Kreislaufwirtschaft und nachhaltige Ressourcennutzung

Zur Effizienzsteigerung und Kostensenkung kommen Sensoren zum Einsatz, die landwirtschaftliche Produktionsprozesse überwachen, messen und steuern oder in der Lebensmittelkontrolle genutzt werden, etwa optochemische Sensorik, analytische Lab-on-a-Chip-Systeme und Smart Connected Horticultural Lighting. Unsere Algorithmen ermitteln kritische Parameter für eine klimaresiliente Land- und Forstwirtschaft auf Basis von Satellitenbildern, Felddaten und Citizen-Science-Beiträgen.

• Visible Light Sensing, Positioning and Communication
• Lab-on-a-chip und Organ-on-a-Chip
• KI-gestütztes Bodenkartierungstool zur Ressourcenschonung von Boden und Wasser

Wir erforschen mithilfe lebenszyklusbasierten Nachhaltigkeitsbewertungen (LCA), wie sich die Umweltauswirkungen und die Kreislauffähigkeit zukünftiger elektronischer Systeme (Electronic Based Systems – EBS) verbessern lassen. Dazu entwickeln wir neuartige Materialien und Technologien, die deutlich energie- und ressourcenschonender sind als heutige Lösungen, und bieten skalierbare, digitale Verfahren für die generative Elektronikfertigung entlang der gesamten Prozesskette.

• GreenOMorph: Reduktion der Umweltauswirkungen von Elektronik durch neue Ansätze 
• CircEl-Paper: Recyclingfähige Leiterplatten auf Papierbasis
• Multimold: Verbesserte Oberflächenfunktionalitäten und nachhaltige Fertigung
• greenchips.edu: Nachhaltiges Chipdesign, Fertigung und umweltfreundliche Anwendungen

Wir forschen an neuartigen Materialien aus erneuerbaren Rohstoffen, entwickeln Prozesse, die Recycling und Remanufacturing erleichtern, und setzen additive Fertigung sowie digitale Technologien ein, um die Materialeffizienz zu steigern.

• FlexFunction2 Sustain: Nachhaltige nanofunktionalisierte flexible Kunststoff- und Papieroberflächen und -membranen
• Materialien und Komponenten für Mikro- und Nanostrukturierung (NILcure®)
• Atmosphärische Plasmabeschichtung macht Holz smart
• 3D-Strain-Sense: Schub für Leichtbau in der Luftfahrt
• WAVETAILOR: Modulare Laserquellen für die nachhaltige Produktion von personalisierten Kleinserien

Kritische Rohstoffe sind essenziell für zahlreiche Schlüsseltechnologien der Energiewende. Ihre begrenzte Verfügbarkeit in globalen Lieferketten birgt erhebliche Versorgungsrisiken für die europäische Wirtschaft. Wir analysieren die Importabhängigkeit entlang von Wertschöpfungsketten und forschen an Strategien zum Recycling und zur Substitution dieser Primärrohstoffe.

• IEA Task 40: Kritische Rohstoffe für Elektrofahrzeuge
• GreenOMorph: Verantwortungsvolle, nachhaltige Technologieentwicklung

Wir entwickeln digitale Technologien sowohl für die Rohstoffbereitstellung als auch für die Fertigung. Wertstoffe werden entlang der gesamten Recyclingkette mithilfe von Hyperspektralanalyse und maschinellem Lernen identifiziert. Roboteranwendungen zur Automatisierung flexibler Produktionsprozesse werden simuliert und durch kontinuierliche Maschinensensorik überwacht und optimiert, mit dem Ziel, Maschinenleistung, Anlagenzustand und Wartungsintervalle präzise zu bewerten.

• KI-basierte Wertstoffanalytik für die Kreislaufwirtschaft
• CONFACTS: Mehrschichtige vernetzte Fabriken mit hybriden konventionellen und digitalen Komponenten
• Auftragsforschung: Flexible Produktion
• Datenbasierte Modelle für Predictive Maintenance

Für die Entwicklung und Umsetzung neuer Produktionstechnologien, Produkte und Nutzungsformen in der Kreislaufwirtschaft bieten wir präzise technologische, ökologische und sozioökonomische Bewertungen. Methoden wie die lebenszyklusbasierte Nachhaltigkeitsbewertung (LCA) und makroökonomische Modellierungen bilden die Grundlage für fundierte Entscheidungen zur Best-Technology-Choice aus gesamtgesellschaftlicher Perspektive.

• LIFE Cycle Assessment Center: Datenbanken und Berechnungstools zur Umweltbewertung von Produkten und Dienstleistungen
• Unterstützung von Unternehmen bei der Umsetzung des Digitalen Produktpasses (DPP)
• GLOB-IO: Analyse internationaler Produktionsverflechtungen und globaler Wertschöpfungsketten