WAK-Preis 2021 für umweltverträglichen Leichtbau

ILK-Absolvent erhält WAK-Preis für seine Diplomarbeit, die beim Leichtbau das Potential einer frühzeitigen Betrachtung ökologischer Aspekte aufzeigt.

Der Wissenschaftliche Arbeitskreis der Universitäts-Professoren der Kunststofftechnik – WAK, der jährlich die besten wissenschaftlichen Arbeiten auf dem Gebiet der Kunststofftechnik kürt, hat in diesem Jahr Dipl.-Ing. Levin Schilling für seine Abschlussarbeit am Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik – ILK der TU Dresden ausgezeichnet. Für seine Diplomarbeit „Integration der Ökobilanz in den konstruktiven Entwicklungsprozess eines Triebwerk-Zwischengehäuses“ wurde ihm am 4. November 2021 in Aachen der Oechsler-Preis für Arbeiten über Methoden und Ansätze zur Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen aus Kunststoffen verliehen.

Die Begründung des WAK: Levin Schilling erweiterte den klassischen Entwicklungsprozess, der nun von vornherein auch ökologische Produktanforderungen integriert. Indem seine Diplomarbeit das bei weitem nicht ausgeschöpfte Potential einer frühzeitigen Betrachtung ökologischer Aspekte innerhalb der Entwicklungskette aufzeigt, leistet sie einen wesentlichen Beitrag im Bereich des Neutralleichtbaus. Darüber hinaus kann sie als Basis für weiterführende Forschung im Bereich nachhaltigkeitsorientierter Entwicklungsprozesse dienen und somit künftig zur allgemeinen Verbesserung der Umweltverträglichkeit von Produkten beitragen.

Als Forschungsgrundlage diente Schilling der etablierte konstruktive Entwicklungsprozess gemäß der VDI-Richtlinie 2221, der sich jedoch auf die Umsetzung klassischer, das heißt technischer und ökonomischer, Produktanforderungen beschränkt. Eine Ökobilanz erlaubt es zwar, die ökologischen Produkteigenschaften zu quantifizieren und entsprechende Handlungsempfehlungen für die Produkte abzuleiten, wird allerdings aufgrund der erforderlichen, hohen Systemkenntnis üblicherweise erst am bestehenden Produktsystem durchgeführt.

Ökologische Potentiale lassen sich infolgedessen meist nur durch aufwendige Systemveränderungen oder im Rahmen von weiteren Entwicklungszyklen erschließen. Der von Levin Schilling konzipierte nachhaltigkeitsorientierte Entwicklungsprozess (NEP) ermöglicht es dagegen, die ökologischen Entscheidungsbewertungen frühzeitig, nämlich bereits während das Produkt konzipiert wird, durchzuführen. Eine ökologische Bewertung innerhalb der Produktentwicklung selbst, wie sie Schilling vorschlägt, wird den steigenden Ansprüchen hinsichtlich der Entwicklungsdauer und -kosten sowie der Produktkomplexität und -qualität besser gerecht als die nachgelagerte Ökobilanz.

Den erarbeiteten Prozess durfte Levin Schilling im Rahmen des Projektes PEP4.0 („Entwicklung eines hocheffizienten verknüpften Produktentstehungsprozesses (PEP) für hybride Leichtbaustrukturen im Kontext von Industrie 4.0“) von Prof. Dr.-Ing. Maik Gude und Dr.-Ing. Sebastian Spitzer anwenden. Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland Ltd. & Co.KG wurde untersucht, welche ökologischen Vorteile der Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) in Triebwerkgehäusen gegenüber den üblicherweise verwendeten Leichtmetallen hat. Es zeigte sich, dass der Einsatz von FKV innerhalb der Luftfahrt aus ökologischer Sicht tatsächlich gerechtfertigt ist: Der durch die Nutzung von FKV erhöhte Leichtbaugrad reduziert signifikant die entstehenden Emissionen in der kritischen Nutzungsphase des Bauteils und verbessert somit die Nachhaltigkeit der Triebwerkstruktur über den gesamten Lebenszyklus.

Die Auszeichnung dieser Arbeit mit dem Oechsler-Preis 2021 würdigt nicht nur die Forschung von Levin Schilling zu Entwicklungsmethoden für Kunststoffbauteile. Sie unterstreicht zudem die Aktivitäten am ILK, den Blick auf die Umweltverträglichkeit in diesem Forschungsgebiet zu lenken.

Das Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) ist eine Forschungseinrichtung der Fakultät Maschinenwesen und der Fakultät Verkehrswissenschaften "Friedrich List" der Technischen Universität Dresden. Auf dem Gebiet des ressourcenschonenden Leichtbaus hoher Material- und Energieeffizienz führen rund 240 Mitarbeiter und Mitarbeiterinnen umfangreiche Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durch. Die Arbeit am ILK ist geprägt vom Dresdner Modell des funktionsintegrativen Systemleichtbaus in Multi-Material-Design und basiert auf einem werkstoff- und produktübergreifenden Ansatz.

Die Forschenden des ILK betrachten bei der Entwicklung neuer Konzepte, Prozesse und Produkte die gesamte Entwicklungskette: Werkstoff - Konstruktion - Simulation - Fertigung - Prototypentests - Qualitätssicherung - Kosten. Indem sie sich dabei am Konzept des Neutralleichtbaus orientieren, werden neben den klassischen, technischen und ökonomischen Aspekten auch die ökologischen Parameter sowie Fragestellungen unserer globalisierten Gesellschaft auf jeder Stufe dieser Kette integriert.

Geleitet wird das ILK von einem vierköpfigen Vorstand: Prof. Dr.-Ing. habil. Maik Gude, Professur für Leichtbaudesign und Strukturbewertung, Prof. Dr. rer. nat. Hubert Jäger, Professur für Systemleichtbau und Mischbauweisen, Prof. Dr.-Ing Niels Modler, Professur für Funktionsintegrativen Leichtbau, sowie Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. E.h. Dr. h.c. Werner Hufenbach, Seniorprofessur.

gk