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Innovationsfelder

Disruptive Materialien und nachhaltige Herstellung

Mit neuen Materialien und Methoden stellen wir uns den größten Herausforderungen

Der Verbrauch unserer Ressourcen kann nicht weitergehen wie bisher. Eine Kreislaufwirtschaft kann die Nutzung und Lebensdauer dieser Ressourcen optimieren. Bosch arbeitet an einer Technologie, die Materialien und Fertigungsprozesse ganzheitlich gestaltet, um eine nachhaltige Herstellung zu unterstützen und Innovationen schnell auf den Markt zu bringen.

Nachhaltige Herstellung

Eine Tragödie, die uns alle betrifft

Mit unserer komplexen und vernetzten Lebensweise stehen wir vor einem grundlegenden Dilemma: Die Erde verfügt nicht über einen endlosen Vorrat an Ressourcen, die wir brauchen würden, um unseren aktuellen Konsum über viele Generationen hinweg aufrechtzuerhalten. Produkte und Prozesse, die eine moderne Lebensweise ermöglicht haben, zum Beispiel durch die Nutzung von elektronischen Geräten, verbrauchen Ressourcen wie Seltenerdmetalle oder sogar Petrochemikalien. Das hat zur Verknappung von Ressourcen geführt. Die daraus resultierende Ressourcenknappheit zwingt uns, die heutigen Recyclingkonzepte und Materialströme zu überdenken.

Die Vorteile von Kreislaufwirtschaft

Eine Kreislaufwirtschaft, in der Ressourceneinsatz und -verschwendung, Emissionen und Energieverluste durch Verlangsamung, Schließung und Verengung von Energie- und Stoffkreisläufen zu einem regenerativen System minimiert werden, ist in einer Welt mit Ressourcenknappheit ein wichtiger Schritt. Just-in-time-Logistik trug zum Erfolg globalisierter Lieferketten bei und ermöglichte einen beispiellosen Zugang zum Handel auf der ganzen Welt. Jetzt soll es ein neues und nachhaltigeres Just-in-Place-Fertigungszeitalter überholen. Es werden Anstrengungen unternommen, die Begriffe Recycling und Materialeffizienz in Europa zu vereinheitlichen, um verbindliche Richtlinien für eine Kreislaufwirtschaft zu entwickeln.

Effizientes Computerdesign macht Produktlebenszyklus-Design in einer Kreislaufwirtschaft möglich – aber das ist keine einfache Aufgabe. Die von uns entwickelten Modelle müssen die Komplexität ganzheitlicher Mechanismen beherrschen, die von den verwendeten Materialien, den Produktionsmethoden bis hin zu möglichen Fehlern reichen. All diese Mechanismen müssen auf tieferen physikalischen, chemisch basierten Skalen modelliert werden.

Die Grenzen erweitern

Um diese Aufgaben anzugehen, ist viel Rechenleistung erforderlich. Da die Rechengeschwindigkeit an ihre Grenzen stößt, ist eine Kombination von Maßnahmen notwendig, um erfolgreich zu sein. Bei Bosch entwickeln wir schnellere Algorithmen, schreiben Code effizienter und zuverlässiger, setzen zusätzliche Rechenleistung ein und nutzen im Bedarfsfall sogar Quantencomputer – und maximieren so die Ressourcen für die Entwicklung ganzheitlicher Modelle.

Digitale Zwillinge

Unser Ziel ist es, den gesamten Produktlebenszyklus von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Betrieb und Recycling digital abzubilden. Das Erreichen dieses Ziels hängt von dem Beherrschen von Techniken in den Bereichen computerunterstützte Materialwissenschaft, künstliche Intelligenz und Quantencomputer ab. Die Fortschritte gehen schnell voran. Bis zum Jahr 2025 werden wir uns auf die Produktion und Herstellung von "digitalen" nanoskaligen Materialien konzentrieren.

Die Abbildung kompletter Produktlebenszyklen und die Simulation von Anpassungen in der Fertigungsumgebung, insbesondere im Feinbereich, wird den Wandel zu einer Kreislaufwirtschaft unterstützen.

Zusammenfassung

Durch disruptives Materialdesign und nachhaltige Herstellung werden sich unsere zukünftigen Methoden zur Gestaltung von Komponenten, Fertigungsprozessen und Systemen grundlegend verändern. Digitale Zwillinge unseres ganzheitlichen Produktlebenszyklus werden die agile Entwicklung von innovativen Produkten mit verbessertem ökologischen Fußabdruck ermöglichen.

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