Material resources efficiency in engineering

Der Begriff Produktion umfasst eine Vielzahl industrieller Tätigkeiten, die sich im Wesentlichen auf die Herstellung von Produkten konzentrieren. Hierzu zählen nicht nur die Fertigung von Automobilen, Flugzeugen, Gebäuden, Elektronik, Bekleidung und sonstigen Waren, sondern auch die Erzeugung von Rohstoffen wie Stahl, Aluminium, Beton, Holz, Kohle, Öl und Silizium sowie der dafür erforderlichen Energieressourcen. Insbesondere die Art und Weise, wie wir Materialien künftig gewinnen, verarbeiten, nutzen und wieder in den Materialkreislauf integrieren, wird die ökologische Nachhaltigkeit maßgeblich beeinflussen.

Vor diesem Hintergrund vermittelt das Modul Methoden und Instrumente zur Bewertung von Materialien entlang ihres Lebenszyklus in Bezug auf ihre Umweltverträglichkeit. Darüber hinaus erlernen die Studierenden verschiedene vorbeugende Maßnahmen und die damit verbundenen Herausforderungen zur Optimierung des Materialeinsatzes in Produkten und Dienstleistungen. Es werden zukünftige Optionen zur Steigerung der Energieeffizienz bei der Herstellung dieser Materialien diskutiert, beispielsweise die Stahlproduktion mit grünem Wasserstoff. Ferner werden Strategien der Materialeffizienz betrachtet, mit denen dieselben materiellen Leistungen bei reduziertem Materialeinsatz erbracht werden können, und es wird aufgezeigt, wie eine Reduzierung der Nachfrage die ökologischen Auswirkungen der Produktion verändern könnte. Die Vorlesung stützt sich dabei auf Fallstudien aus unterschiedlichen Branchen.

Das Modul richtet sich an alle Studierenden der Masterstudiengänge Maschinenbau sowie Wirtschaftsingenieurwesen und Management.

Inhalte

• Verständnis der Rolle von Materialien im Hinblick auf ökologische Nachhaltigkeit (Material-Energie-CO₂-Nexus, globale Treibhausgasemissionen durch Materialien und die fünf wichtigsten Ingenieurwerkstoffe)
• Verständnis der Nachhaltigkeitsherausforderung (z. B. unter Heranziehung der IPAT-Identität und der Klimaschutzziele)
• Anwendung einer erweiterten Kaya-Identität, um die Nachhaltigkeitsherausforderung in Bezug auf den Materialeinsatz zu verstehen und vorbeugende Maßnahmen abzuleiten
• Erwerb von Fähigkeiten zur Nutzung der Stoffstromanalyse (Material Flow Analysis, MFA) und von Sankey-Diagrammen zur Analyse und Bewertung von Ist- und Zukunftsszenarien
• Erlernen einer systematischen Methode zur Analyse und Bewertung des Materialeinsatzes unter Nachhaltigkeitsgesichtspunkten
• Vertiefung in konkrete Vermeidungsstrategien:
  • Abwärmenutzung in der Produktion
  • Kreislaufwirtschaft und Recycling nach Gebrauch und am Lebensende von Produkten
  • Leichtbau
  • Materialsubstitution
  • Optimierung von Produktionsprozessen
  • Veränderung des Konsumverhaltens
• Auseinandersetzung mit kritischen Ressourcen, Konfliktmineralen und nachhaltigen Lieferketten

Stud.IP

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Modulhandbuch

Es gelten ausschließlich die Angaben im Modulhandbuch. Rechtsverbindlich gültig sind zudem nur die Angaben in der Prüfungsordnung des jeweiligen Studienganges.