Die Reduktion von CO2-Emissionen sowie die Abhängigkeit von fossilen oder seltenen Rohstoffen erfordern die Transformation von einer linearen zu einer zirkulären Produktionswirtschaft. Dies bedeutet Herausforderungen für die Industrie, aber auch Chancen neue Geschäftsmodelle zu erschließen.
Juni 2026 — Über 160 Millionen alte Handys lagern ungenutzt in Schubladen in deutschen Haushalten, in denen wertvolle Materialien enthalten sind. Für Privatpersonen bestehen offenbar nur geringe Anreize, Altgeräte zurückzugeben. Auch auf Seiten der Industrie sind Rücknahme- und Wiederaufbereitungsangebote bislang wenig verbreitet, was auf wirtschaftliche, organisatorische oder prozessuale Hemmnisse hindeutet. Diese Hemmnisse entstehen insbesondere dadurch, dass Rückführungsprozesse nur begrenzt planbar sind: Altgeräte kehren in nicht vorhersehbaren Mengen und Zuständen zurück und bedeuten daher einen hohen, individuellen Prüfaufwand für Unternehmen. Damit die Wiederaufbereitung zukünftig für Unternehmen wirtschaftlich ist, arbeitet der Lehrstuhl für Informations-, Qualitäts-, und Sensorsysteme in der Produktion des Werkzeugmaschinenlabors (WZL) der RWTH Aachen University an Konzepten für die gemeinsame Neuproduktion und Wiederaufbereitung in flexiblen Montagesystemen.
Flexible Montagesysteme für die Wiederaufbereitung
Flexible Montagesysteme müssen flexibilisiert werden, um schnell auf veränderte Anforderungen der Produktion zu reagieren. Bild 1 zeigt die frei-verkettete (De-)Montage für industrielle Wiederaufbereitungen. Bei diesem Konzept kann ein Produkt (Neuteil oder Wiederaufbereitung) eine flexible Route durch die Fertigungskette nehmen, basierend darauf, welche Schritte erforderlich und welche Stationen zurzeit verfügbar sind. Dabei kann jede Station ihre Fertigkeiten in einem gewissen Rahmen anpassen, um den aktuellen Bedarfen der Aufträge gerecht zu werden.
Unterstützung von Beschäftigten
Ein frei-verkettetes (De-)Montagesystem geht mit einer höheren kognitiven Last für die Beschäftigten einher: Abläufe an Montagestationen sind nicht mehr gleichbleibend, sondern ändern sich mit jedem Auftrag. Am WZL der RWTH Aachen wurde ein Demonstrator gebaut, der Beschäftigte bei der manuellen Montage und Demontage von Neuteilen und Rückläufern digital unterstützt. Das Produktionssystem besteht aus einer U-förmigen Montagezelle mit fünf Stationen, die durch ein Förderband verbunden sind (vgl. Beitragsbild). Jede Station ist mit einem Touchscreen-Monitor ausgestattet, die den Beschäftigten die durchzuführenden (De-)Montageschritte einschließlich einer 3D-Visualisierung anzeigen.
Basierend auf dem Zustand der Rückläufer unterscheidet sich die Dauer von Demontageschritten teils erheblich (etwa durch verrostete Schrauben). Ein zentraler Steuerungsalgorithmus trackt die Vorgänge in Echtzeit, um über den weiteren Weg von Aufträgen durch das (De-)Montagesystem zu entscheiden.
Bild 1: Konzept eines frei verketteten De-Montagesystems für die industrielle Wiederaufbereitung | Quelle: Eigene Darstellung aus Haller et al., Remanufacturing in flexiblen (De-)Montagesystemen: Entscheidungsunterstützung für kreislauffähiges Produktdesign, Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 2025
Ausblick
Im vorgestellten System obliegt die Prüfung von Rückläufern den Beschäftigten. Liegt beispielsweise ein Schaden an unzugänglichen Stellen vor, nimmt dieser Schritt wertvolle Zeit in Anspruch. Um den manuellen Prüfaufwand zu reduzieren, soll der Demonstrator zukünftig mit Tiefenkameras ausgestattet werden. Auf Basis der aufgenommenen Tiefendaten sollen Merkmale der Altgeräte automatisiert erfasst und für die weitere Prozessentscheidung ausgewertet werden. Eine besondere Herausforderung besteht dabei darin, dass ein Erkennungsalgorithmus auch mit älteren Produktgenerationen zurechtkommen muss, die gegebenenfalls nicht mehr produziert werden. Daher findet das Training eines solchen Algorithmus mit synthetischen Daten statt, beispielsweise Daten aus den 3D-Modellen, die mit künstlich erzeugten Defekten angereichert werden. Die zentrale Herausforderung liegt dabei in der Erzeugung realistischer synthetischer Trainingsdaten, die die Variationsbreite realer Defekte und Produktgenerationen hinreichend abdecken, sowie in der Entwicklung geeigneter Verfahren, die eine robuste Übertragung des trainierten Modells auf reale Prüfbedingungen — mit variierendem Licht, Sensorpositionen und Oberflächenbeschaffenheiten — gewährleisten. Ein erster Demonstrator wird im Frühjahr 2027 einsatzbereit sein.
Förderer:
Gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Exzellenzstrategie des Bundes und der Länder – EXC-2023 Internet of Production – 390621612 und des Projekts Human Decision – 543081196 des Schwerpunktprogramms 2443 „Hybride Entscheidungsunterstützung in der Produktentstehung“
Ansprechpartner:
Werkzeugmaschinenlabor (WZL)
RWTH Aachen
Prof. Robert H. Schmitt
Lehrstuhl für Informations-, Qualitäts- und Sensorsysteme in der Produktion
Tel.: +49 241 8020283
E-Mail: robert.schmitt@wzl-iqs.rwth-aachen.de
Julian Haller
Projektleiter
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Tel.: +49 241 8025787
E-Mail: julian.haller@wzl-iqs.rwth-aachen.de
Downloads:
Studierende bei einem Workshop zur Planung von hybriden Wiederaufbereitungssystemen am Demonstrator in der WZL-Maschinenhalle | Quelle: MINT-EC
Konzept eines frei verketteten De-Montagesystems für die industrielle Wiederaufbereitung | Quelle: Eigene Darstellung aus Haller et al., Remanufacturing in flexiblen (De-)Montagesystemen: Entscheidungsunterstützung für kreislauffähiges Produktdesign, Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb, 2025