen zufolge sind die CO2-Emissionen der Digitalisierung weltweit schon heute gleichauf mit denen der globalen Flugindustrie. Sollen die Pariser Klimaziele erreicht werden, müssen folglich auch die CO2-Emissionen der Digitalisierung massiv gesenkt werden. Dennoch spielen nachhaltig-digitale Alternativen und ökologisch-soziale Standards – trotz erster Einhegungsversuche auf Bundes- und EU-Ebene – aktuell kaum eine Rolle. Dabei geht es auch anders. In der Nische werden mehr und mehr innovative, nachhaltig-digitale Lösungen entwickelt. Wie sehen die neuen Lösungen aus und wer sind die Akteur:innen, die sich bereits aufgemacht haben, die nachhaltige Digitalisierung zu gestalten? Welche Lösungen für eine nachhaltig-digitale Welt gibt es und wie sehen individuelle Handlungsspielräume aus? Diese Fragen will die Nachhaltigkeitsplattform RESET – Digital for Good mit dem Förderprojekt „Atlas der nachhaltigen Digitalisierung“ beantworten und u¨ber eine umfassende Wissensvermittung zum Handeln anregen. Mit der Umsetzung des Fördervorhabens verfolgt RESET das Ziel, dem dringend nötigen Transformationsprozess hin zu einer nachhaltigen Digitalisierung auf Ebene von Individuen, Unternehmen und Organisationen mehr Schub zu geben. Zentral dabei ist, dass mithilfe des konstruktiv-journalistischen Ansatzes Menschen fu¨r eine nachhaltige Digitalisierung motiviert und aktiviert werden. Dieser Ansatz ist fu¨r die Zielsetzung des Fördervorhabens besonders geeignet, da hier – neben der Schaffung eines Problembewusstseins – Lösungen im Vordergrund stehen und neue Perspektiven und Handlungsräume vermittelt werden. So entsteht über die Formate ein umfassendes Bild der umwelt- und sozialverträglichen Digitalisierung – zielgruppenorientiert, praxisnah und aktivierend. Gleichzeitig bekommen die Lösungen und Akteur:innen der nachhaltig-digitalen Transformation mehr Aufmerksamkeit und Reichweite – auch über Fachkreise hinaus.

Kreislauffähiges Ausstellungswesen für Elf zu Null und Freunde

Zielsetzung: Angesichts der drängenden Herausforderungen des Klimawandels stehen Museen zunehmend in der Verantwortung, nachhaltige und klimaschonende Praktiken nicht nur im Rahmen ihres Ausstellungsprogramms aufzuzeigen, sondern auch innerhalb der eigenen Organisations- und Arbeitsstrukturen fest zu verankern. Besonders im Fokus steht dabei der Umgang mit Ressourcen und hier vor allem die Ausstellungsproduktion - einem zentralen Kernprozess. Denn gerade da zeigt sich derzeit noch ein überwiegend linearer Ablauf: Neue Möbel, Technik und Baustoffe werden gekauft, (unregelmäßig) genutzt und am Ende entsorgt. Am Ende einer Ausstellung steht daher nicht selten ein Container vor der Tür - Sinnbild dafür, dass Veränderung dringend notwendig ist. Genau hier wollen wir ansetzen und den linearen Produktionsmodus in allen teilnehmenden Institutionen in einen kreislauffähigen Prozess überführen. Das bedeutet, vorhandene Materialien systematisch zu erfassen, zirkulieren zu lassen, die Wieder- und Weiterverwendung planerisch zu berücksichtigen und kreislaufbezogene Praktiken institutionell zu verankern. Nur so kann eine nachhaltige Reduktion von Ressourcenverbrauch und Abfallaufkommen erreicht und zugleich ein zukunftsfähiges Produktionsmodell für Museen etabliert werden. Eine umfassende Datenbank (“Materialpool/Sharingplattform” - unser Arbeitstitel „Museumloop“) ist der Schlüssel zur effizienten Nutzung des bereits vorhandenen Ausstellungsinventars der teilnehmenden Institutionen. Sie soll dabei helfen, das vorhandene Material wie Möbel oder Medientechnik zu erfassen und Leihvorgänge über institutionelle Grenzen hinweg ermöglichen. Ganz im Sinne einer Sharing-Economy können Museen so ihre Bestände besser nutzen, Kosten durch das Vermeiden von Neuanschaffungen senken sowie den eigenen Ressourcenverbrauch und damit ihren ökologischen Fußabdruck reduzieren.

Optimierung und Standardisierung von Hanfkalk für die nachhaltige und industrielle Bauanwendung

Zielsetzung: Im Bauwesen besteht ein erheblicher Bedarf an nachhaltigen und ressourcenschonenden Baustoffen, um den wachsenden Anforderungen des Klimaschutzes und der Energieeffizienz gerecht zu werden. Herkömmliche Baustoffe, insbesondere solche auf mineralischer Basis, verursachen hohe CO2-Emissionen in Herstellung und Nutzung. Zudem sind viele Materialien nicht biologisch abbaubar und belasten die Umwelt langfristig durch Abfall und Schadstoffemissionen. Als umweltfreundliche Alternative gewinnt Hanfkalk zunehmend an Bedeutung. Hanfkalk kombiniert die Vorteile nachwachsender Rohstoffe (Hanffasern) mit mineralischer Bindung und bietet hervorragende Eigenschaften wie gute Wärmedämmung, Feuchtigkeitsregulierung und nachhaltige CO2-Bindung. Dennoch bestehen derzeit wesentliche Defizite: Die Herstellungsprozesse sind oft nicht standardisiert, die Rezepturen variieren stark und es fehlen verlässliche Qualitäts- und Prüfkriterien. Dies führt zu Unsicherheiten bei der Verarbeitung und erschwert die breite Marktdurchdringung. Die damit verbundenen Hemmnisse verhindern bislang, dass Hanfkalk in großem Maßstab und standardisiert im Bauwesen eingesetzt wird. Die fehlende Normierung und Qualitätssicherung begrenzen die Akzeptanz bei Planern, Handwerk und Industrie und verhindern eine flächendeckende Anwendung trotz des hohen ökologischen Potenzials. Das Fördervorhaben setzt genau hier an: Ziel ist es, Hanfkalk als nachhaltigen Baustoff weiterzuentwickeln, seine Herstellungsprozesse und Rezepturen systematisch zu optimieren sowie neue, praxisgerechte Prüfkriterien zu etablieren. Dadurch soll eine verlässliche, reproduzierbare Qualität gewährleistet werden, die Grundlage für eine Standardisierung und Normierung bildet. Durch die Umsetzung dieser Zielsetzungen werden bedeutende umweltrelevante Probleme adressiert: Die Substitution konventioneller Baustoffe durch Hanfkalk kann den CO2-Ausstoß im Bauwesen deutlich reduzieren, den Einsatz nachwachsender Rohstoffe fördern und zur Kreislaufwirtschaft beitragen. Gleichzeitig erhöht die verbesserte Qualitätssicherung die Verarbeitbarkeit und Langlebigkeit der Baustoffe, was den Ressourcenverbrauch langfristig senkt. Insgesamt unterstützt das Projekt somit die Transformation zu einer klimafreundlichen und ressourcenschonenden Bauwirtschaft und leistet einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der nationalen und internationalen Umwelt- und Klimaziele.

3D-Druck für die automatisierte Herstellung zirkulärer Mehrwegverpackungen für die Industrielogistik

Zielsetzung: Die Volatilität globaler Lieferketten in den letzten Jahren, steigende Erzeugerpreise für Verpackungsmaterialien und eine Ressourcenverschwendung durch Einwegverpackungen in der Industrielogistik erfordern neue, resiliente Produktionsansätze. Industrieunternehmen in Deutschland sehen sich besonders mit wachsendem Kostendruck und regulatorischen Anforderungen an nachhaltige Verpackungslösungen konfrontiert - bei gleichzeitigem Mangel an flexiblen, ökologischen Alternativen. PALPRINT adressiert dieses Defizit mit einem innovativen Systemansatz: einer modularen, vor Ort installierten Produktionslösung, die industriellen Kunden maßgeschneiderte Mehrwegverpackungen aus recycelten Kunststoffen ermöglicht - direkt am Bedarfsort, ohne Werkzeugkosten, ohne Lieferkettenrisiken. Der Lösungsansatz lautet 3D-Druck für die automatisierte Herstellung zirkulärer Mehrweg-Verpackungen für die Industrielogistik. Ziel des durch die DBU geförderten Vorhabens ist die technologische und betriebliche Entwicklung eines skalierbaren „System-as-a-Service“-Modells für die zirkuläre Verpackungsproduktion. Die Kombination aus generativem Design, lokalem Fused Granulate Fabrication (FGF)-3D-Druck und einem regional geschlossenen Materialkreislauf (DRAM-Ansatz) reduziert Ressourcenverbrauch, CO2-Emissionen und Abfallmengen entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Konkret zielt das Vorhaben auf: - die Stabilisierung der Prozessparameter bei der automatisierten Herstellung von Verpackungen aus Rezyklaten, - die Weiterentwicklung der bestehenden generativen Designsoftware für Verpackungen, - die Erprobung eines lokalen Materialkreislaufs durch Rückführung und Wiederverwertung des Materials alter Ladungsträger für den exakt selben Produktionsprozess, - die Erprobung einer Pilotanlage zur dezentralen Produktion direkt bei Kundenunternehmen. Die Fördermittel der DBU unterstützen PALPRINT in der risikoreichen Vorentwicklungsphase bei der Etablierung eines nachhaltigen Produktionssystems, das ökologische Wirkung mit wirtschaftlicher Skalierbarkeit vereint. Die Wirkung erstreckt sich auf mehrere Nachhaltigkeitsziele: Ressourcenschonung und Abfallvermeidung (SDG 12), Klimaschutz durch CO2-Einsparung und regionale Produktion (SDG 13), Innovation und resiliente Industrie (SDG 9), sowie die Schaffung qualifizierter Arbeitsplätze im Bereich GreenTech (SDG 8).

Praxisnahe Demonstration einer zirkulären und ressourceneffizienten Herstellung von Siliziumsolarzellen, Teilvorhaben: Digitaler Zwilling und Demonstration im Technikum

Das GreenPracticeH2O Projekt adressiert einen Technologie- und Innovationstransfer hinsichtlich umweltfreundlicher Technologie in die Industrie durch die praxisnahe Demonstration von innovativen Maßnahmen zum Wasser- und Prozesschemikalienrecycling, der Schließung von Stoffkreisläufen sowie der Gewinnung von Energie durch ein breit aufgestelltes Projektkonsortium aus wissenschaftlichen Institutionen, der Photovoltaikbranche und dem Anlagenbau. Ziel des Projektes GreenPracticeH2O ist eine verbesserte Ressourceneffizienz in den Bereichen Wasser, Abwasser, Prozesschemikalien und Energiebereitstellung für die Produktion von Siliziumsolarzellen. Zur Erreichung dieses Zieles setzt das Projektkonsortium auf ein ganzheitliches, vertikal integriertes Konzept, welches bereits vor der Zellfabrik mit der Entwicklung angepasster Additive und auf eine bessere Recyclingfähigkeit und einen geringeren Ressourcenverbrauch angepasste Badrezepturen beginnt und erst nach der Zellfabrik mit der Produktion von ökologischen Baustoffen aus bisher aufwendig zu entsorgenden Abfallströmen endet. Internes Recycling von Badchemikalien und Abwasser und Wiederverwendung im Prozess erhöhen weiter die Ressourceneffizienz der Zellproduktion. Statt auf fossile Energieträger für den Betrieb der untersuchten Technologien zu setzen, erforscht das Projekt GreenPracticeH2O die Nutzung von bisher ungenutzter Abwärme zum Betrieb der Recyclingtechnologien.

Vergrößerung und Aktualisierung der Datenbasis Bauen mit Holz und Darstellung des Einflusses auf Ressourcenverbrauch und Klimaschutz

Vergrößerung und Aktualisierung der Datenbasis Bauen mit Holz und Darstellung des Einflusses auf Ressourcenverbrauch und Klimaschutz, Teilvorhaben 2: Skalierung nationale Ebene

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