Kreislaufwirtschaft vorantreiben: Wie digitale Fertigung Wert schafft

Die Kreislaufwirtschaft ist eine Alternative zur linearen Wirtschaft, in der Ressourcen abgebaut, genutzt und umgehend entsorgt werden. Die Kreislaufwirtschaft hingegen entkoppelt wirtschaftliches Wachstum von endlichen Ressourcenbeschränkungen und Wertschöpfung von Konsum, indem sie Wert über den gesamten fortgesetzten Lebenszyklus eines Produkts findet.

Das Ziel ist es, Abfall zu eliminieren, indem er monetarisiert wird. Wenn Fertigungsunternehmen ihre Produkte und ihren Abfall als wertvolles Inventar betrachten, werden sie ihre Ressourcen effizienter nutzen und neue Wege entdecken, Wert zu steigern und Kundenbedarf zu decken. Tatsächlich zeigt McKinsey-Forschung, dass der Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft bis 2030 fast 2 Billionen Dollar Umsatz pro Jahr generieren könnte.

Dennoch ist die Umkehr ganzer Branchenansichten zu Wert und Wirtschaft nicht einfach. Digitale Fertigung ist ein zentraler Veränderungstreiber, der den Wandel hin zu einer Kreislaufwirtschaft in drei wesentlichen Aspekten vorantreibt.

Angebot und Nachfrage durch Agilität ausbalancieren

Um von vornherein weniger Abfall zu produzieren, sollten Hersteller bestrebt sein, Angebot und Nachfrage in Einklang zu bringen. Das traditionelle Fertigungsmodell, in dem Hersteller die Kundennachfrage basierend auf Prognosen schätzen, macht dies herausfordernd. Wenn ein Unternehmen die Nachfrage überschätzt, kann es am Ende mit einem Lager voller nicht recycelbarer, unverkaufter Produkte enden, die letztlich auf einer Deponie landen. Was mehr ist, diese Methode ist nicht agil genug, um die Volatilität der On-Demand-Ökonomie zu berücksichtigen.

Digitale Fertigung nutzt agile Technologien, um Angebot und Nachfrage in Harmonie zu bringen. Digitale Fertigung bezieht sich auf die Anwendung von Computersystemen auf die Lieferkette, Produkte und Prozesse des Herstellers. Aus einer Angebot-Nachfrage-Perspektive ermöglicht digitale Fertigung Herstellern, Kundendaten zu nutzen, um die Nachfrage besser vorherzusehen und nur das zu produzieren, was sie brauchen, wann sie es brauchen.

Wenn Hersteller Produkte on-demand fertigen können, vermeiden sie die hohen Initialkosten einer traditionellen Produktionslinie und verbessern ihre Fähigkeit, agil auf Nachfrage zu reagieren. Wenn Hersteller Teile in der Nähe ihrer Kunden drucken können, verkürzen sie ihre Lieferketten dramatisch. Da die durchschnittliche Lieferkette für mehr als 80 % der CO2-Emissionen eines Konsumgüterunternehmens und 90 % der Auswirkungen auf natürliche Ressourcen verantwortlich ist, können effizientere Lieferketten negative Umweltauswirkungen materiell mindern.

Ökonomischen und ökologischen Abfall reduzieren

Recycling, Wiederaufbereitung und Wiederverwendung von Produkten, um Kapital – natürliche und sonstige – zu erhalten und zu steigern, ist der Hauptantrieb hinter der Kreislaufwirtschaft. Mehr Wert aus bestehendem Bestand zu ziehen, reduziert strukturellen Abfall, fördert wirtschaftliches Wachstum und befähigt Hersteller, für das Gemeinwohl über den Tellerrand hinauszudenken. Digitale Fertigung, angetrieben durch additive Fertigung, hilft Ingenieuren und Produktdesignern, das Beste aus dem von ihnen produzierten Abfall zu machen, indem sie die Materialnutzung optimieren.

Der Einsatz erneuerbarer, recycelbarer, ungiftiger Materialien in der Fertigung steckt noch in den Kinderschuhen, aber die additive Fertigung führt den Weg an. 3D-Druck ist kompatibel mit biologisch abbaubaren und biobasierten Materialien wie PLA-Bioplastiken – Kunststoffe, die in natürlichen Umgebungen zerfallen und nur Biomasse, Kohlendioxid und Wasser hinterlassen. Die Nutzung von Materialien, die sicher zirkulieren und dafür designed sind, zu zirkulieren, ist ein einfacher Weg, zur Kreislaufwirtschaft beizutragen und die eigene Umweltbelastung zu reduzieren.

Selbst wenn umweltbewusste Materialien nicht mit dem für ein Projekt benötigten Fertigungsprozess verwendet werden können, kann digitale Fertigung allein helfen, Abfall zu reduzieren und Gewinne zu steigern. Zunächst gibt es inhärente Materialersparnisse in additiven Prozessen. Statt aus einem massiven Materialblock zu fräsen, was zu viel Ausschuss führt, bauen Sie das Material Voxel für Voxel auf. Die erhöhte Designfreiheit der additiven Fertigung ermöglicht es auch, Gitterstrukturen und komplexe Geometrien zu nutzen, um Teile drastisch zu leichten. Zusätzlich kann die Fertigung von Polymerprodukten mit 3D-Druckern den Energieverbrauch um 41 bis 64 % reduzieren. Insgesamt deutet Forschung darauf hin, dass 3D-Druck die Fertigungskosten bis 2025 um bis zu 593 Milliarden Dollar senken und die Time-to-Market kritisch beschleunigen kann. Digitale Fertigung überlädt die Kreislaufwirtschaft, indem sie mehr erneuerbare Ressourcen hineinbringt und ihren Output maximiert.

Mit Nachhaltigkeit im Blick designen

Die lineare Wirtschaft wirkt sich auch auf das Produktdesign aus. Beispielsweise werden mechanische Komponenten primär mit Blick auf Fertigbarkeit entworfen, nicht unbedingt auf Wiederverwendung. Deshalb verbinden einige Designer Stücke miteinander, anstatt sie mit lösbaren Befestigungselementen zu verbinden. Doch kleine Designentscheidungen wie diese machen das Produkt von Anfang an wegwerfbar und begrenzen den Produktlebenszyklus stark.

Design für die Kreislaufwirtschaft bedeutet, Produkte zu schaffen, die langlebig, wiederverwendbar und langfristig profitabel sind – digitale Fertigung kann helfen. Digitale Fertigung optimiert den Designprozess, sodass Hersteller Wert auf vielfältige Weise maximieren können. Virtuelles Modellieren erleichtert Produktdesignern die Zusammenarbeit in Echtzeit und kritisches Denken über Wege, ein Design förderlich für Wiederverwendung, Reparatur und Recycling zu gestalten. Designänderungen können kostengünstig und schnell vor Produktionsbeginn vorgenommen werden, was Kosten und Abfall reduziert.

Da On-Demand-Digitalfertigung direkt auf Kundenbedürfnisse abgestimmt ist, können Designer vom Denken in den Bahnen „Wie kann ich dieses Produkt fertigungfreundlich machen?“ zu „Wie kann ich dieses Produkt designen, damit es konsequent Endnutzerbedürfnisse erfüllt?“ übergehen. Menschzentriertes Designdenken ist inhärent nachhaltig, da es zu Produkten führt, die intuitive, sinnvolle Erlebnisse generieren. Produkte, die mit Endnutzern im Blick designed sind, bringen tendenziell größeren Wert für den Endnutzer und genießen daher oft verlängerte Lebenszyklen – was letztlich Material- und Energieverschwendung minimiert.

Laut McKinseys Forschung werden etwa 2,6 Billionen Dollar an Material in schnelldrehenden Konsumgütern – etwa 80 % des Materialwerts – entsorgt und nie zurückgewonnen. Wenn Produktdesigner Produkte schaffen können, die gebaut sind, um zu halten oder zumindest um recycelt zu werden, können sie den Kreis schließen und die Kreislaufwirtschaft antreiben.

Den Kreis schließen mit Fast Radius

Heute stammen mindestens 97 % aller Festabfälle aus der Fertigung; der Sektor ist lange überfällig für einen Wandel. Der Übergang von der linearen zur kreislauforientierten Wirtschaft mag einschüchternd wirken, aber digitale Fertigung ist disruptiv genug, um eine nachhaltigere Zukunft anzustoßen. Mit On-Demand-Digitalfertigung und additiver Technologie können Produktteams Angebot und Nachfrage ausbalancieren, ihre Umweltbelastung reduzieren und Produkte schaffen, die von Anfang an nachhaltig sind.

Bei Fast Radius sind wir leidenschaftlich daran interessiert, die Fertigungsindustrie voranzubringen – und manchmal bedeutet das, im Kreis zu gehen. Wir leisten unseren Teil, um die Kreislaufwirtschaft anzuregen, indem wir Multi-Prozess-On-Demand-Digitalfertigungs-Services für Produktteams aller Formen und Größen anbieten. Durch die Partnerschaft mit unseren Kunden von der Konzeption bis zur Auslieferung strafft unser Team aus erfahrenen Ingenieuren und Designern jede Phase von Design und Produktion. Wir sind ausgestattet, Teile variierender geometrischer Komplexität, Materialien und Größen im Maßstab mit den besten Technologien und dem neuesten Designwissen herzustellen. Lassen Sie uns zusammenarbeiten, um bessere Teile und eine bessere Welt zu schaffen. Kontaktieren Sie uns noch heute, um zu starten.

Für weitere Einblicke in Nachhaltigkeit in der Fertigung und darüber hinaus, lesen Sie verwandte Artikel im Fast Radius Resource Center.

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