Digitale Werkstoff-Auswahl reduziert CO2-Emissionen um 40 Prozent

In einem Gespräch mit Marc Vidal von CADFEM erläutert Daniel Barta, Entwicklungsingenieur bei der SCHUNK SE & Co. KG das konkrete Vorgehen sowie die Vorteile und Einsparmöglichkeiten (https://blog.cadfem.ne…ahl-schunk). Grundsätzlich werde die Materialauswahl heute immer komplexer, gleichzeitig steigen die Anforderungen an Material, Verarbeitung und vor allem an Nachhaltigkeit. "Wir haben daher die emissionsreichsten Komponenten aus dem Greifer herausgenommen und überlegt, wie wir durch alternative Materialien und Fertigungsprozesse CO2 einsparen können", erklärt Daniel Barta. Daraus konnten zwei vielversprechende Ansätze identifiziert werden: der Einsatz von Sekundärmaterialien mit hohem Recyclinganteil sowie der Einsatz additiver Fertigungsverfahren unter Nutzung erneuerbarer Energien kann zu einer CO2-Einsparung im Greifer um bis zu 40 Prozent führen.

Werkstoffe als Schlüssel für Innovation und Wirtschaftlichkeit

"Werkstoffdaten sind die Grundlage für jede technische Entscheidung", betont Daniel Barta in dem Interview. Sie seien heute "der Schlüssel für Innovation, Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit". Das Werkstoffauswahl-Tool Ansys Granta Selector mit dem zusätzlichen Berechnungsmodul EcoAudit zur Erfassung des ökologischen Fußabdrucks sei entscheidend für die Bewertung und den Vergleich der unterschiedlichen Material- und Fertigungsoptionen gewesen.

Bei SCHUNK habe man vor allem im Kontext der digitalen Transformation nach Möglichkeiten gesucht, die Werkstoffauswahl zu verbessern. Lange basierte sie wie in vielen Industrie- und Produktionsbetrieben noch üblich im Wesentlichen auf bisherigen individuellen Erfahrungen und etablierten manuellen Prozessen. Mit der Material-Datenbank von Ansys Granta Selector hat das Unternehmen nun unter anderem verschiedene Aluminium- oder Stahllegierungen aufgezeigt bekommen, deren Einsatz, Verarbeitung, Belastbarkeit und ökologischer Fußabdruck in der Software umfangreich getestet werden konnte – bevor sie in der tatsächlichen Produktion umgesetzt wurde.

Nachhaltige Werkstoffe sind erheblicher Wettbewerbsvorteil

"Alle Materialien können damit gezielt auf Nachhaltigkeitskriterien überprüft und die entsprechenden Werte ausgewiesen werden", so Barta. Da Kunden von SCHUNK ihrerseits Nachhaltigkeitsforderungen erfüllen und nachweisen müssen, seien diese objektiven Informationen ein erheblicher Wettbewerbsvorteil.

Neben dem Einsatz von Sekundärmaterialien wurde auch die Produktion durch mit erneuerbarer Energie betriebene additive Fertigungsverfahren (3D-Druck) hinsichtlich ihres CO2-Einsparpotenzials untersucht. Auch dieser Fertigungsansatz konnte zuvor mit Hilfe von einer ökologischen Simulation analysiert und für die jeweiligen Anforderungen und verwendeten Materialien optimiert werden.

Ausweitung auf andere Unternehmensbereiche

In einem nächsten Schritt will SCHUNK mit Hilfe solcher digitalen Werkzeuge ein zentrales Werkstoffdatenmanagement aufbauen, um Kosten, Prozesseffizienz und Nachhaltigkeit auch für andere Unternehmensbereiche analysieren und optimieren zu können. Die dafür von CADFEM vertriebene Werkstoffdatenmanagement-Software Ansys Granta MI (MI für Material Intelligence) unterstützt neben der Auswahl der richtigen Werkstoffe auch Schnittstellen vom Engineering zu anderen Abteilungen mit Berührungspunkten zum Thema Material wie Einkauf, Qualitätssicherung oder Compliance. Eine solches zentrales System als digitale Informationsquelle reduziere manuelle Schritte und schaffe noch höhere Effizienz, Transparenz und Wirtschaftlichkeit über den gesamten Produktentstehungsprozess.

Über SCHUNK: Vor über 80 Jahren von Friedrich Schunk als kleine mechanische Werkstatt gegründet, ist SCHUNK heute ein internationales Technologieunternehmen der Spanntechnik, Greiftechnik und Automatisierungstechnik. Das Unternehmen mit Sitz in Lauffen am Neckar beschäftigt weltweit 3.700 Mitarbeitende in 10 Werken und 34 eigenen Ländergesellschaften. Sie entwickeln und fertigen neben Hightech-Komponenten intelligente Komplettlösungen für Robotersysteme, Produktions- und Automatisierungsprozesse in verschiedenen Branchen. Aus der engen Partnerschaft mit seinen Kunden und der Zusammenarbeit in Innovationsnetzwerken entwickelt SCHUNK Zukunftstechnologien unter anderem für die Automotive, E-Mobility, Life Science, Aerospace und Electronics Branche. Immer mit dem Ziel, die industrielle Zukunft effizienter, ressourcenschonender und nachhaltiger zu gestalten.