Warum Maschinen- und Anlagenbau eine entscheidende Rolle spielen

Der Maschinenbau spielt eine zentrale Rolle bei der ökologischen Transformation der Industrie. Abhängig von Konstruktion und Betrieb kann eine zukunftsorientierte Anlagenplanung den Energie- und Werkstoffverbrauch beeinflussen. Der gezielte Einsatz von Werkstoffen, Recyclingfähigkeit und Modularität sind wichtige Schritte in Richtung Kreislaufwirtschaft und erhöhen die Lebensdauer einer Anlage. Digitale Technologien ermöglichen datengestützte Entscheidungen und tragen zu einer ressourcenschonenden Produktion bei.

Die politischen Rahmenbedingungen auf europäischer und internationaler Ebene veranlassen die Branche dazu, sich eingehender mit dem Thema Nachhaltigkeit auseinanderzusetzen. Die Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen bieten einen umfassenden Rahmen für die globale nachhaltige Entwicklung, wobei einige dieser Ziele speziell auf die Industrie ausgerichtet sind. In Europa sind der Europäische Grüne Deal und die Richtlinie zur Nachhaltigkeitsberichterstattung von Unternehmen (CSRD) wichtige Triebkräfte für mehr Transparenz und Verantwortung bei der Nachhaltigkeitsberichterstattung.

Politische Rahmenbedingungen für nachhaltige Automatisierung

Dieser politische Rahmen hat auch indirekten Einfluss auf den Maschinen- und Anlagenbau. Produzierende Unternehmen müssen ihre Nachhaltigkeitsbilanz verbessern und werden zukünftig stärker darauf achten, dass ihre Maschinen und Anlagen energieeffizient und ressourcenschonend konzipiert wurden.

Wichtige Grundsätze und Richtlinien im Überblick:

Energieeffizienzrichtlinien: Der European Green Deal, der die Klimaneutralität der EU bis 2050 anstrebt, umfasst Maßnahmen zur Verbesserung der Energieeffizienz. Die EU-Energieeffizienzrichtlinie (EED) fordert eine umfassende Analyse des Energieverbrauchs technischer Anlagen.

Kreislaufwirtschaftsgrundsätze: Das deutsche Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) und die EU-Abfallrahmenrichtlinie fördern die Produktlanglebigkeit und optimale Recyclingprozesse. Für Maschinenbauer und Ingenieure bedeutet dies, darauf zu achten, dass die verwendeten Komponenten möglichst ressourcenschonend, beispielsweise aus recyceltem Aluminium, hergestellt werden. Bei der Planung von Maschinen und Anlagen kann eine modulare Bauweise dazu beitragen, das spätere Recycling der Anlage zu erleichtern.

Der Product Carbon Footprint: Im Maschinenbau spielt der Product Carbon Footprint (PCF) eine entscheidende Rolle bei der Ermittlung des CO₂-Fußabdrucks von Produkten. Er erfasst die Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebenszyklus – von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung. Ingenieuren hilft er dabei, Maschinen und Anlagen mit einem möglichst geringen CO₂-Abdruck in der Herstellungsphase zu planen.

Digitaler Produktpass der EU: Der Digitale Produktpass (DPP) der EU ist ein zukünftiger digitaler Datensatz, der alle Informationen über den Lebenszyklus eines Produkts enthält. Er umfasst Details wie Materialien, Herkunft, Umweltauswirkungen, Reparierbarkeit und Entsorgungsmöglichkeiten. Ziel des DPP ist es, Transparenz und Nachhaltigkeit auf dem EU-Markt zu fördern, indem er Informationen über die gesamte Wertschöpfungskette bereitstellt. Das erleichtert Ingenieuren und Maschinenbauern, die Nachhaltigkeitsbilanz von Antrieben und anderen Komponenten nachzuvollziehen.

Die wichtigsten Stellschrauben im Anlagenbau

Nachhaltigkeit ist ein komplexes Thema, das von umfangreichen politischen Rahmenbedingungen, Regularien und neuen Anforderungen an produzierende Unternehmen bestimmt wird. Wie lassen sich diese neuen Anforderungen jetzt konkret im Maschinen- und Anlagenbau umsetzen?

Darauf kommt es an:

• Konzeption der Anlage: Ein durchdachtes, modulares Design ermöglicht leichtere Reparierbarkeit und Wartung und trägt so dazu bei, unnötigen Abfall zu vermeiden. Durch die Möglichkeit, einzelne Komponenten einfach wiederzuverwenden oder auszutauschen, wird die Lebensdauer der Anlage verlängert und so die Nachhaltigkeit gefördert.

• Moderne Steuerungskonzepte: Sie nutzen gezielt Sensorik, um Maschinendaten zu erfassen und auszuwerten. Dies ermöglicht eine Optimierung verschiedener Prozesse in der Automatisierung. wie beispielsweise der Verschraubung einer Platine. Über Monitoring-Funktionen, wie sie von Festo AX bereitgestellt werden, können diese optimierten Abläufe überwacht werden.

• Skalierbarkeit und Flexibilität: Anlagen sollten so konzipiert werden, dass sie durch Skalierbarkeit und Flexibilität an schwankende Ausbringungsmengen und neue Produktionsschritte angepasst werden können. Die Erweiterbarkeit durch zusätzliche Komponenten ermöglicht eine effizientere Nutzung der Anlage. Dies sorgt für die nötige Flexibilität, damit die Anlage später an geänderte Anforderungen angepasst und mit neuen Funktionen ausgestattet werden kann.

• Komponentenauswahl: Die Berücksichtigung des Produkt-CO₂-Fußabdrucks (PCF) ist bei der Konstruktion nachhaltiger Anlagen wichtig für die Auswahl der Komponenten. Der Einsatz von alternativen Werkstoffen und Leichtbaukonstruktions-Konzepten kann sich auf den PCF auswirken, wobei die Auswirkungen für das jeweilige Produkt und die jeweilige Methodik bewertet werden müssen. Auch wenn die Durchführung von Lebenszyklus-Analysen nicht unmittelbar Teil der Konstruktion ist, muss diese die Vorgaben der zuständigen Expert*innen berücksichtigen.

• Energieeffiziente Antriebe: Die Wahl der optimalen Antriebstechnologie ist entscheidend für die Entwicklung nachhaltiger Produktionsmaschinen. Erfahrene Maschinenbauer wissen, dass es kein universelles energieeffizientes Antriebssystem gibt; stattdessen hängt die Wahl von den spezifischen Anforderungen des jeweiligen Systems ab. Um nachhaltige Automatisierungslösungen zu entwickeln, ist es wichtig, die Vorteile von pneumatischen und elektrischen Antrieben sowie deren mögliche Anwendungsbereiche zu kennen.

Die Konstruktion nachhaltiger Produktionsanlagen erfordert eine sorgfältige Abstimmung verschiedener Elemente. Von modularen Konstruktionen und moderner Steuerungstechnik bis hin zur Auswahl effizienter Antriebe – jeder Schritt trägt zur Verbesserung der Effizienz und Lebensdauer des Systems bei.

Fazit

Maschinen- und Anlagenbauer spielen eine entscheidende Rolle dabei, die Industrie nachhaltiger zu gestalten, indem sie Maschinen und Produktionsanlagen so konzipieren, dass diese effizient arbeiten. Alle Aspekte der Nachhaltigkeit, von der Planung über den Betrieb bis hin zur Entsorgung der Systeme, müssen berücksichtigt und durch die Auswahl geeigneter Antriebe, Komponenten und Steuerungen optimiert werden.

Eine auf Energie- und Ressourceneffizienz ausgelegte Automatisierung kann die Umweltauswirkungen industrieller Prozesse verringern. Dies hilft produzierenden Unternehmen dabei, ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen, und trägt zum Schutz der Umwelt für künftige Generationen bei.