Wilhelm Büchner Hochschule

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Wilhelm Büchner Hochschule: Institutionelles Mitglied im VWI

Unternehmen und Hochschulen können sich als Fördermitglieder im und für den VWI engagieren. Neu im Kreis dieser institutionellen Mitglieder ist die Wilhelm Büchner Hochschule (WBH) mit Sitz in Darmstadt. Die WBH versteht sich als innovative, interdisziplinär ausgerichtete Hochschule mit einer Fokussierung auf technische Fachrichtungen. Kernbereiche sind Ingenieurwissenschaften, Informatik, Wirtschaftsingenieurwesen und Technologiemanagement sowie Energie-, Umwelt- und Verfahrenstechnik. Das Besondere: Die WBH ist eine Fernhochschule in privater Trägerschaft und bietet vor allem Berufstätigen durch eine hochgradige Individualisierung und Flexibilität den idealen Weg zu einem Hochschulabschluss neben dem Beruf. Alle Studiengänge entsprechen den Erfordernissen des Qualifikationsrahmens für Deutsche Hochschulabschlüsse.

Die Wirtschaftsingenieurwesen-Studiengänge sind an der Wilhelm Büchner Hochschule im Fachbereich „Wirtschaftsingenieurwesen und Technologiemanagement“ verankert. Bachelor-Studiengänge des Wirtschaftsingenieurwesens sind an der WBH mit verschiedenen Schwerpunkten möglich: Erneuerbare Energien, Produktion, E-Logistics, Baumanagement sowie Informationstechnik. Als Master-Studiengang wird das Wirtschaftsingenieurwesen sowohl für Ingenieure als auch für Wirtschaftswissenschaftler angeboten.

„Unser Studienangebot integriert Disziplinen aus Management, Führung und Technik und trägt damit den Anforderungen einer zunehmend vernetzten und interdisziplinär ausgerichteten Arbeitswelt Rechnung“, so Prof. Dr. Rainer Elsland, Dekan des Fachbereichs. Der Fachbereich „Wirtschaftsingenieurwesen und Technologiemanagement“ stelle in dieser Hinsicht ein besonders attraktives Feld dar, da er die Anforderungen des Arbeitsmarktes sehr gut erfülle. Auch im Forschungsbereich agiert die WBH interdisziplinär: Die kontinuierliche Weiterentwicklung von strukturierter Forschung unter Einbindung aller Fachbereiche wird als Basis für wissenschaftliche Innovation gesehen.

Lubis EDA

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Start-up Lubis EDA: Software für agiles Chipdesign

Ingenieure der TU Kaiserslautern haben eine Software-Lösung entwickelt, die Unternehmen der Halbleiterindustrie beim agilen Chipdesign unterstützen soll. Das Tool soll durch frühzeitiges Testen und Verifizieren ermöglichen, Kundenfeedback frühzeitig einzubinden und Fehler bereits im Verlauf der Prototypen-Entwicklung zu korrigieren. Die Gründer planen, das Software-Tool künftig unter dem Namen „LUBIS EDA“ zu vermarkten – das Start-up ist gerade in der Pre-Seed-Phase.

Die Anfänge des Projekts liegen bereits einige Jahre zurück: Tobias Ludwig hat der TUK zufolge im Rahmen seiner Doktorarbeit am Lehrstuhl EIS (Entwicklung informationstechnischer Systeme) vorhandene Methoden, die eine agile Hardware-Entwicklung ermöglichen, weiterentwickelt. Gemeinsam mit seinem Promotionskollegen Michael Schwarz erkannte er deren Potenzial, fasste die Gründung ins Auge und holte mit Max Birtel einen promovierten Wirtschaftsingenieur an Bord, der die technische Ingenieurssicht mit wirtschaftswissenschaftlichen Kompetenzen ergänzt. Zuletzt komplettierte Softwarenentwickler Tim Burr das Team.

„In punkto Hardware-Design hat sich in der Industrie in den letzten Jahrzehnten nicht viel verändert“, so Ludwig. „Unsere Softwarelösung ermöglicht es Unternehmen, bewährte Ansätze aus der agilen Software-Entwicklung in die Welt der Hardware zu übertragen. Mehr Kundennähe, schnellere Releases, Fehlerminimierung im Initialdesign – all das ist dadurch auch in der Hardware-Entwicklung möglich.“ Der entscheidende Vorteil von Lubis EDA besteht den Gründern zufolge im frühzeitigen und kontinuierlichen Testen nach jedem Anpassungsschritt. So lasse sich die Zeit, die insgesamt benötigt wird, um den Chip zu verifizieren, signifikant reduzieren.

„Aus der Erfahrung heraus können wir mindestens zehn Prozent Zeitersparnis, allein beim Testen, garantieren“, sagt Wirtschaftsingenieur Max Birtel: „Da sich die Entwicklungskosten für einen Chip je nach Komplexität in einem Bereich von knapp zwei bis hin zu sechs Millionen Euro bewegen, liegt auf der Hand, welches Einsparpotenzial sich je Projekt eröffnet.“ Der Einstieg in die neue Methodik könne über einen Teilprozess erfolgen, da sich das Tool parallel zu bestehenden Entwicklungsumgebungen betreiben lasse – Dokumente und Daten aus bestehenden Teilprozessen lassen sich einpflegen und am Ende die Resultate ins bisherige System zurückspielen.

Birtel weiter: „Unsere Methodik setzt an dem Punkt an, wenn das kundenspezifische Entwurfsdesign erstmals in Gestalt von konkreten Hardware-Anforderungen und -eigenschaften festgeschrieben wird. Chiphersteller können mithilfe unserer Software das noch abstrakte Pflichtenheft in einen virtuellen Prototyp überführen, der alle Funktionen der späteren physischen Hardware abbildet.“ Mit Lubis EDA seien alle in der Halbleiterindustrie relevanten Entwicklungsziele möglich – von möglichst kleinen über möglichst energiesparende bis hin zu möglichst leistungsstarken Chips.

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Forschungsnetzwerk: Wie gelingt nachhaltige Wertschöpfung?

Ein neues interdisziplinäres Forschungsnetzwerk will die Nachhaltigkeit globaler Lieferketten voran treiben. Das Netzwerk „Research Network Sustainable Global Supply Chains“ soll neue Forschungen anstoßen, das Fachwissen führender Wissenschaftler auf der ganzen Welt bündeln sowie Fachtagungen und Dialoge mit politischen Entscheidungstragenden und anderen Interessengruppen organisieren. Geleitet wird das Netzwerk von vier deutschen Forschungsinstitutionen: dem Deutschen Institut für Entwicklungspolitik (DIE), der Stiftung Wissenschaft und Politik (SWP), dem German Institute for Global and Area Studies (GIGA) und dem Institut für Weltwirtschaft (IfW).

Den zentralen Knotenpunkt des Netzwerkes bildet die Website www.sustainablesupplychains.org, auf der das Netzwerk Forschungsergebnisse rund um das Thema Nachhaltigkeit in globalen Lieferketten sammelt und analysiert. Dazu zählen Fachbeiträge zu Themen wie wirtschaftliche Entwicklung, Sozial- und Arbeitsstandards, Umwelt- und Klimafolgen, Nachhaltigkeitsstandards und Unternehmensverantwortung. In einem Blog und einem Podcast will das Netzwerk zudem wissenschaftliche Erkenntnisse, neue Ideen und Entwicklungen sowie daraus resultierende politische Empfehlungen diskutieren. Ab Anfang 2022 soll auf der Website ein jährlich erscheinender elektronischer Jahresbericht zum neusten Forschungsstand zu finden sein.

„Die steigende Anzahl von freiwilligen und gesetzlichen Verpflichtungen zur Einhaltung von Umwelt- und Sozialstandards in internationalen Lieferketten bietet der Forschung die Möglichkeit, deren Wirkungen auf Handel, Arbeitsbedingungen, Löhne und Umwelt – vor allem in Entwicklungsländern – systematisch zu untersuchen“, so Jann Lay vom GIGA. „Auch die COVID-19-Pandemie zeigt überdeutlich, wie wichtig es ist, Lieferketten gerecht zu gestalten“, ergänzt Melanie Müller von der SWP. „Etwa wenn es um den Zugang zu Impfstoffen geht oder um die plötzliche Stornierung von Aufträgen, die zum Beispiel Textil-Beschäftigte von heute auf morgen in Arbeitslosigkeit ohne jegliche soziale Sicherung stürzt.“

Neben Videomitschnitten von Veranstaltungen sowie Fachartikeln hat das Forschungsnetzwerk bislang zwei Podcasts auf seiner neuen Internetpräsenz veröffentlicht. In der ersten Folge haben sich Gary Gereffi, Direktor des Global Value Chains Center an der Duke University in North Carolina, und Tilman Altenburg vom DIE über die größten Risiken für Lieferketten unterhalten. In der zweiten Folge mit Bernice McLean, Leiterin der Abteilung Industrialisierung der Entwicklungsagentur der Afrikanischen Union, und mit Melanie Müller von der SWP geht es um Störungen der globalen Lieferketten, welche die Covid-19-Pandemie aufgedeckt hat. Weitere Beiträge sollen folgen.

Lkw-Transporte

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Lkw-Transporte: KI auf dem Beifahrersitz

Vollständig autonome Lieferungen oder selbstfahrende Lastkraftwagen sind bislang noch nicht im Verkehrssektor angekommen. Aber schon heute haben viele Lkw-Transporte Künstliche Intelligenz an Bord. Die meisten Forschungsansätze konzentrieren sich in erster Linie auf die technischen Aspekte von Assistenzsystemen, während wirtschaftliche Fragen eher selten behandelt werden. Forschende des Lehrstuhls für Produktion und Logistik der Universität Göttingen haben nun untersucht, wie effizient der Einsatz von KI im kommerziellen Lkw-Verkehr sein kann. Fazit: Sie empfehlen eine intelligente Kombination aus menschlichen Entscheidungen und KI-Anwendungen.

Das Team hat für die Studie die Arbeitseffizienz von Lkw-Fahrern in Bezug auf die Nutzung von KI-Anwendungen wie dynamischer Navigation, Cruise Control und anderen verglichen. Im Zentrum standen Lkw-Transporte zur Belieferung des Einzelhandels in drei Vergleichsgruppen: Die erste fuhr ausschließlich nach menschlichen Entscheidungsmustern, die zweite in einer Kombination aus Mensch und Maschine und die dritte ausschließlich nach voll automatisierten Entscheidungen. „Im Durchschnitt erzielte die zweite Gruppe die effizientesten Transporttouren, dabei traten die wenigsten Eingriffe und Abweichungen vom optimalen Pfad auf“, so die Forschenden. „Offensichtlich verspricht weder eine rein menschliche Entscheidungsstruktur noch eine vollautomatisierte Fahrttätigkeit, den aktuellen Logistikanforderungen gerecht zu werden.“ Vielmehr bringe eine intelligente Kombination aus menschlicher Arbeit und Entscheidungsfähigkeit mit KI-Anwendungen die höchste Transport- und Fahrteffizienz.

Trotz des Fortschritts von KI im Bereich der Lkw-Transporte wird der Studie zufolge noch längerfristig menschliche Entscheidungs- und Erfahrungskompetenz benötigt. Allerdings seien wegen der erforderlichen Zusammenarbeit mit KI-Anwendungen umfangreiche Trainings- und Qualifikationsanforderungen gerade für einfache Logistiktätigkeiten notwendig. Hinzu kommt: Technik- und KI-Innovationen sind aus Sicht der Forschenden keine alleinige Frage für das Management. Denn Effizienz- und Wettbewerbsvorteile seien insbesondere durch die Anwendung im operativen Transport möglich.

Die Studie „Intelligent and efficient? An empirical analysis of human–AI collaboration for truck drivers in retail logistics“ ist in der Fachzeitschrift International Journal of Logistics Management erschienen.

 

KI im Supply Chain Management

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Supply Chain: Talentmanagement für Führungskräfte

Auf Basis einer umfangreichen Delphi-Studie mit über 100 Experten aus Industrie, Wissenschaft und Politik zum Thema Supply Chain Management, Human Resources und Digital Management hat ein Forscherteam Handlungsempfehlungen für SCM-Führungskräfte formuliert. Hintergrund sind die aktuellen und zukünftigen Herausforderungen, die mit dem sozialen und technischen Wandel durch die Digitalisierung einhergehen und den Bedarf nach einem Umdenken in vielen Unternehmensbereichen und Industrien schaffen. Wirtschaftsingenieur Heiko von der Gracht, Lehrstuhlinhaber für Zukunftsforschung an der School of International Business and Entrepreneurship (SIBE) der Steinbeis Hochschule, hat gemeinsam mit anderen Forschenden diesen Wandlungsbedarf im Bereich Supply Chain Management näher betrachtet.

Forschungsgegenstand der Delphi-Studie ist zum einen, wie sich die Rolle von Führungskräften im Hinblick auf die Gewinnung und Entwicklung geeigneter Talente verändert. Des Weiteren wurde untersucht, inwiefern diese Talente eine immer wichtigere strategische Ressource für Unternehmen werden. Ein Kernergebnis im Bereich der Aufgaben von Führungskräften ist, dass die Verschmelzung von Führungsaufgaben und Digitalisierung weiter vorangetrieben wird. Jedoch wird es auch klare Hoheitsgebiete von Menschen und Technologie geben. Daher werde das soziale und zwischenmenschliche Handeln eine zunehmend wichtiger werdende Aufgabe von Führungskräften.

„Nicht jede Führungskraft wird akzeptieren wollen, dass digitale Technologien in bestimmten Bereichen einfach besser sind oder sogar aktuelle Rollen übernehmen“, so die Forschenden in ihrem Fazit. „Darüber hinaus wird es nicht unbedingt jeder SCM-Manager vorziehen, sich in erster Linie auf die menschlichen Aspekte der Talententwicklung zu konzentrieren.“ Die Digitalisierung bringe aber nicht nur neue Rollenassoziationen und -verteilungen, sondern auch die Möglichkeit, neue Rollen im Bereich Talent-Management zu entwickeln. Das sei beispielsweise die Rolle des digitalen Influencers, bei der ein SCM-Manager mithilfe digitaler Technologien in der Phase der Talentgewinnung von einer passiven zu einer aktiven Rolle wechselt. Es sei zu erwarten, dass der digitale Einfluss weitere neue Rollen schafft. Daher müssten Führungskräfte neue Fähigkeiten und Fertigkeiten entwickeln, um mit digitalen Technologien umgehen zu können.

Der Artikel steht online zur Verfügung und zeigt wichtige Trends im Wandel sowie aussagekräftige Themencluster, die mit Hilfe der Fuzzy-C-Means-Cluster-Methode identifiziert wurden.

Circular Economy Initiative

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Circular Economy Initiative: Verpackungswirtschaft nachhaltig gestalten

Die Circular Economy Initiative Deutschland hat einen Leitfaden veröffentlicht, der Potenziale, Bedingungen und Herausforderungen für „Kunststoffverpackungen im geschlossenen Kreislauf“ analysiert. Darin wird der gesamte Produktlebenszyklus von Kunststoffverpackungen beleuchtet: vom Design über Produktion und Nutzung bis hin zur Wiederverwertung.

Während Papier, Karton, Glas und Metall aufgrund ihrer Sortenreinheit und hohen Wertschöpfung mit 85 Prozent vergleichsweise häufig recycelt werden, ist dies bei Kunststoffverpackungen in Deutschland nur bei 47 Prozent der Fall. Über die Hälfte der Kunststoffverpackungsabfälle wird nach Zahlen von 2018 verbrannt. Zudem geht nur ein Bruchteil des recycelten Materials wieder in Verpackungen: In der Herstellung von neuen Verpackungen wurde im Jahr 2019 durchschnittlich nur 10,9 Prozent Rezyklat genutzt und folglich fast 90 Prozent Neumaterial.

Beispielhaft hat die Circular Economy Initiative Kunststoffverpackungen für Waschmittel und Käse betrachtet. Es zeigte sich: Der Verpackungsmarkt ist fragmentiert. Es gibt eine Vielzahl an Verpackungsherstellern, die ihre Verpackungen auf die Anforderung eines bestimmten Produkts optimiert anfertigen. Das führt zu einer diversen Menge an Verpackungen und Verpackungsmaterialien, die in der Verwertungsinfrastruktur wiederum eine hohe Anzahl an Prozessschritten bräuchte. „Dadurch ist der Aufwand des Recyclings so hoch, dass er nicht wirtschaftlich umzusetzen ist“, so die Initiative. Dem könne auf verschiedenen Ebenen entgegensteuert werden – beispielsweise mit einem verstärkten Einsatz von Monomaterialien, einer Harmonisierung der Stoffströme auf EU-Ebene sowie entsprechenden regulatorischen Rahmenbedingungen mit ökonomischen Anreizen durch die Politik.

Insgesamt hat die Arbeitsgruppe sechs Ansatzpunkte identifiziert, die erste Schritte hin zu einer zirkulären Verpackungswirtschaft einleiten könnten:

  • Eine allgemein anerkannte Entscheidungshilfe für Verpackungsalternativen schaffen.
  • Konkrete und verbindliche Ziele setzen, um Verpackungen und Verpackungsabfälle zu vermeiden.
  • Circular Economy Prinzipien im Design von Verpackungen berücksichtigen und entsprechende ökonomische Anreizsysteme schaffen.
  • Die Sammel- und Sortierinfrastruktur bundesweit vereinheitlichen mit Trennung nach Materialien und unter Nutzung neuer digitaler Möglichkeiten.
  • Die Modernisierung bestehender Recyclinginfrastruktur sowie die Weiterentwicklung von Recyclingtechnologien vorantreiben, um Rezyklatqualitäten zu erhöhen.
  • Den Einsatz von Rezyklaten und biobasierter Neuwaren stärken, indem weitere von der Europäischen Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) genehmigte Rezyklateinsatzmöglichkeiten geschaffen, Recycling- und Rezyklatstandards definiert sowie schrittweise Rezyklateinsatzquoten eingeführt werden.

Nur knapp neun Prozent der Weltwirtschaft sind dem Circular Gap Report 2020 zufolge kreislaufgeführt. Aber die EU und zahlreiche Mitgliedsländer haben strategische Pläne für einen Übergang zu einer ressourcenschonenden Wirtschaftsweise nach den Prinzipien der Circular Economy entwickelt. Auch außerhalb von Europa folgen Länder dieser Leitidee, beispielsweise China, Japan oder Kanada. Für Deutschland fehlt solch ein Plan derzeit. Die Circular Economy Initiative Deutschland (CEID) hat zum Ziel, als interdisziplinärer und branchenübergreifender Multi-Stakeholder-Prozess mit mehr als fünfzig Institutionen aus Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft die Grundlage für einen solchen Plan zu legen.

Gisela Lanza Forschungsbeirat

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Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0: Neue Sprecher

Der Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 hat zwei neue Sprecher gewählt: Die Mitglieder entschieden sich für den Ingenieur Peter Liggesmeyer als wissenschaftlichen Sprecher und die Wirtschaftsingenieurin Gisela Lanza als seine Stellvertreterin.

Liggesmeyer ist Leiter des Fraunhofer-Instituts für Experimentelles Software Engineering IESE in Kaiserslautern und seit 2004 Inhaber des Lehrstuhls für Software Engineering: Dependability am Fachbereich Informatik der Technischen Universität Kaiserslautern. Von 2014 bis 2017 leitete er als Präsident die Gesellschaft für Informatik (GI e.V.). Er ist seit über sieben Jahren Mitglied im Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0. Seine Stellvertreterin Gisela Lanza ist Mitglied der Institutsleitung des wbk Instituts für Produktionstechnik am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Die Wirtschaftsingenieurin, die auch im Beirat des VWI aktiv ist, leitet den Bereich Produktionssysteme, der sich in Forschung und Praxis schwerpunktmäßig mit den Themen Globale Produktionsstrategien, Produktionssystemplanung und Qualitätssicherung befasst. Sie engagiert sich ebenfalls seit über sieben Jahren als Mitglied im Forschungsbeirat.

Der von Acatech koordinierte Forschungsbeirat der Plattform Industrie 4.0 berät als strategisches und unabhängiges Gremium die Plattform Industrie 4.0, ihre Arbeitsgruppen und die beteiligten Bundesministerien, insbesondere das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). In dem Gremium ist die Wissenschaft mit 19 und die Wirtschaft mit 13 kompetenten Köpfen vertreten. Die Arbeit des Forschungsbeirats zielt darauf ab, über die Erarbeitung von wissenschaftsbasierten Forschungsempfehlungen sowie die Weiterentwicklung und die Umsetzungsplanung von Industrie 4.0 in der deutschen Wirtschaft voranzutreiben. Der Forschungsbeirat versteht sich als Impulsgeber für künftige Forschungsthemen und Berater zur Umsetzung von Industrie 4.0.

VWI we care 2021

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VWI we care: Eine neue Initiative des VWI

Als Ergänzung zur Aktion VorWI im Dezember hat die Bundesteam-Initiative VWImpact einen zusätzlichen Baustein für die VWI-Aktivitäten im Bereich Corporate Social Responsibility (CSR) entwickelt. Denn das Team ist überzeugt, dass der VWI als Berufsverband noch mehr zum Thema Nachhaltigkeit und dem Lösen gesellschaftlicher Missstände beitragen kann. Das Konzept heißt „VWI we care“ und soll in jedem Jahr Spenden für eine konkrete Organisation sammeln, welche die VWI-Mitglieder im Vorfeld festlegen.

VWI we care 2021 – für grüne Energie von Morgen

Das Thema des Spendenjahres 2021 lautet: „Zusammen für die grüne Energie von Morgen.“ Zurzeit sammelt die Bundesteam-Initiative Vorschläge, an welche Organisation die Spenden in diesem Jahr gehen könnten. Gesucht werden Organisationen, die sicherstellen, dass alle Menschen Zugang zu erschwinglicher, zuverlässiger, nachhaltiger und zeitgemäßer Energie haben. Vorschläge für VWI we care 2021 sind noch bis zum 4. April (Ostersonntag) willkommen – Einsendungen bitte per Mail an impact@vwi.org.

Nach Einsendeschluss trifft das VWImpact-Team eine Vorauswahl. Welche der dabei ausgewählten drei Organisation konkret begünstigt werden soll, entscheidet ein Voting der VWI-Mitglieder. Danach geht es bundesweit ans Spendensammeln – bei Grillabenden, Stammtischen oder anderen Events, inklusive der Vorweihnachtlichen Initiative im Dezember. So soll die Unterstützung des VWI für Organisationen, die einen Impact in der Welt haben, gesteigert werden.

Alle wichtigen Details zur VWI we care hat das VWImpact-Team in diesem PDF zusammengestellt – Hintergrund und Ziel der CSR-Initiative, das Grundkonzept für 2021 und die Folgejahre sowie die Handlungsmöglichkeiten für die Hochschul- und Regionalgruppen.

Ammoniak

Beitragsbild: Eidesvik

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Ammoniak: Schiffsverkehr ohne Treibhausgase

Mit einer Hochtemperatur-Brennstoffzelle auf Basis von Ammoniak wird demnächst die ‘Viking Energy’ der Reederei Eidesvik unterwegs sein – als erstes Schiff weltweit. Zurzeit ist der Seeverkehr jährlich für viele hundert Millionen Tonnen klimaschädliches Kohlendioxid verantwortlich. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Mikrotechnik und Mikrosysteme IMM arbeiten daher in einem internationalen Konsortium im Projekt ShipFC daran, Schweröl als Treibstoff abzulösen. Ihre Lösung ist eine Brennstoffzelle mit einer Kapazität von zwei Megawatt, die jedoch nicht auf Wasserstoff basiert, sondern auf nachhaltig produziertem Ammoniak. Dieser Treibstoff für elektrische Schiffsmotoren sei ebenso „grün“, aber weniger gefährlich und einfacher in der Handhabung.

Ammoniak ist hauptsächlich aus der Landwirtschaft bekannt, wo es als Düngemittel genutzt wird. Doch es taugt auch als hochwertiger Energieträger. Zudem hat den Forschenden zufolge Ammoniak gegenüber Wasserstoff deutliche Vorteile. Beispiel: Wasserstoff muss als Flüssigkeit bei -253 Grad Celsius oder komprimiert als Gas bei Drücken um 700 bar gespeichert werden – und Ammoniak begnügt sich als Flüssigkeit mit -33 Grad Celsius bei Normaldruck und +20 Grad Celsius bei 9 bar. Das macht die Lagerung und den Transport dieses Energieträgers leichter und unkomplizierter.

Die Stromerzeugung mit Ammoniak wiederum funktioniert ähnlich wie bei Anlagen auf Wasserstoff-Basis. Im ersten Schritt wird Ammoniak in einen Spaltreaktor geleitet. Der spaltet es zu Stickstoff und Wasserstoff. Das Gas enthält 75 Prozent Wasserstoff; eine kleine Menge Ammoniak wird nicht umgesetzt und verbleibt im Gasstrom. Im zweiten Schritt werden Stickstoff und Wasserstoff in die Brennstoffzelle geleitet. Unter Luftzufuhr verbrennt der Wasserstoff zu Wasser; es entsteht elektrische Energie.

Der Wasserstoff wird allerdings in der Brennstoffzelle nicht vollständig umgesetzt. Ein Anteil von etwa zwölf Prozent sowie ein Rest Ammoniak verlassen die Brennstoffzelle unverbrannt. Diese werden nun in den vom Fraunhofer IMM entwickelten Reaktor geleitet – dank des ebenfalls eigens entwickelten Katalysators bleiben am Ende nur Wasser und Stickstoff übrig. Die klimaschädlichen Stickoxide entstehen den Forschenden zufolge bei optimaler Reaktionsführung erst gar nicht.

Einen ersten kleinen Prototyp will das Team am Fraunhofer-Institut gegen Ende 2021 fertigstellen. Ende 2022 soll ein Prototyp in der endgültigen Größe fertig sein. In der zweiten Jahreshälfte 2023 soll mit dem Versorgungsschiff ‘Viking Energy’ dann das erste Schiff mit der Ammoniak-basierten Brennstoffzelle in See stechen, danach sollen weitere Schiffstypen wie etwa Frachtschiffe damit ausgestattet werden.

Recycling

Beitragsbild: IPH

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Recycling: Plastikmüll mit 3D-Druck wiederverwerten

Viele Produkte sind in Plastik verpackt. Der entstehende Vepackungsmüll wird in Deutschland nur zu einem kleinen Teil recycelt – das meiste wird deponiert, verbrannt oder exportiert. Um eine nachhaltige Nutzung von Kunststoffen voranzubringen, konzentriert sich ein neuer Forschungsbereich des Instituts für Integrierte Produktion Hannover (IPH) auf das Recycling. Das Team will erforschen, wie sich Abfälle aus Thermoplasten aufbereiten, recyceln und per 3D-Druck zu neuen Produkten verarbeiten lassen.

Wie das IPH mitteilt, stehen in den neuen Laborräumen hochwertige Geräte für die Forschung zum Kunststoffrecycling und zum 3D-Druck zur Verfügung. Zuerst wird demnach das Plastik mit einem Schredder zerkleinert und anschließend getrocknet. Dieses getrocknete Recyclinggut wird dann mit Hilfe eines sogenannten Extruders für den 3D-Druck vorbereitet: Dieser schmilzt das Plastik und wickelt es in einem Schritt auf eine Spule. Das so entstandene Filament lässt sich im 3D-Drucker wiederverwenden.

Vision des Teams: der Aufbau eines kompletten Recyclingkreislaufs, um aus Plastikmüll neue Bauteile herstellen zu können. So müsste der Großteil des Plastiks nicht mehr weggeworfen werden. Denn neben Unternehmen wird auch für private Haushalte die Additive Fertigung immer interessanter. „Wenn wir in Zukunft Haushaltsgegenstände mit einem 3D-Drucker selbst herstellen können, warum sollten wir dafür nicht unseren Plastikmüll verwenden?“, so das IPH.

Damit das Recycling der Kunststoffabfälle schon bald dort stattfinden kann, wo sie anfallen, will das IPH in den kommenden Jahren mehrere Forschungsprojekte starten. Forschungspotenziale bestehen zum einen in der Verbesserung von bestehenden Verfahrensschritten des Kunststoffrecyclings und zum anderen in der Qualifizierung von recycelten und additiv verarbeiteten Kunststoffen. Unternehmen, die sich für diese Forschung zum Additiven Kunststoffrecycling interessieren, können sich an das IPH wenden.