Eco-Design: Effiziente Entwicklung Nachhaltiger Produkte Mit Euromat

ISBN-13: 9783642640582 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 372 str.

W. Michaeli

Opis

Dieses Grundlagenwerk wendet sich vorwiegend an Produktentwickler und an mit der Produktentwicklung befasste Fuhrungskrafte und Wissenschaftler. Im Mittelpunkt steht eine Methodik, die es erlaubt, aus der Gesamtheit aller zur Verfugung stehenden Werkstoffe und Materialkombinationen die optimale Auswahl zu treffen und die fur den Produkterfolg relevanten technischen, okologischen und wirtschaftlichen Aspekte in die Produktentwicklung zu integrieren. Die Methodik ist sowohl in Textform als auch in Form von Ablaufplanen ubersichtlich dargestellt. Sie tragt zur Produktinnovation und Kostenreduzierung bei. 11 Praxisbeispiele aus unterschiedlichen Industriebranchen demonstrieren die Methodik. Ein umfangreicher Index ermoglicht die Nutzung als Nachschlagewerk

Spis treści

1 Zusammenfassung.- 2 Einleitung.- 3 Methode euroMat’98.- 3.1 Grundprinzipien und Gesamtmethode.- 3.1.1 Top-down-Ansatz.- 3.1.2 Integrative Materialauswahl.- 3.1.3 Iterative und entwicklungsbegleitende Materialauswahl.- 3.1.4 Interaktive Materialauswahl und Schnittstellen.- 3.1.5 Funktionsweise von euroMat ’98: Gesamtablaufplan.- 3.2 Modul Technik.- 3.2.1 Grundlagen der Vorgehensweise.- 3.2.1.1 Materialauswahl (Anforderungsprofil).- 3.2.1.2 Materialauswahl (Gebrauchseigenschaften).- 3.2.1.3 Materialauswahl (Aufbaubarkeit).- 3.2.1.4 Fertigung.- 3.2.1.5 Recycling.- 3.2.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 3.2.2.1 Systemgrenze und-umfang.- 3.2.2.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.2.2.3 Bewertung der Technischen Eignung.- 3.2.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 3.2.3.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.2.3.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.2.3.3 Bewertung der Technischen Eignung.- 3.2.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 3.2.4.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.2.4.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.2.4.3 Bewertung der Technischen Eignung.- 3.3 Modul Arbeitsumwelt.- 3.3.1 Grundlagen der Vorgehensweise.- 3.3.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 3.3.2.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.3.2.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.3.2.3 Bewertung.- 3.3.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 3.3.3.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.3.3.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.3.3.3 Bewertung.- 3.3.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 3.3.4.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.3.4.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.3.4.3 Bewertung.- 3.4 Modul Umwelt.- 3.4.1 Grundlagen der Vorgehensweise.- 3.4.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 3.4.2.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.4.2.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.4.2.3 Bewertung im Modul Umwelt.- 3.4.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 3.4.3.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.4.3.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.4.3.3 Bewertung im Modul Umwelt.- 3.4.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 3.4.4.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.4.4.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.4.4.3 Bewertung der Umweltbelastungspotentiale.- 3.5 Modul Kosten.- 3.5.1 Grundlagen der Vorgehensweise.- 3.5.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 3.5.2.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.5.2.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.5.2.3 Bewertung im Modul Kosten.- 3.5.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 3.5.3.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.5.3.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.5.3.3 Bewertung im Modul Kosten.- 3.6 Modul Gesamtbewertung - Integration der Auswahlkriterien und Interaktion.- 3.6.1 Grundlagen der Vorgehensweise.- 3.6.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 3.6.2.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.6.2.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.6.2.3 Bewertung der Auswahlkriterien: Defizitausweisung.- 3.6.3 Halb- und teilquantitative Betrachtung und Bewertung (2. und 3. Iterationsschritt).- 3.6.3.1 Systemgrenze und Systemumfang.- 3.6.3.2 Datenbasis und Eigenschaftsermittlung.- 3.6.3.3 Bewertung der Auswahlkriterien.- 4 Anwendung der Methode.- 4.1 Beispiel Bodengruppe von Hybridfahrzeugen.- 4.1.1 Einleitung.- 4.1.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.1.2.1 Materialauswahl.- 4.1.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung – Materialgruppen.- 4.1.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.1.3.1 Materialauswahl.- 4.1.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-) Mater ialcluster.- 4.1.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 4.1.4.1 Materialauswahl.- 4.1.4.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialarten.- 4.2 Beispiel Werkzeugkoffer.- 4.2.1 Einleitung.- 4.2.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.2.2.1 Materialauswahl.- 4.2.2.2 Integrative Defizit - bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.2.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.2.3.1 Materialauswahl.- 4.2.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.2.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 4.2.4.1 Materialauswahl.- 4.2.4.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialarten.- 4.3 Beispiel Gehäuse für Schaltschränke.- 4.3.1 Einleitung.- 4.3.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.3.2.1 Materialauswahl.- 4.3.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.3.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.3.3.1 Materialauswahl.- 4.3.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.3.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 4.3.4.1 Materialauswahl.- 4.3.4.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialarten.- 4.4 Beispiel diffusionsarme Rohre für Fußbodenheizungen.- 4.4.1 Einleitung.- 4.4.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.4.2.1 Materialauswahl Integrative Defizit - bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.4.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.4.3.1 Materialauswahl.- 4.4.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.4.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 4.4.4.1 Materialauswahl.- 4.4.4.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialarten.- 4.5 Beispiel Gerüstbohlen aus Verbundwerkstoffen.- 4.5.1 Einleitung.- 4.5.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.5.2.1 Materialauswahl.- 4.5.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.5.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.5.3.1 Materialauswahl.- 4.5.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.5.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 4.5.4.1 Materialauswahl.- 4.5.4.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialarten.- 4.6 Beispiel Getränkeverpackung.- 4.6.1 Einleitung.- 4.6.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.6.2.1 Materialauswahl.- 4.6.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung – Materialgruppen.- 4.6.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.6.3.1 Materialauswahl.- 4.6.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-) Mater ialcluster.- 4.6.4 Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 4.6.4.1 Materialauswahl.- 4.6.4.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialarten.- 4.7 Beispiel Behälter für Kühlträgerflüssigkeit.- 4.7.1 Einleitung.- 4.7.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.7.2.1 Materialauswahl.- 4.7.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung – Materialgruppen.- 4.7.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.7.3.1 Materialauswahl.- 4.7.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.8 Beispiel Elastischer Bodenbelag auf Doppelbodenplatten.- 4.8.1 Einleitung.- 4.8.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.8.2.1 Materialauswahl.- 4.8.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.8.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.8.3.1 Materialauswahl.- 4.8.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.9 Beispiel Kühlschranktür.- 4.9.1 Einleitung.- 4.9.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.9.2.1 Materialauswahl.- 4.9.2.2 Integrative Defizit- bzw. /Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.9.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.9.3.1 Materialauswahl.- 4.9.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.10 Beispiel Zisterne für Regenwasser.- 4.10.1 Einleitung.- 4.10.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.10.2.1 Materialauswahl.- 4.10.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.10.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.10.3.1 Materialauswahl.- 4.10.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-)Materialcluster.- 4.11 Beispiel Tiefziehplatte für mittleres Beanspruchungsniveau.- 4.11.1 Einleitung.- 4.11.2 Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 4.11.2.1 Materialauswahl.- 4.11.2.2 Integrative Defizit- bzw. Potentialausweisung - Materialgruppen.- 4.11.3 Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 4.11.3.1 Materialauswahl.- 4.11.3.2 Integrative Bewertung: (Verbund-) Materialclus ter.- 5 Aussagesicherheit von euroMat ’98: Bewertung, Fehlerbetrachtung und Geltungsbereich.- 5.1 Horizontale Fehlerbetrachtung.- 5.1.1 Modul Technik.- 5.1.1.1 Gebrauchseigenschaften.- 5.1.1.2 Recyclingeigenschaften.- 5.1.2 Modul Arbeitsumwelt.- 5.1.2.1 Allgemeine Fehlerbetrachtung.- 5.1.2.2 Beispielbezogene Fehlerbetrachtung.- 5.1.2.3 Kombinierte Fehlerbetrachtung.- 5.1.3 Modul Umwelt.- 5.1.3.1 Allgemeine Betrachtung.- 5.1.3.2 Beispielbezogene Betrachtung.- 5.1.3.3 Kombinierte Fehlerbetrachtung.- 5.1.4 Modul Kosten.- 5.1.4.1 Allgemeine Betrachtung.- 5.1.4.2 Beispielbezogene Betrachtung.- 5.1.4.3 Kombinierte Fehlerbetrachtung.- 5.2Vertikale Fehlerbetrachtung.- 5.2.1 Allgemeine Betrachtung.- 5.2.2 Beispielbezogene Betrachtung.- 5.2.2.1 Vergleich des Gesamt-Rankings über die Iterationsschritte.- 5.2.2.2 Untersuchung einzelner Wechselwirkungen.- 5.2.3 Kombinierte Betrachtung.- 6 Ausblick.- 7 Anhang.- 7.1 A.1: Erklärung der Elemente eines Ablaufplans (ALP).- 7.2 A.2: Erklärung der in den Ablaufplänen verwendeten Abkürzungen.- 7.3 A.3: Vorgehensweise bei der Materialauswahl nach euroMat.- 7.3.1 A.3.1: Überblick.- 7.3.2 A.3.2: Erstellung des Anforderungsprofils.- 7.3.3 A.3.3: Überarbeitung des Anforderungsprofils.- 7.3.4 A.3.4: Materialauswahl.- 7.3.4.1 A.3.4.1: Auswahl homogener Materialien.- 7.3.4.2 A.3.4.2: Auswahl geeigneter Stoffzusätze.- 7.3.4.3 A.3.4.3: Auswahl geeigneter Verbundmaterialmodelle und Materialkomponenten.- 7.3.4.4 A.3.4.4: Aufbaubarkeit eines dauerhaften Verbundes.- 7.3.5 A.3.5: Bewertung der Eignung der ausgewählten (Verbund-)Materialien.- 7.4 A.4: Vorgehensweise bei der Ermittlung und Bewertung der Fertungseigenschaften nach euroMat.- 7.4.1 A.4.1: Überblick.- 7.4.2 A.4.2: Qualitative Betrachtung und Bewertung (1. Iterationsschritt).- 7.4.3 A.4.3: Halbquantitative Betrachtung und Bewertung (2. Iterationsschritt).- 7.4.4 A.4.4: Teilquantitative Betrachtung und Bewertung (3. Iterationsschritt).- 7.4.5 A.4.5: Ermittlung geeigneter Fertigungshilfsstoffe (ab 2. Iterationsschritt).- 7.4.6 A.4.6: Abgleich der Eigenschaftsveränderungen der (Verbund-)Materialien durch die Fertigung mit dem Anforderungsprofil (ab 3. Iterationsschritt).- 7.5. A.5: Vorgehensweise bei der Ermittlung und Bewertung der Recyclingeigenschaften nach euroMat.- 7.5.1 A.5.1: Überblick.- 7.5.2 A.5.2: Identifikation von Verunreinigungen im Altprodukt bzw. Altstoff.- 7.5.3 A.5.3: Weiter- und Wiederverwendung.- 7.5.4 A.5.4: Recycling (werkstoffliches und rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung).- 7.5.5 A.5.5: Beseitigung.- 7.5.6 A.5.6: Auflösen des Verbundes.- 7.6 A.6: Vorgehensweise bei der Bewertung der ökologischen Eigenschaften über den Lebensweg nach euroMat.- 7.6.1 A.6. l: Überblick.- 7.6.2 A.6.2: Qualitative Bewertung (1. Iterationsschritt).- 7.6.3 A.6.3: Halbquantitative Bewertung (2. Iterationsschritt).- 7.6.4 A.6.4: Teilquantitative Bewertung (3. Iterationsschritt).- 7.7 A.7: Vorgehensweise bei der Bewertung der Arbeitsumwelteigenschaften über den Lebensweg nach euroMat.- 7.7.1 A.7. l: Überblick.- 7.7.2 A.7.2: Betrachtung der Arbeitsumwelt über den Lebensweg.- 7.7.3 A.7.3: Gesamtbewertung Arbeitsumwelt.- 7.8 A.8: Vorgehensweise bei der Bewertung der Kosteneigenschaften über den Lebensweg nach euroMat.- 7.8.1 A.8.1: Überblick.- 7.8.2 A.8.2: Qualitative Bewertung (1. Iterationsschritt).- 7.8.3 A.8.3: Halbquantitative Bewertung (2. Iterationsschritt).- 7.9 A.9: Gesamtbewertung der (Verbund-)Materiallösungen.- 7.10 A.10: Eigenschaftsermittlung für Verbundmaterialien.- 7.10.1 A.10.1: Berechenbarkeit von Materialkennwerten bzw. Abschätzungsregeln.- 7.10.2 A. 10.2: Mischungsregeln.- 7.10.3 A.10.3: Zusammenstellung von Abschätzungsregeln.- 7.10.3.1 Zugfestigkeit.- 7.10.3.2 Druckfestigkeit.- 7.10.3.3 Zugdehnung.- 7.10.3.4 Härte.- 7.10.3.5 Zug-Elastizitäts-Modul.- 7.10.3.6 Querkontraktionszahl.- 7.10.3.7 Bruchzähigkeit.- 7.10.3.8 Linearer Ausdehnungskoeffizient.- 7.10.3.9 Verlustmodul.- 7.10.3.10 Spezifische Wärmekapazität.- 7.10.3.11 Gebrauchstemperatur.- 7.10.3.12 Wärmeleitfähigkeit.- 7.10.3.13 Brennbarkeit.- 7.10.3.14 Formbeständigkeit.- 7.10.3.15 Rohdichte.- 7.10.3.16 Wasseraufnahme (23 °C).- 7.10.3.17 Feuchteaufnahme (RT, 50%).- 7.10.4 Verwendete Formelzeichen.- 7.10.5 Indizes.- Glossar und Abkürzungsverzeichnis.- Literatur.- Zitierte Normen und Richtlinien.- euroMat-Publikationen.- Sachwortverzeichnis.

Blurb

Prof.Dr.-Ing Günter Fleischer war während seiner 15-jährigen Industriepraxis u.a. für die Entwicklung neuer Technologien und die Optimierung von Prozeßfolgen hinsichtlich Umweltentlastung durch Verringerung des Stoff-und Energiebedarfs in einem Halbzeug-und einem Recyclingbetrieb zuständig. Seit 1988 forscht und lehrt er an der TU Berlin FB Abfallvermeidung und Sekundärrohstoffwirtschaft. Schwerpunkte seiner Tätigkeit sind die Entwicklung von produkt-, prozeß- und betriebsbezogenen Strategien zur Umweltentlastung mittels ganzheitlicher Ansätze. Er ist u.a. aktives Mitglied in Ausschüssen von DIN, ISO, SETAC sowie VDI. Dieses Grundlagenwerk wendet sich vorwiegend an Produktentwickler sowie mit der Produktenwicklung befaßte Führungskräfte und Wissenschaftler wendet, ist das Ergebnis einer dreijährigen intensiven Forschungstätigkeit von sechs Instituten unter Beteiligung von elf Unternehmen der deutschen Wirtschaft. Im Mittelpunkt steht eine Methodik, die es erlaubt, aus der Gesamtheit aller zur Verfügung stehenden Werkstoffe und denkbaren Materialkombinationen die optimale Auswahl zu treffen und die für den Produkterfolg relevanten technischen, ökologischen und wirtschaftlichen Aspekte in die Produktentwicklung zu integrieren. Diese Methodik, die nicht nur in Textform, sondern auch in Form von Ablaufplänen übersichtlich dargestellt ist, ermöglicht die Entwicklung innovativer und nachhaltiger Produkte und berücksichtigt den gesamten Lebenszyklus eines Produktes von der Rohstoffgewinnung bis zur Entsorgung. Damit trägt sie zur Produktinnovation sowie zur Kostenreduzierung durch Verkürzung der Entwicklungszeit und Steigerung der Entwicklungssicherheit bei. Die verschiedenen relevaten Aspekte sind einheitlich strukturiert und werden anhand von elf Praxisbeispielen aus unterschiedlichen Industriebranchen verdeutlicht und erläutert. Ein umfangreicher Index ermöglicht die Nutzung als Nachschlagewerk.