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Der nachhaltige Umgang mit natürlichen Ressourcen ist derzeit eine der größten gesellschaftlichen Herausforderungen. Rohstoffe sollten gemäß einer Kreislaufwirtschaft so lange wie möglich im Wirtschaftskreislauf gehalten werden, um so Abfall zu vermeiden. Zentrales Anliegen des Projekts CoT ist es, regionale Stoffkreisläufe in der metallverarbeitenden Industrie über das Re-Manufacturing und Re-Purposing von verschlissenen metallischen Produkten zu schließen. Dabei wird unter Re-Manufacturing die Nutzung von Bauteilen eines defekten Produkts in einem neuen Produkt mit gleicher Funktionsweise verstanden. Beim Re-Purposing ist die Nutzung von Bauteilen eines defekten Produkts in einem neuen Produkt mit geänderter Funktion zu verstehen.

Maschinenkreismesser mit beispielhafter Anordnung der Klingen

Stoffkreislauf der Metallbranche

Allgemein wird das erweiterte Konzept der Kreislaufwirtschaft, die Circular Economy (CE), als eine wesentliche Strategie angesehen, den Rohstoff- und Ressourcenverbrauch wirksam zu senken. Eine etablierte Strategie im Metallbereich ist das Recycling. Dem vorgeschaltet sind Konzepte wie eben Re-Manufacturing und Re-Purposing. So verbleiben die Materialien länger im Wirtschaftszyklus mit einer höheren Werthaltung. Auf diese Weise schließen die kooperierenden Forschungseinrichtungen und Unternehmen aus dem Bergischen Land im Projekt CoT beispielhaft einen Stoffkreislauf der ansässigen metallverarbeitenden Industrie. 

Das Ziel ist es, den veränderten Ressourcen- und Energieverbrauch sowie Wirtschaftlichkeit der Unternehmen aufzuzeigen. Die Herausforderungen dabei sind vielfältig: Es muss ein Prozess entwickelt werden, der darauf basiert, sortenrein rückgeführten und qualitativ hochlegierten Werkzeugstahl entweder im originären Herstellungsprozess zu nutzen oder in einer industriellen Symbiose zu integrieren. Der wesentliche Fortschritt liegt dabei im Vermeiden des Umschmelzens als Teil des dominierenden Recyclingprozesses in der Stahlindustrie. Dieser ist zwar erstrebenswert und im Sinne einer CE, geht jedoch mit hohen Energie- und Ressourcenverbräuchen einher.

 

Erste Klingenrohlinge

Ergebnisse (Stand Juni 2022)

Zu Beginn des Projekts hat das Projektteam auf Basis werkstoffkundlicher Grundlagen und Eignung der Geometrie passende Zielprodukte bestimmt. Darauf folgten wesentliche metallurgische Untersuchungen, um Erkenntnisse für den Fertigungsprozess abzuleiten. Zuletzt konnten funktionsfähige Maschinenkreismesser (Re-Manufacturing), Pappreißmesser und Drechselbeitel
gefertigt werden. Die ökologische Untersuchung hat gezeigt, dass die Umsetzung des Re-Manufacturings und des Re-Purposings mit erheblichen Einsparungen von Umweltwirkung einhergehen. Um diese zu realisieren ist die Optimierung des Transports und des Schleifens entscheidend. Die ökonomische Analyse zeigte, dass erhebliche Kosteneinsparungen beim Re-Manufacturing möglich sind. Das Re-Purposing war zunächst nicht rentabel. Das Minimieren einzelner Kostenblöcke durch z.B. Chargieren kann zum Erreichen der Zielkosten führen. Die Geschäftsmodellentwicklung hat wesentliche Chancen wie die Produktdiversifizierung, Wissensgenerierung und Kundenbindung aufgezeigt. Ebenso zeigten sich Gestaltungsmöglichkeiten
wie das Ertragsmodell. Eine wesentliche Barriere stellt das Kreislaufwirtschaftsgesetz als Rechtsgrundlagen dar, welche unverhältnismäßigen Anforderungen an den Prozess stellt.

 

ReziProK_COT_Bild2

Vielfältige Kompetenz

Das Projekt CoT vereint in seinem inter- und transdisziplinären Team insgesamt sechs Projektpartner. Drei metallverarbeitende Firmen aus dem Bergischen Land arbeiten eng mit zwei Forschungseinrichtungen zusammen. Anhand der Produkte der Firmen TKM GmbH, Kirschen Werkzeuge und Freund & CIE soll mit Unterstützung der PlanConsult GmbH demonstriert werden, wie eine Rückführung und anschließende Weiternutzung des Materials über Re-Manufacturing und Re-Purposing gestaltet werden kann. Des Weiteren stellen die jeweiligen Unternehmen Demonstratoren durch Re-Manufacturing und Re-Purposing her. Wissenschaftliche Mitarbeiter*innen der Bergischen Universität Wuppertal und des Wuppertal Instituts sind für die wissenschaftlichen Untersuchungen verantwortlich. Dabei stehen die metallurgischen Analysen der Werkzeuge und Schneidwaren sowie die ökologischen und ökonomischen Potenziale im Fokus.


Publikationen

Projektflyer der Fördermaßnahme (deutsch / englisch) (März 2021)

Die Projektflyer bieten einen Einblick in die Inhalte und Ziele der ReziProK Projekte und stellen jeweils erste Ergebnisse vor.

Projektblätter der Fördermaßnahme (deutsch) (August 2019)

Die Projektblätter bieten eine Kurzübersicht über die einzelnen Projekte und deren Ziele.

 

Beiträge zu der ReziProK Transferkonferenz im Juni 2022

Poster (Juni 2022)

Präsentation (Juni 2022)

Bildnachweis: TKM 2019