PEARL

Angesichts neuer gesetzlicher Anforderungen zur Kreislaufwirtschaft, wie der Ecodesign for Sustainable Products Regulation (ESPR), der Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD) und der Neuauflage der Altfahrzeugverordnung sowie einer steigenden Nachfrage nach nachhaltigen Mobilitätslösungen, sieht sich die Automobilindustrie mit großen Herausforderungen konfrontiert. Um in einem unsicheren globalen Umfeld widerstandsfähige Wertschöpfungsketten zu sichern, müssen R-Strategien zur Kreislaufwirtschaft (wie z. B. Reparatur, Remanufacturing, Recycling, etc.) frühzeitig in die Produktentwicklung integriert werden. Entwicklerinnen und Entwickler müssen den voraussichtlichen Lebenszyklus eines Fahrzeugs definieren, zentrale Komponenten identifizieren und entsprechende Nachhaltigkeitsmaßnahmen ableiten. Andernfalls drohen suboptimale Design- und Entscheidungsprozesse.

Dieses hohe Maß an Entscheidungskomplexität erfordert ein System, das die Ressourceneffizienz fördert, Abfall reduziert und die Wiederverwendung, Reparatur und das Recycling von Materialien unterstützt. 

Im Forschungsprojekt »PEARL« (Probabilistic, Ecological-Economic Assistant for Circular Product Design) werden modellbasierte Systemtechnik, Optimierung und generative Designalgorithmen in einem digitalen Assistenten gebündelt. Dieser unterstützt Entwicklerinnen und Entwickler bei Entscheidungen entlang des Fahrzeuglebenszyklus. Das Forschungszentrum KTH Vehicle Design am KTH Royal Institute of Technology entwickelt einen Algorithmus, der je nach Zustand des Produkts die am besten geeignete Kreislaufstrategie auswählt. Das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO ergänzt dies durch die Modellierung der Auswirkungen von R-Strategien sowie durch eine Lebenszyklusabschätzung in frühen Phasen der Produktentwicklung. A-priori-Schätzungen (Fraunhofer IAO) und Nutzungsdaten (KTH) werden kombiniert, um die nachhaltigsten Maßnahmen vorzuschlagen. 

Das Ziel des gemeinsamen Forschungsprojekts ist ein digitaler Softwareassistent für zirkuläres Produktdesign, der in eine Entwicklungssoftware integriert werden kann. 

Der Softwareassistent »PEARL« analysiert mathematische Modelle und Optimierungsalgorithmen, bewertet das aktuelle Produktdesign sowie kritische Lebenszykluszustände und schlägt die geeignetsten R-Strategien vor. Dabei berücksichtigt »PEARL« Auswirkungen auf Entwicklungsziele, Kosten, Rentabilität und Nachhaltigkeitskriterien und analysiert Wechselwirkungen zwischen R-Strategien, Produktdesign und Kostenstruktur, um konkrete, situationsbasierte Optimierungen zu liefern. 

In den kommenden Projektphasen wird »PEARL« weiterentwickelt, validiert und in bestehende Entwicklungsprozesse integriert. Durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern sollen Fahrzeughersteller und Zulieferer Ansätze und Werkzeuge für eine transparente Entscheidungsfindung zur Optimierung von Produkten im Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft erhalten.

• Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO 
  Projekt Manager Fraunhofer IAO: Dr. Lukas Block
• Forschungszentrum KTH Vehicle Design am KTH Royal Institute of Technology 
  Projekt Manager KTH Stockholm: Ciarán O'Reilly

Das Projekt PEARL wird durch die Fraunhofer-Gesellschaft im Rahmen des »CONNECT Science: ICON - International Cooperation and Networking Programms« gefördert.