CIRCE – Circular Product Creation | Zirkuläre Produktentstehung durch Integration von Remanufacturing und Produktgenerationsentwicklung mithilfe digitaler Produktinstanzen

EFRE-Innovationsverbund CIRCE – Circular Product Creation

Der Ressourcenverbrauch der deutschen Industrie übersteigt nachhaltige Grenzen deutlich, was vor allem auf die lineare Wirtschaftsweise mit hohem Primärrohstoffbedarf und erheblichen Abfallmengen zurückzuführen ist. Das Leitbild der Circular Economy setzt dem geschlossene Materialkreisläufe entgegen, in denen Produkte und Komponenten möglichst lange genutzt werden. Eine zentrale Rolle spielt dabei das Remanufacturing, also die Wiederverwendung gebrauchter Komponenten. Während Remanufacturing in kapitalintensiven Branchen etabliert ist, bestehen im Maschinenbau sowie bei elektrischem und elektronischem Equipment weiterhin Hemmnisse wie eine hohe Variantenvielfalt, unsichere Rücklaufqualitäten und ein geringer Digitalisierungsgrad. Ziel des Innovationsverbunds ist es, die Wiederverwendung gebrauchter Komponenten in neuen Produktgenerationen signifikant zu steigern. Kern ist die digitale Integration von Rückgewinnung, Reverse Engineering und Produktentwicklung auf Basis digitaler Produktinstanzen. KI-basierte Methoden unterstützen die Beherrschung von Unsicherheiten hinsichtlich Menge, Geometrie und Zustand der Komponenten. Hierfür werden neue Ansätze für Reverse Engineering, zirkuläre Lieferketten, flexible Demontage- und Inspektionsprozesse sowie additive Fertigungsverfahren entwickelt. Die resultierende durchgängige Prozesskette ermöglicht wirtschaftliches Remanufacturing, insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen und trägt zur Ressourcenschonung bei.

Teilprojekt TU Clausthal: CIRCE-TUC

KI-basierte Zustandsbewertung, digitale Rekonstruktion und Design-Automation-Prozess für die Integration gebrauchter Komponenten in neue Produkte.

Ausgangssituation und Problemstellung

Die Wiederverwendung gebrauchter Komponenten scheitert in der industriellen Praxis häufig an unzureichenden Informationen über deren Geometrie, Funktionalität und Zustand. Insbesondere bei Produkten mit hoher Variantenvielfalt fehlen standardisierte Verfahren, um geeignete Komponenten frühzeitig zu identifizieren und deren Weiterverwendung systematisch zu bewerten. Bestehende Ansätze erfordern meist einen hohen manuellen Aufwand und liefern nur begrenzt übertragbare Ergebnisse. Zudem sind relevante Informationen entlang des Prozesses fragmentiert und nicht durchgängig verfügbar. Dadurch wird eine effiziente Planung von Demontage, Bewertung und Integration erschwert und das vorhandene Wiederverwendungspotenzial bleibt weitgehend ungenutzt.

Projektziele

Ziel des Teilprojekts an der TU Clausthal ist die Entwicklung digital gestützter Methoden zur Identifikation, Bewertung und Nutzung gebrauchter Komponenten im Kontext der Produktgenerationsentwicklung. Im Fokus steht die automatisierte Erfassung von Geometrie- und Zustandsinformationen mittels Sensorik und Künstlicher Intelligenz sowie deren Bereitstellung in Form digitaler Produktinstanzen. Für die gezielte Wiederverwendung von Komponenten sollen Entwicklungsmethoden erforscht werden, die eine reaktive Anpassung neuer Produktgenerationen an verfügbare Komponenten ermöglichen. Ergänzend werden Methoden zur Eignungsbewertung sowie zur Unterstützung von Demontage- und Entwicklungsentscheidungen entwickelt. Insgesamt sollen Wiederverwendungsquoten gesteigert und Entwicklungsaufwände durch teilautomatisierte, flexible Prozessketten reduziert werden.

Verfolgter Lösungsansatz

Der Lösungsansatz verbindet sensorbasierte Datenerfassung, KI-gestützte Analyse und Produktgenerationsentwicklung zu einer integrierten Prozesskette. Bildgebende Verfahren wie 3D-Scanning sowie thermografische und spektrale Analysen erfassen Geometrie- und Zustandsmerkmale gebrauchter Komponenten. KI-Modelle unterstützen die Klassifikation, Merkmalsextraktion und Bewertung des Wiederverwendungspotenzials. Die Informationen werden in digitalen Produktinstanzen strukturiert und für nachgelagerte Prozesse bereitgestellt. Darauf aufbauend wird die Produktgenerationsentwicklung gezielt erweitert: Neue Produktgenerationen werden nicht ausschließlich anhand idealer Neuteile konzipiert, sondern reaktiv an verfügbare gebrauchte Komponenten angepasst. Design-Automation-Ansätze sollen es ermöglichen, erforderliche Schnittstellen-, Struktur- und Anpassungsbauteile automatisiert zu generieren und fertigungsgerecht auszugestalten, unter anderem für innovative additive Fertigungsverfahren wie den nicht-planaren 3D-Druck. Die Methoden werden anhand von Demonstratoren validiert und gemeinsam mit Industriepartnern auf reale Anwendungsfälle übertragen.

Förderhinweis

Der Innovationsverbund CIRCE wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Niedersachsen, Programmgebiet Stärker entwickelte Region (SER) gefördert. Das Teilprojekt an der TU Clausthal wird mit Mitteln in Höhe von 782.000 € gefördert.