MaTiC-M
Methods and Technologies for an intelligent Circularity of Materials
Das Schließen von Materialkreisläufen ist eine der Säulen des European Green Deals zur Bewältigung der Energiewende. Nachhaltigen – genauer: recyclinggerechten – Produkten kommt hierbei die größte Bedeutung zu, denn 80 Prozent der negativen Umweltwirkungen finden Ihre Ursache in der Designphase. Allerdings sind Hersteller zumeist nicht in die Verwertung und Entsorgung der eigenen Produkte involviert. Ohne die Berücksichtigung der Verwertungswege am End-of-Life bleiben Produktdesigns im Recycling stets hinter den Möglichkeiten zurück. Für den Übergang von niederqualitativen Mischschrotten und thermischer Verwertung hin zu hochreinen Sekundärrohstoffen und vermehrt stofflicher Verwertung muss der End-of-Life beim Design des Produktes mitgedacht werden. Neue Verordnungen und Gesetze, wie die novellierte Ökodesign Verordnung, nehmen Hersteller verstärkt in die Pflicht. So sollen Produkte entstehen, die repariert und wiederverwendet werden können und bei denen sich am Ende der Nutzungsphase ein Recycling und eine stoffliche Verwertung lohnt. Dabei stellt sich die Frage, wie ein Produktdesigner ohne umfangreiches Wissen im Werkstoffrecycling effiziente, nachhaltige Designentscheidungen treffen soll. Dies war bislang nicht erforderlich, und das notwendige Wissen ist bereits für ein scheinbar einfaches Produkt, wie einem Kühlschrank, über die Breite der Recyclingbranche verteilt und damit für Produktdesigner nur schwer zugänglich.
Das Projekt MaTiC-M sucht, diese Wissenslücke zwischen Produktentwicklung und Wertstoffrecycling zu schließen. Das Ziel ist die Entwicklung einer Software, des Design-for-Circularity-Tools, um Produktdesignern Empfehlungen zur Verbesserung der Kreislauffähigkeit, der Reduktion versorgungskritischer Materialien, der Lebenszykluskosten sowie des CO2-Fußabdrucks zu geben. Sie basiert dabei einem neuen Optimierungsansatz, umfangreichen Daten zu Sekundärrohstoffen und symbolischer KI. Die grundlegende Methodik besteht darin, die Verwertungswege jedes Bauteils und Materials zu antizipieren; von der Demontage, über Sortierung und Aufbereitung, bis zur Produktion vermarktbarer Sekundärrohstoffe.
Designentscheidungen werden auf Basis der Maximierung des Design-for-Circularity-Scores getroffen, der sich aus Kreislauffähigkeit, Kritikalität, Kosten und CO2-Fußabdruck zusammensetzt. Zusätzlich ermöglicht eine Wichtung der vier Kennwerte eine individuelle Priorisierung durch den Hersteller. Die Entwicklung von Methodik und Empfehlungstool erfolgen in MaTiC-M am Beispiel von vier DLR-Technologien aus den Bereichen Luftfahrt, Energie und Verkehr, bei denen das DLR selbst Produktentwickler ist. Die Nähe zur Anwendung wird durch einen Industriebeirat namhafter Konzerne aus dem Bereich des Maschinenbaus sichergestellt, um den Technologietransfer vorzubereiten, der in Folgeprojekten und in direkter Kooperation mit der Industrie realisiert werden wird.
Projektkonzept
Design-for-Circularity-Tool
Das Design-for-Circularity-Tool befindet sich noch in der Entwicklung, aber kann bereits jetzt als Exponat auf Messen und Events des DLR ausprobiert werden; zuletzt im Juli 2025 auf der SPACEBUZZ ONE-Woche in Jena. Es zeigt einen Elektromotor, dessen Bauteile und Materialien basierend auf der neuentwickelten Design-for-Circularity-Methodik von den Besuchern nachhaltiger gestaltet werden kann. So können mit CO2-Emissionen, Kreislauffähigkeit, Kosten und Kritikalität (Menge versorgungskritischer Elemente, wie Seltener Erden) insgesamt vier wichtige Kriterien minimiert werden, um den Elektromotor der Zukunft zu planen. Das reale Design-for-Circularity-Tool wird bis Ende 2025 entwickelt. Es soll dann in Zusammenarbeit mit Industriepartnern in die Anwendung gebracht werden, um Produktentwickler bei nachhaltigen Designentscheidungen zu unterstützen, damit Produkte zukünftig besser recycelbar und langlebiger sind und deren Herstellung weniger anfälliger für Versorgungsengpässe ist.
Projektfakten:
Laufzeit: | 01/2023 bis 12/2025 |
Konsortium: | 13 DLR-Institute aus Luft-, Raumfahrt, Energie und Verkehr |
Umfang: | 580 Personenmonate |