Laufende Forschungsarbeiten

Konvivialer Einsatz von künstlicher Intelligenz in Produktionssystemen
Ziel der Forschungsarbeit ist die Entwicklung humanzentrierter und anwendungsorientierter KI-Lösungen zur Steigerung der Resilienz industrieller Produktionssysteme. Bei den beteiligten Unternehmenspartnern werden Use Cases aus den Bereichen Predictive Quality, Bestands- und Lageroptimierung sowie operative Maschinenbelegungs- und Reihenfolgenplanung in den Blick genommen. Der Anspruch der Konvivialität (lebensgerechte Technikgestaltung) impliziert dabei eine anwenderfreundliche Mensch-Technik-Interaktion (Unterstützung des Menschen als Entscheidungsträger) sowie die Reduzierung der technologischen Komplexität und die Erklärbarkeit der KI-Lösung.
Ansprechpartner: Markus Dusdal

Kreislaufwirtschaft und Ökobilanzierung am Beispiel des Altreifen-Recyclings
Allein in Deutschland fallen jährlich etwa 600.000 Tonnen Altreifen an. Durch den sukzessiven Rückgang etablierter Verwertungspfade kann diese Menge bereits jetzt nicht mehr vollständig im Inland verarbeitet werden. Die Pyrolyse von Altreifen gilt als vielversprechende Technologie zum chemischen Recycling. Dabei werden Altreifen unter Ausschluss von Sauerstoff thermochemisch behandelt, wobei die Produkte Koks, Gas und Öl entstehen. Während Öl und Gas bereits industriell Anwendung finden, fehlt es für den festen Koks noch an geeigneten, großindustriellen Einsatzwecken. Ein potenzielles Einsatzgebiet ist die Verwendung des Kokses als alternativer Füllstoff in neuen Gummi- und Kunststoffprodukten. Durch dieses Vorgehen kann fossil hergestellter Füllstoff eingespart und die Produktion neuer Güter somit ökologischer gestaltet werden. Die laufende Forschungsarbeit beschäftigt sich im Rahmen einer holistischen Betrachtung mit der pyrolytischen Karbonisatherstellung als alternativer Füllstoff. Neben theoretischen Betrachtungen werden begleitende Versuche durchgeführt. Das Verfahren wird durch ökobilanzielle Betrachtungen bewertet.
Ansprechpartner: Sebastian Bogdahn

Nachhaltigkeitsmanagementsystem zur Entkopplung des industriellen Wachstums vom Ressourceneinsatz
Das Forschungsvorhaben zielt ab auf die Entwicklung eines neuen Managementsystems, um die Forderungen des Green Deals der Europäischen Kommission (Entkopplung des wirtschaftlichen Wachstums vom Ressourcenverbrauch) in der produzierenden Industrie umzusetzen. Ein Fokus der Forschungsarbeit liegt auf der Neubetrachtung des Wachstumsbegriffs, um Nachhaltigkeitsüberlegungen nicht von vornherein durch das klassische Wachstumsparadigma zu beschränken.
Ansprechpartner: Markus Dusdal

Ökosystementwicklung für ein ressourcenorientiertes Reifenersatzgeschäft
Mit dem Forschungsvorhaben werden die Rohstoff- und Energiebedarfe der Reifenindustrie und deren nachhaltige und effiziente Nutzung in den Blick genommen. Mit Hilfe einer systemorientierten Betrachtung des Reifenersatzgeschäfts sollen entlang aller Akteursgruppen unter Berücksichtigung technischer, regulatorischer und wirtschaftlicher Gesichtspunkte zukünftige Wertschöpfungsstrukturen entwickelt werden, die eine Interessensharmonisierung und ein kooperatives Verhalten hin zu einem kreislauforientierten Reifenersatzgeschäft erreichen, dabei attraktive Geschäftsmodelle für alle Akteure ermöglichen und den Ressourceneinsatz signifikant senken.
Ansprechpartner: Sebastian Schmitt

Behavioristische Ansätze zur nachhaltigen Gestaltung von Produktinnovationen
Ziel neuer Produktinnovationen ist häufig die Einsparung von Energie oder die Schonung von Ressourcen durch Wiederverwendung in kreislaufwirtschaftlichen Systemen. Entlang der gesamten Konsumkette steht diesem intendierten Zweck oftmals ein nicht intendiertes Verbraucherverhalten gegenüber. Zentral ist die Frage, wie die Absicht der Energieeinsparung und Ressourcenschonung durch die vorausblickende Herbeiführung eines zweckorientierten Entscheidungs- und Nutzungsverhalten auf Verbraucherseite auch tatsächlich realisiert werden kann. Zur Erreichung dieses Ziels befasst sich das Forschungsvorhaben mit der Gestaltung einer behavioristischen Entwicklungsmethodik zur umweltverträglichen Konzeption und Gestaltung von Produktinnovationen.
Ansprechpartnerin: Theresa Marie Wobbe

Herstellung und Bereitstellung von biogenem hochreinem Wasserstoff für die Energiewende
Wasserstoff entsteht in industriellen Anwendungen/Prozessen, wie z.B. in der Vergasung oder Fermentation, als Teil eines gemischten Synthesegasstroms. Die Forschungsaktivitäten beschäftigen sich mit der Wasserstoffgewinnung bzw. -abscheidung aus diesen Synthesegasströmen. Kern der Untersuchung ist das Verfahren des „Ferro-Hydrogen-Tunnels“ (kurz FHT), welcher als selektives Abscheideverfahren für höchstreinen Wasserstoff in seiner Leistung bewertet und gegen andere Abscheideverfahren verglichen wird. Insbesondere werden dabei die selektive Abscheidung und deren Einflussparameter experimentell sowie theoretisch untersucht.
Ansprechpartner: Lennart Mirko Föhlisch

Stoffliche Verwertung von abgeschiedenem CO2 aus energieintensiven Industrien zur Schließung großer Stoffkreisläufe
Die deutsche Regierung hat sich das Ziel gesetzt, bis 2045 Netto-Treibhausgasneutralität zu erreichen. Zur Umsetzung dieser ist es zwingend notwendig, im Industriesektor CO2 aus Abgasströmen treibhausgasintensiver Produktionsstandorte abzuscheiden. Zudem muss das abgeschiedene CO2 als Alternative zu fossilen Rohstoffquellen etabliert werden. Eine solche stoffliche Verwertung von CO2 bedingt jedoch einen hohen spezifischen Energiebedarf, welcher für ein nachhaltiges Verfahren möglichst aus Abwärme gespeist werden sollte. Es werden daher am Beispiel einer Papierfabrik, eines Kalkwerks, eines Zementwerks und zweier Müllverbrennungsanlagen branchenspezifische Prozessketten für eine mögliche CO2-Verwertung erarbeitet. Diese werden anschließend im Hinblick auf das jeweilige Global Warming Potential sowie die jeweiligen CO2-Vermeidungskosten bewertet.
Ansprechpartnerin: Valerie Flaig