Leichtbauweise und ihre Auswirkungen auf die Umwelt

Um den Anforderungen der modernen Technik gerecht zu werden, werden leichte Strukturen immer wichtiger. Bei vielen verschiedenen Anwendungen, wie z. B. bei Kraftfahrzeugen oder Werkzeugmaschinen, wird das Gewicht entweder durch den Einsatz von weniger Material oder durch den Wechsel zu einem leichteren Material, das mehr Leistung pro Gewichtseinheit bietet, reduziert. Doch wie wirkt sich der Leichtbau auf die Umwelt aus? Darüber wollen wir heute sprechen.

Leichtbaukonstruktionen sollten im Vergleich zu konventionellen Konstruktionen basierend auf ihrem Lebenszyklus geringere Umweltauswirkungen pro Funktionseinheit haben. Der Einsatz neuer Werkstoffe und Fertigungsverfahren führt jedoch häufig zu einer Zunahme der Umweltauswirkungen in den Rohstoff- und Produktionsphasen des Lebenszyklus. Darüber hinaus können das Recycling und die Demontage am Ende des Lebenszyklus zu einer größeren Herausforderung werden. Folglich bringt die Umweltbewertung von Leichtbaustrukturen im Ingenieurwesen verschiedene methodische Herausforderungen mit sich.

Alting lieferte eine frühe Definition des Lebenszyklus-Engineering (LCE), indem er sagte, es sei „die Kunst, den Produktlebenszyklus durch Entscheidungen über Produktkonzept, Struktur, Materialien und Prozesse zu gestalten, und die Lebenszyklusbewertung (LCA) ist das Werkzeug, das die Umwelt- und Ressourcenfolgen dieser Entscheidungen visualisiert“.¹
Diese Herangehensweise hat die Ökoeffizienz neuer Produkte und Technologien erheblich verbessert. Der ökologische Fußabdruck, der mit dem Bevölkerungswachstum, dem wirtschaftlichen Wohlstand und anderen Faktoren einhergeht, hat jedoch die Vorteile der Ökoeffizienzgewinne möglicherweise zunichtegemacht.

Es gibt zahlreiche Gründe für den Einsatz von LCA- und LCA-basierten Konstruktionsansätzen für Leichtbaukonstruktionen. Einige von ihnen sind:

• Identifizierung von Hotspots: Die Durchführung einer Ökobilanz zur Unterstützung von LCE ermöglicht die Analyse der Technosphäre, die alle Lebenszyklusphasen umfasst, und die Identifizierung der Systemelemente mit den größten Auswirkungen auf die Ökosphäre.
• Vermeiden Sie die Verlagerung von Lasten: Die Verringerung des Gewichts eines Produkts wird häufig durch die Verringerung der, für den Transport benötigten, Energie und damit der Umweltbelastung motiviert.
• Ermittlung von Zielkonflikten: Zwischen verschiedenen Umweltauswirkungskategorien können zusätzliche Zielkonflikte entstehen. Eine Verringerung der, den Klimawandel beeinflussenden, Emissionen in der Nutzungsphase könnte mit der Emission von Stoffen mit Humantoxizitätspotenzial in der Rohstoffgewinnung und Herstellungsphase einhergehen.
• Systemverständnis und Wissen aufbauen: LCE von Leichtbaustrukturen fördert das Verständnis von Ursache-Wirkungs-Beziehungen und vertieft das Wissen über Produkt- und Prozessentwicklung. Dies vermittelt das Wissen, welche Leichtbaumaßnahme zu wählen ist, um die Umweltauswirkungen zu reduzieren.

Vielen Dank, dass Sie sich die Zeit genommen haben, unseren Blogbeitrag über die Umweltauswirkungen des Leichtbaus zu lesen. Wenn Sie noch in der Phase sind, in der Sie überlegen, wo Sie in Deutschland studieren möchten, werfen Sie einen Blick auf unseren Masterstudiengang Lightweight Engineering & Composites mit einem Campus in Stade bei Hamburg. An der PFH sorgen wir dafür, dass Sie eine hochwertige Ausbildung erhalten, die Ihnen die Vereinbarkeit von Beruf und Studium erleichtert!

¹ Alting, D.L., & Jøgensen, D.J. (1993). The life cycle concept as a basis for sustainable industrial production. CIRP Annals - Manufacturing Technology, vol. 42, pp. 163-167, 1993