Richtlinien für eine kreislaufwirtschaftliche Konstruktionstechnik im Haushaltswaschmaschinenbau

Inhaltsverzeichnis

• Abstract
• Abkürzungsverzeichnis
• Abbildungsverzeichnis
• 0. Einleitung
  • 0.1. Persönlicher Hintergrund
  • 0.2. Gesellschaftliche Relevanz
• 1. Allgemeine Herausforderungen für Unternehmen in naher Zukunft und Lösungsansätze mithilfe des KLW-Modells
  • 1.1. Prioritäten-Modell
    • 1.1.1. Nachhaltigkeit („N")
    • 1.1.2. Soziales/Gesellschaftliches Arrangement („S“)
    • 1.1.3. Wirtschaftlichkeit des Unternehmens („W“)
    • 1.1.4. Wechselwirkungen „NSW"
  • 1.2. Hinführung zur KLW
  • 1.3. Definition der KLW
  • 1.4. Wirtschaftswachstum in einer KLW
• 2. Optimierung der künftigen KLW und der anstehende Wandel in der Konstruktionstechnik
  • 2.1. Optimierung der künftigen KLW (Exkurs)
    • 2.1.1. Künstliche Intelligenz (KI)
    • 2.1.2. Regularien/Richtlinien/Gesetze für eine KLW
    • 2.1.3. Rohstoff-Aufbereitungs-Zentren (RAZ)
    • 2.1.4. Indizes, Standards und Siegel
      • 2.1.4.1. Reparaturindex aus Frankreich
      • 2.1.4.2. „Cradle to Cradle Certified"-Nachhaltigkeitsstandard
      • 2.1.4.3. Sonstige Indizes, Standards und Siegel
      • 2.1.4.4. Eigenentwicklung eines Siegels
    • 2.1.5. Bauteilkennzeichnung anhand digitaler und analoger Signaturen
      • 2.1.5.1. Möglichkeit 1 – Druckverfahren
      • 2.1.5.2. Möglichkeit 2 – Passive RFID Transponder
      • 2.1.5.3. Möglichkeit 3 - Differenzierung durch Materialabtrag
      • 2.1.5.4. Möglichkeit 4 Differenzierung durch chemische Markierungen
      • 2.1.5.5. Entscheidungen und Einflussnahme des Konstrukteurs
      • 2.1.5.6. Ausblick: Passive RFID Transponder im Supermarkt
  • 2.2. Anstehender Wandel in der Konstruktionstechnik
    • 2.2.1. Verwendung von Verbundwerkstoffen
    • 2.2.2. Lebensdauer des Endproduktes
    • 2.2.3. Allgemeine Komplexität der Konstruktion
      • 2.2.3.1. Aktueller Stand
      • 2.2.3.2. Fazit
    • 2.2.4. Regionale Beschaffungsmärkte
    • 2.2.5. Standardisierung
    • 2.2.6. Modularität
    • 2.2.7. Demontagegerechte Konstruktion
    • 2.2.8. Prüf- und Sortiergerechte Konstruktion
    • 2.2.9. Reinigungsgerechte Konstruktion
    • 2.2.10. Zugänglichkeit
    • 2.2.11. Korrosionsschutz
    • 2.2.12. Beachtung von Missbrauchslastfällen
    • 2.2.13. Verschleißlenkung auf niederwertige Bauteile
    • 2.2.14. Einstoffprodukt
    • 2.2.15. Verwendung von kreislauffähigen Werkstoffen
      • 2.2.15.1. Kreislauffähige Metalle
      • 2.2.15.2. Kreislauffähige Kunststoffe
      • 2.2.15.3. Weitere kreislauffähige Materialien
    • 2.2.16. Bauteilkennzeichnung
    • 2.2.17. Werkstoffminimierung
    • 2.2.18. Richtlinien
• 3. KLW im Haushaltsmaschinenbau und das eigene Projekt „Konstruktives Konzept einer kreislauffähigen Waschmaschine“
  • 3.1. Herstelleranalysen und das „Mieten statt Kaufen“-Konzept
    • 3.1.1. Miele: Allgemeine Analyse
    • 3.1.2. Miele: Das „Pay per Use"-Modell
    • 3.1.3. Bosch: „BlueMovement“ und „WeWash"
      • 3.1.3.1. Fazit
    • 3.1.4. Klassisches Leasing-Modell
    • 3.1.5. Gemeinschaftsnutzung von Waschmaschinen
    • 3.1.6. Waschzentren
  • 3.2. Probleme und Gründe für vorzeitige Komponentenausfälle heutiger, herkömmlicher Maschinen
  • 3.3. Eigenes Projekt „Konstruktives Konzept einer kreislauffähigen Waschmaschine"
    • 3.3.1. User Story
    • 3.3.2. Weitere konstruktionstechnische Konzepte und Varianten der WM
    • 3.3.3. Bedieneinheit
    • 3.3.4. Technische Sicherheitseinrichtung
    • 3.3.5. Gehäusedesign und CAD Modell
    • 3.3.6. Komponentenverwendung
      • 3.3.6.1. Wahl der Ablaufpumpe
      • 3.3.6.2. Wahl des Heizelements
      • 3.3.6.3. Wahl des Antriebmotors
      • 3.3.6.4. Wahl der Stoßdämpfer
    • 3.3.7. Nachhaltige Schalldämpfung
    • 3.3.8. Übernommene Vorzüge von Gewerbewaschmaschinen
    • 3.3.9. Konstruktion der Wannenaufhängung und Antriebseinheit
    • 3.3.10. Konstruktion der Wanne mit Trommel
    • 3.3.11. Konstruktion der Hauptplatine und elektrischen Anlage
    • 3.3.12. Kreislauffähige Verbindungen, Halter und Klemmen
  • 3.4. Schlusswort
• Literaturverzeichnis

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, Konstrukteure im Maschinenbau auf Wege zu einer nachhaltigeren Gestaltung von Produkten aufmerksam zu machen. Dies geschieht durch die Erarbeitung von Richtlinien, die verschiedene Konstruktionsszenarien und Aspekte abdecken. Die Forschungsfrage konzentriert sich darauf, wie eine kreislauffähige Waschmaschine geplant, konzipiert und anhand von CAD-Software entworfen werden kann, um eine Umstellung von der Linear- zur Kreislaufwirtschaft zu fördern.

• Entwicklung von Richtlinien für nachhaltige Konstruktion im Maschinenbau.
• Planung und Konzeption einer kreislauffähigen Haushaltswaschmaschine mittels CAD.
• Untersuchung der Umstellung von Linear- auf Kreislaufwirtschaft.
• Erarbeitung eines einheitlichen Siegels und digitaler/mechanischer Signaturen für Produkte.
• Analyse der zukünftigen Nutzungskonzepte für Waschmaschinen.
• Betrachtung von zukunftsfähigen Thesen im Kontext der Kreislaufwirtschaft.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

0. Einleitung: Dieses Kapitel gibt einen persönlichen Hintergrund des Autors zur Thematik und beleuchtet die gesellschaftliche Relevanz der Umstellung von einer linearen zu einer Kreislaufwirtschaft.

1. Allgemeine Herausforderungen für Unternehmen in naher Zukunft und Lösungsansätze mithilfe des KLW-Modells: Hier wird das Prioritäten-Modell (Nachhaltigkeit, Soziales Arrangement, Wirtschaftlichkeit) vorgestellt und die Einführung sowie Definition der Kreislaufwirtschaft im Kontext des Wirtschaftswachstums erörtert.

2. Optimierung der künftigen KLW und der anstehende Wandel in der Konstruktionstechnik: Dieses Kapitel diskutiert Optimierungsmöglichkeiten für die Kreislaufwirtschaft durch KI, Regularien, Rohstoff-Aufbereitungs-Zentren und Bauteilkennzeichnung sowie notwendige Veränderungen in der Konstruktionstechnik für mehr Nachhaltigkeit.

3. KLW im Haushaltsmaschinenbau und das eigene Projekt „Konstruktives Konzept einer kreislauffähigen Waschmaschine“: Es werden Herstelleranalysen von "Mieten statt Kaufen"-Konzepten (Miele, Bosch) durchgeführt, typische Probleme herkömmlicher Waschmaschinen identifiziert und ein eigenes konstruktives Konzept für eine kreislauffähige Waschmaschine vorgestellt und detailliert ausgearbeitet.

Schlüsselwörter

Kreislaufwirtschaft (KLW), Konstruktionstechnik, Haushaltswaschmaschinenbau, Nachhaltigkeit, Prioritäten-Modell, Demontagegerechtigkeit, Reparierbarkeit, Werkstoffminimierung, Standardisierung, Modularität, Verbundwerkstoffe, Bauteilkennzeichnung, Rohstoff-Aufbereitungs-Zentren (RAZ), Lebensdauer, Smart Home, Recycling, Technisches Design.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Richtlinien für eine kreislaufwirtschaftliche Konstruktionstechnik, insbesondere im Bereich des Haushaltswaschmaschinenbaus, um eine nachhaltigere Gestaltung und Nutzung von Produkten zu ermöglichen.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Zentrale Themenfelder sind die Umstellung von Linear- auf Kreislaufwirtschaft, die Erarbeitung von Konstruktionsrichtlinien, die Entwicklung eines einheitlichen Siegels und digitaler/mechanischer Signaturen sowie zukünftige Nutzungsmodelle für Waschmaschinen.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Das primäre Ziel ist es, Konstrukteuren Wege aufzuzeigen, wie sie Produkte nachhaltiger gestalten können, und dies anhand des konkreten Beispiels einer kreislauffähigen Waschmaschine zu veranschaulichen.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit kombiniert die Erarbeitung theoretischer Richtlinien mit deren praktischer Umsetzung und Veranschaulichung in einem konkreten Konstruktionsprojekt mittels CAD-Software, basierend auf Literaturanalyse und Thesenformulierung.

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil behandelt die Optimierung der künftigen Kreislaufwirtschaft, den anstehenden Wandel in der Konstruktionstechnik, Herstelleranalysen zu "Mieten statt Kaufen"-Konzepten und die detaillierte Vorstellung eines eigenen konstruktiven Konzepts für eine kreislauffähige Waschmaschine.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit wird durch Schlüsselwörter wie Kreislaufwirtschaft, Konstruktionstechnik, Nachhaltigkeit, Demontagegerechtigkeit, Reparierbarkeit, Standardisierung, Werkstoffminimierung und Bauteilkennzeichnung charakterisiert.

Welche Rolle spielen Verbundwerkstoffe in der zukünftigen Kreislaufwirtschaft laut der Arbeit?

Verbundwerkstoffe stellen aufgrund ihrer unwirtschaftlichen Recyclingfähigkeit ein Problem dar. Die Arbeit schlägt vor, ihren Einsatz zu überdenken und entweder auf wirtschaftlich recycelbare Materialien zu setzen oder prinzipiell auf Monomaterialien zu wechseln, wobei die Forschung an Aufbereitungstechniken im RAZ jedoch Hoffnung auf ein zweites Leben vieler Werkstoffe lässt.

Wie wird die Bauteilkennzeichnung für die Kreislaufwirtschaft in dieser Arbeit konzipiert?

Die Arbeit schlägt vor, sämtliche Bauteile durch einen digitalen „Produktpass“ zu kennzeichnen, der Herkunft, Verwendung, Materialzusammensetzung und Alter speichert. Verschiedene Möglichkeiten wie Druckverfahren, passive RFID-Transponder, Materialabtrag oder chemische Markierungen werden untersucht, um eine effiziente Sortierung und Wiederverwertung im Rohstoff-Aufbereitungs-Zentrum (RAZ) zu gewährleisten.