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Substitution von energieintensiven Primärmaterialien

Als Beitrag zur umweltverträglicheren Produktionsgestaltung am Beispiel eines Stauförderers im automobilen Karosseriebau
  • Tobias Wallrapp

    Tobias Wallrapp, M. Eng., geb. 1995, studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut und promoviert seit 2022 in der Karosseriebauplanung der Volkswagen AG in Wolfsburg zum Thema Materialsubstitution zur Reduzierung der Umweltwirkungen im Karosserieanlagenbau.

     EMAIL logo     , Elias Gebhard Vogt

    Elias Gebhard Vogt, M. Eng., geb. 1998, studierte Fahrzeugtechnik an der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften und promoviert seit 2022 in der Prozessplanung der Volkswagen AG in Wolfsburg zum Thema der Evaluierung des Einsatzes von „grünem“ Stahl zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen von Karosseriebauteilen.

     EMAIL logo     , Christian Meyer

    Dipl.-Ing. (FH) Christian Meyer, geb. 1983, studierte Maschinenbau an der Fachhochschule Ostfalia Wolfenbüttel und leitet die Planungsabteilung des Presswerkes Wolfsburg der Volkswagen AG.

         , Markus Rössinger

    Dipl.-Ing. Markus Rössinger, geb. 1965, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt und leitet die Abteilung Planung und Konstruktion Karosseriebauanlagen im Bereich Planung und Produktionstechnik der Volkswagen AG in Wolfsburg.

         , Max Juraschek

    Dr.-Ing. Max Juraschek, geb. 1989, promovierte an der Technischen Universität Braunschweig zu nachhaltigen urbanen Produktionssystemen und leitet dort die Forschungsgruppe „Nachhaltige Produktion und Fabriksysteme“ am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF).

         und Christoph Herrmann

    Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann, geb. 1970, ist Universitätsprofessor für Nachhaltige Produktion und Life Cycle Engineering und Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der Technischen Universität Braunschweig sowie Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik (IST).
Veröffentlicht/Copyright: 10. Februar 2024
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
Aus der Zeitschrift Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Band 119 Heft 1-2

Abstract

Als Beitrag zur nachhaltigen Automobilproduktion wird im Folgenden die Substitution mit umweltverträglichen Werkstoffen in Form von Holz und CO2-reduziertem Stahl im Karosserieanlagenbau evaluiert. Hierzu werden mittels einer Fallstudie bei einem Betriebsmittel des Anlagenbaus die Potenziale analysiert und resultierende Zielkonflikte identifiziert. Aus dieser geht hervor, dass die Werkstoffsubstitution eine wirksame Methode zur Reduzierung der Umweltwirkungen ist.

Abstract

As a contribution to sustainable automotive production, the substitution with materials with low environmental footprint in form of wood and CO2-reduced steel in car body plant construction is evaluated below. For this purpose, the Potenzials are analysed by means of a case study of an operating resource in plant engineering and the resulting conflicts of objectives are identified. This shows that material substitution is an effective method for reducing environmental impacts.

Schlüsselwörter: Materialsubstitution; Karosserieanlagenbau; Holzwerkstoff; „Grüner“ Stahl; Nachhaltigkeit; Herausforderungen
Keywords: Material Substitution; Car Body Plant Construction; Wood Material; “Green” Steel; Sustainability; Challenges

Hinweis

Bei diesem Beitrag handelt es sich um einen von den Mitgliedern des ZWF-Advisory-Board wissenschaftlich begutachteten Fachaufsatz (Peer Review).

Tel.: +49 (0) 152 09140880
Tel.: +49 (0) 1520 9101 271

About the authors

Tobias Wallrapp

Tobias Wallrapp, M. Eng., geb. 1995, studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der Hochschule für angewandte Wissenschaften Landshut und promoviert seit 2022 in der Karosseriebauplanung der Volkswagen AG in Wolfsburg zum Thema Materialsubstitution zur Reduzierung der Umweltwirkungen im Karosserieanlagenbau.

Elias Gebhard Vogt

Elias Gebhard Vogt, M. Eng., geb. 1998, studierte Fahrzeugtechnik an der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften und promoviert seit 2022 in der Prozessplanung der Volkswagen AG in Wolfsburg zum Thema der Evaluierung des Einsatzes von „grünem“ Stahl zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen von Karosseriebauteilen.

Dipl.-Ing. (FH) Christian Meyer

Dipl.-Ing. (FH) Christian Meyer, geb. 1983, studierte Maschinenbau an der Fachhochschule Ostfalia Wolfenbüttel und leitet die Planungsabteilung des Presswerkes Wolfsburg der Volkswagen AG.

Dipl.-Ing. Markus Rössinger

Dipl.-Ing. Markus Rössinger, geb. 1965, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Darmstadt und leitet die Abteilung Planung und Konstruktion Karosseriebauanlagen im Bereich Planung und Produktionstechnik der Volkswagen AG in Wolfsburg.

Dr.-Ing. Max Juraschek

Dr.-Ing. Max Juraschek, geb. 1989, promovierte an der Technischen Universität Braunschweig zu nachhaltigen urbanen Produktionssystemen und leitet dort die Forschungsgruppe „Nachhaltige Produktion und Fabriksysteme“ am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF).

Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann

Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann, geb. 1970, ist Universitätsprofessor für Nachhaltige Produktion und Life Cycle Engineering und Leiter des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) der Technischen Universität Braunschweig sowie Institutsleiter des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik (IST).

Literatur

1 Kreyenberg, D.: Fahrzeugantriebe für die Elektromobilität: Total Cost of Ownership, Energieeffizienz, CO2-Emissionen und Kundennutzen. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2016, S. 15310.1007/978-3-658-14284-1Suche in Google Scholar

2 Schmidt, M.; Spieth, H.; Bauer, J.; Haubach, C.: 100 Betriebe für Ressourceneffizienz (Bd. 1). Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2017, S. 150–153 DOI:10.1007/978-3-662-53367-3_2910.1007/978-3-662-53367-3_29Suche in Google Scholar

3 Ghosh, M.; Ghosh, A.; Roy, A.: Renewable and Sustainable Materials in Automotive Industry. In: Encyclopedia of Renewable and Sustainable Materials. Elsevier 2020, S. 162–179 DOI:10.1016/B978-0-12-803581-8.11461-410.1016/B978-0-12-803581-8.11461-4Suche in Google Scholar

4 Hansen, O.; Ganter, N.; Becker, N.: Naturfaserverstärkte Kunststoffe als Baustein einer nachhaltigen Mobilität? ATZproduktion 7 (2020) 3/4, S. 48–51 DOI:10.1007/s35726-020-0086-z10.1007/s35726-020-0086-zSuche in Google Scholar

5 Singh, J. K.; Rout, A. K.: Advances in Green Steel Making Technology – A Review. American Journal of Materials Engineering and Technology 6 (2018) 1, S. 8–13 DOI:10.12691/materials-6-1-210.12691/materials-6-1-2Suche in Google Scholar

6 Bayerisches Landesamt für Umwelt: Substitution von Materialien. Online unter https://www.umweltpakt.bayern.de/rez/informieren/substitution/index.htm#:~:text=Die%20Material%2D%20oder%20Stoffsubstitution%20hat,Herstellungsprozessen%20oder%20aus%20nachwachsenden%20Rohstoffen [Zugriff am 13.10.2023]Suche in Google Scholar

7 Elbers, U.: Ressourcenschonendes Bauen – Wege und Strategien der Tragwerksplanung. Bautechnik 99 (2022) 1, S. 57–64 DOI:10.1002/bate.20210011410.1002/bate.202100114Suche in Google Scholar

8 Feig, K.; Eichhorn, S.: Comparison of the Environmental Factors of Wood Venneer Composite (WVC) and Metallic Structural Materials in the Practical Example of a Skid Conveyor System. Logistic Journal, May 2016 DOI:10.2195/lj_NotRev_feig_de_201605_0110.2195/lj_NotRev_feig_de_201605_01Suche in Google Scholar

9 Sphera Solutions, Inc.: GaBi Solutions, Chicago 2023. Online unter http://www.gabi-software.com/deutsch/index/.GUID:{9086156F-362F-4CB2-B936-6F6A5D465517},CUP2022_2 [Zugriff am 09.11.2023]Suche in Google Scholar

10 Sphera Solutions, Inc.: GaBi Solutions, Chicago 2023. Online unter http://www.gabi-software.com/deutsch/index/.GUID: {7B79D1C5-6208-49B2-9EF1-5BFE86D310DD}, CUP2022_2 [Zugriff am 09. 11.2023]Suche in Google Scholar

11 Institut Bauen und Umwelt e. V. (IBU): Umwelt-Produktdeklaration HASSLACHER Holding GmbH – Brettschichtholz, Balkenschichtholz, Verbundbauteile aus Brettschichtholz nach EN 14080. Berlin 2021Suche in Google Scholar

12 Walz, A.; Taverna, R.; Stöckli, V.: Holz nutzen ist wirksamer als Vorräte anhäufen. Wald und Holz 91 (2010) 4, S. 37–40Suche in Google Scholar

13 Gärtner, S.; Hienz, G.; Keller, H.; Müller-Lindenlauf, M.: Gesamtökologische Bewertung der Kaskadennutzung von Holz: Umweltauswirkungen stofflicher und energetischer Holznutzungssysteme im Vergleich. IFEU Heidelberg 2013Suche in Google Scholar

14 Sphera Solutions, Inc.: GaBi Solutions, Chicago 2023. Online unter http://www.gabi-software.com/deutsch/index/.GUID: {4ADB03FF-6762-4A6D-9279-1A02A4A392A4}, CUP2022_2 [Zugriff am 09.11.2023]Suche in Google Scholar

15 Kempken, T.; Hauck, T.; Wang, C.; Santis, M. de; Szulc, W.; Draxler, M.; Sormann, A.; Queipo, P.; Miranda, M.; Croon, D.; Ghenda, J.-T.; Borlee, J.; Pierret, J.-C.; Peters, K.: Decarbonisation Pathways 2030 and 2050, o. O. 2021. Online unter https://www.estep.eu/assets/Uploads/D1.7-Decarbonisation-Pathways-2030-and-2050.pdf [Zugriff am 25.10.2023]Suche in Google Scholar

16 Brecher, C.; Petrovic, O.; Dassen, Y.; Blanke, P.; Trinh, M.; Wurm, S.: Sustainable Production-as-a-Service. Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT, Aachen 2023, S. 253–261 DOI:10.24406/publica-94910.24406/publica-949Suche in Google Scholar

17 International Energy Agency: Iron and Steel Technology Roadmap: Towards more sustainable steelmaking, Frankreich 2020. Online unter https://iea.blob.core.windows.net/assets/eb0c8ec1-3665-4959-97d0-187ceca189a8/Iron_and_Steel_Technology_Roadmap.pdf [Zugriff am 21.11.2023]Suche in Google Scholar

18 Agora Energiewende und Wuppertal Institut: Klimaneutrale Industrie: Schlüsseltechnologien und Politikoptionen für Stahl, Chemie und Zement, Berlin 2019. Online unter https://epub.wupperinst.org/frontdoor/deliver/index/docId/7675/file/7675_Klimaneutrale_Industrie.pdf [Zugriff am 20.10.2023]Suche in Google Scholar

19 World Steel Association: Steel FACTS, Brüssel 2018. Online unter https://worldsteel.org/wp-content/uploads/steelFacts-2018.pdf [Zugriff am 20.10.2023]Suche in Google Scholar

20 Muslemani, H.: Stainless Green: Considerations for Making Green Steel Using Carbon Capture and Storage (CCS) and Hydrogen (H2) solutions, o. O. 2023. https://www.oxfordenergy.org/wpcms/wp-content/uploads/2023/05/Stainless-Green-CM03.pdf [Zugriff am 25.11.2023]Suche in Google Scholar

21 Ryberg, M. W.; Wang, P.; Kara, S.; Hauschild, M. Z.: Prospective Assessment of Steel Manufacturing Relative to Planetary Boundaries: Calling for Life Cycle Solution. Procedia CIRP 69 (2018),S. 451–456 DOI:10.1016/j.procir.2017.11.02110.1016/j.procir.2017.11.021Suche in Google Scholar

22 Schlegel, J.: Die Welt des Stahls: Zur Geschichte, Herstellung und Verwendung eines Basiswerkstoffes. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2021, S. 127 DOI:10.1007/978-3-658-33916-610.1007/978-3-658-33916-6Suche in Google Scholar

23 Salzgitter Flachstahl GmbH: Salzgitter Low CO2 Steelmaking, Salzgitter 2022. Online unter https://www.igmetall.de/download/20221111_22_10_27_Pr_sentation_Salzgitter_Flachstahl_salcos_Projek_e0f4d85889cc489c8e4ca64249b176b8ff2c08e8.pdf [Zugriff am 06.10.2023]Suche in Google Scholar

24 Kushnir, D.; Hansen, T.; Vogl, V.; Åhman, M.: Adopting Hydrogen Direct Reduction for the Swedish Steel Industry: A Technological Innovation System (TIS) Study. Journal of Cleaner Production (2019) 242:118185 DOI:10.1016/j.jclepro.2019.11818510.1016/j.jclepro.2019.118185Suche in Google Scholar

25 AB Volvo: Volvo Group Launches World‘s First Vehicle Using Fossil-free Steel, Göteborg 2021. Online unter https://www.volvogroup.com/content/dam/volvo-group/markets/master/news/2021/oct/4088346-211013-volvo-group-world-firstfossil-free-vehicle-pressrelease-eng.pdf [Zugriff am 17.10.2023]Suche in Google Scholar

26 Volvo Trucks: Volvo Trucks: First in the World to Use Fossil-free Steel in its Trucks, Göteborg 2022. Online unter https://www.volvogroup.com/content/dam/volvogroup/markets/master/news/2022/may/4272538-220524-volvo-trucks-fossilfree-steel-eng.pdf [Zugriff am 17.10.2023]Suche in Google Scholar

27 ArcelorMittal Germany Holding GmbH: Focussed on Sustainable Value Creation, o. O. 2022. Online unter https://corporate.arcelormittal.com/media/0rilogi5/arcelormittal-roadshow-presentation_nov-22.pdf [Zugriff am 01.11.2023]Suche in Google Scholar

28 Ranz, T.: Ein feuchte- und temperaturabhängiger anisotroper Werkstoff: Holz. In: Lion, A. (Hrsg.): Beiträge zur Materialtheorie 02/2007. Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Mechanik (LRT 4), Neubiberg 2007. Online unter https://www.unibw.de/lrt4/veroeffentlichungen/bzm_heft_2_07.pdf [Zugriff am 03.01.2024]Suche in Google Scholar

29 DIN – Deutsches Institut für Normung e. V.: DIN EN ISO 19353: Sicherheit von Maschinen – Vorbeugender und abwehrender Brandschutz (ISO 19353:2019); Deutsche Fassung EN ISO 19353:2019. Beuth Verlag, Berlin 2019Suche in Google Scholar

30 Ohno, H.; Matsubae, K.; Nakajima, K.; Nakamura, S.; Nagasaka, T.: Unintentional Flow of Alloying Elements in Steel during Recycling of End-of-Life Vehicles. Journal of Industrial Ecology 18 ( 2014) 2, S. 242–253 DOI:10.1111/jiec.1209510.1111/jiec.12095Suche in Google Scholar

31 Agora Energiewende, FutureCamp, Wuppertal Institut und Ecologic Institut: Klimaschutzverträge für die Industrietransformation. Analyse zur Stahlbranche 2021. Online unter https://static.agoraenergiewende.de/fileadmin/Projekte/2021/2021_10_DE_KIT/AEW_230_Klimaschutzvertraege-Industrietransformation-Stahl_WEB.pdf [Zugriff am 31.09.2023]Suche in Google Scholar
Published Online: 2024-02-10
Published in Print: 2024-02-29

© 2024 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Artikel in diesem Heft

  1. Frontmatter
  2. Editorial
  3. Strategien der Produktion
  4. Global Production
  5. Managing Global Manufacturing 2025+
  6. Current Topics in International Manufacturing
  7. Strategic Manufacturing Network Performance Assessment Tool
  8. Tactical Order Allocation in International Manufacturing Networks
  9. Centralism or Autonomy?
  10. Company-Specific Plant Roles
  11. Network Capability Configurations as a Catalyst for Competitive Advantage
  12. Integrating Risk into the Analysis
  13. Interview
  14. Wir denken unsere Prozesse neu!
  15. Nachhaltigkeit
  16. Nachhaltige Produktionsoptimierung
  17. Substitution von energieintensiven Primärmaterialien
  18. Geschäftsmodelle
  19. Geschäftsmodellentwicklung für Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit
  20. Fehlerprävention
  21. Prädiktion menschlicher Fehler in der Linienmontage
  22. Tribologie
  23. Ressourceneffiziente Prozesse durch modifizierte Werkzeugoberflächen
  24. Energieeffizienz
  25. Vom Verbrauchsmonitoring zur Verbrauchsprognose
  26. Künstliche Intelligenz
  27. Integration eines ChatGPT-gestützten Part Vectorizers in das Trichter-Sieb-Modell
  28. Digitale Zwillinge
  29. Simulationsgestützte Optimierung globaler Produktionsnetzwerke
  30. Digitalisierung
  31. Business Engineering
  32. Die Konvergenz des Building Information Models und des Digitalen Zwillings im Fabriklebenszyklus
  33. Vorschau
  34. Vorschau
https://doi.org/10.1515/zwf-2024-1013
Schlagwörter für diesen Artikel
Material Substitution; Car Body Plant Construction; Wood Material; “Green” Steel; Sustainability; Challenges

Artikel in diesem Heft

  1. Frontmatter
  2. Editorial
  3. Strategien der Produktion
  4. Global Production
  5. Managing Global Manufacturing 2025+
  6. Current Topics in International Manufacturing
  7. Strategic Manufacturing Network Performance Assessment Tool
  8. Tactical Order Allocation in International Manufacturing Networks
  9. Centralism or Autonomy?
  10. Company-Specific Plant Roles
  11. Network Capability Configurations as a Catalyst for Competitive Advantage
  12. Integrating Risk into the Analysis
  13. Interview
  14. Wir denken unsere Prozesse neu!
  15. Nachhaltigkeit
  16. Nachhaltige Produktionsoptimierung
  17. Substitution von energieintensiven Primärmaterialien
  18. Geschäftsmodelle
  19. Geschäftsmodellentwicklung für Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit
  20. Fehlerprävention
  21. Prädiktion menschlicher Fehler in der Linienmontage
  22. Tribologie
  23. Ressourceneffiziente Prozesse durch modifizierte Werkzeugoberflächen
  24. Energieeffizienz
  25. Vom Verbrauchsmonitoring zur Verbrauchsprognose
  26. Künstliche Intelligenz
  27. Integration eines ChatGPT-gestützten Part Vectorizers in das Trichter-Sieb-Modell
  28. Digitale Zwillinge
  29. Simulationsgestützte Optimierung globaler Produktionsnetzwerke
  30. Digitalisierung
  31. Business Engineering
  32. Die Konvergenz des Building Information Models und des Digitalen Zwillings im Fabriklebenszyklus
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