Smart Circular Economy

Mit Daten und Technologien die Wertschöpfung von Morgen sichern

Die Produkte von heute sind unsere Ressourcen von morgen!

Globale Lieferketten reagieren zunehmend empfindlich auf politische und wirtschaftliche Veränderungen. Rohstoffe werden knapper, der gesellschaftliche und regulatorische Druck zu nachhaltigem Wirtschaften wächst. Unternehmen stehen damit vor der doppelten Herausforderung, Ressourcen effizienter zu nutzen und gleichzeitig ihre Wettbewerbsfähigkeit zu sichern.

Smart Circular Economy (SCE) wird zum Schlüssel für eine resiliente und wettbewerbsfähige Wirtschaft. Sie schafft datengetriebene, vernetzte Kreislaufsysteme, die Materialien, Komponenten und Informationen über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg verfügbar machen – und damit den Weg zu stabiler, ökonomisch attraktiver, nachhaltiger und souveräner Wertschöpfung eröffnen.

Mit interdisziplinärer Technologiekompetenz Ressourcen im Kreislauf halten
 

Ziel der strategischen Initiative »Smart Circular Economy« des Fraunhofer IIS ist, unsere mehr als 40-jährige Technologie-, Daten- und Managementexpertise interdisziplinär zu nutzen, um klassische »take-make-waste«-Versorgungsketten in wirtschaftlich prosperierende, resiliente Kreislaufsysteme zu überführen.

Als größtes Institut der Fraunhofer-Gesellschaft verfügen wir über eine außergewöhnliche technologische Bandbreite – von energieautarker Sensorik und Vernetzung über zerstörungsfreie Prüfverfahren bis hin zu einfach zugänglichen, unternehmensübergreifenden Datenräumen sowie daten- und ressourcenschonende KI-gestützten Analyseverfahren. Mit Unternehmen erarbeiten wir auf dieser Basis zu ihrem Use Case passende R-Strategien und setzen sie in funktionierende Geschäftsmodelle um. 

Die technologische Bandbreite des Fraunhofer IIS nutzen

An unserem Institut können wir bei der Entwicklung smarter Kreislaufsysteme auf Technologien und Kompetenzen aus unterschiedlichsten Einheiten und Abteilungen zurückgreifen, wie:

Bereich Supply Chain Services

Semantic Web, KI und digitale Technologien für vernetzte Datenökosysteme, Digital Twins & CE-Produktkreisläufe.

Nahtloser Datenaustausch

Circular Service Engineering & Prototyping

Bereich Lokalisierung und Vernetzung

Energieautarke smarte Sensorik, Edge AI, MIOTY, 5/6G-Technologie, Lokalisierungstechnologien als Basis für smarte vernetzte Produkte.

 

Lokalisierung und Vernetzung

Entwicklungszentrum Röntgentechnik

Computertomographische röntgen-, magnetresonanz- und optisch basierte Technologien für Prüfung, Sortierung und Recycling.

 

Entwicklungszentrum Röntgentechnik

Unsere Stärke: Technologiegetriebene zirkuläre Lösungen

Wir setzen Zirkularität technologisch und gleichzeitig organisatorisch um. D.h. wir verbinden Technologieintegration mit Geschäftsmodellentwicklung systematisch – von der Hardware über Software-Architekturen bis zu datengetriebenen Services und digitalen Ökosystemen. Basis bildet unsere jahrzehntelange Forschung in Geschäftsprozessen, Künstliche Intelligenz, Datenerfassung und Datenanalyse, Mikroelektronik sowie Signalverarbeitung und Datenübertragung. Unser Ansatz liegt auf drei zentralen Schwerpunkten:

Entwicklung technologiebasierter Circular-Economy-Prozesse und Services – von der Analyse wirtschaftlicher und technischer Rahmenbedingungen über die Modellierung zirkulärer Geschäftsprozesse bis zur prototypischen Umsetzung digitaler Services.

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Gestaltung sicherer, interoperabler Datenräume, beispielsweise auf Basis Catena-X oder Manufacturing-X, in denen Unternehmen Daten souverän austauschen und für neue Wertschöpfungsansätze nutzen können inkl. Governance-Strategien und – Strukturen

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Aufbau standardisierter Datenmodelle und interoperabler digitaler Zwillinge als Grundlage für Transparenz, Nachverfolgbarkeit und effiziente Ressourcennutzung über den gesamten Lebenszyklus hinweg.

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Smart Circular Economy in der wirtschaftlichen Anwendung

Produkte lassen sich auf unterschiedliche Arten in Ressourcen umwandeln: Komponenten können eingespart werden oder Produkte intelligenter genutzt und hergestellt. Ihre Lebensdauer kann verlängert oder Materialien können sinnvoll wiederverwendet werden. Wir konzentrieren uns dabei auf folgende zentrale Anwendungsfelder, in denen digitale Technologien und Daten Kreisläufe messbar und wirtschaftlich machen:

Wiederverwendung von Komponenten

KMU gewinnen wertvolle Ersatzteile aus Rückläufern zurück: Mit Digitalem Produktpass und Digitalem Zwilling prüfen sie Zustand, Herkunft und Freigabe – Bauteile werden effizient wiederverwendet statt neu beschafft: Wir verbinden R-Strategien (Reuse, Refurbish) mit DPP/Digital Twin, sodass Wiederverwendung entlang der Lieferkette datenbasiert, nachvollziehbar und skalierbar wird.

Reparatur & Remanufacturing

Digitale Zwillinge steuern Reparatur- und Remanufacturing-Prozesse: Teilezustand, Stücklisten, Arbeitspläne und Testergebnisse laufen in einem KMU-fähigen Datenraum zusammen – Durchsatz und Qualität steigen, Ausschuss sinkt: Wir modellieren digitale R-Prozesse und verknüpfen sie mit föderierten Datenökosystemen (z. B. Catena-X/Manufacturing-X) für souveränen, unternehmensübergreifenden Datenaustausch.

Recyclingfähige Stoffstrom-Rückführung

Mit digitalen Produktpässen werden Materialdaten, Demontagehinweise und Legierungen pro Bauteil verfügbar – KMU führen Teile sortenrein zurück und erzielen bessere Erlöse im Recycling: Wir identifizieren Mehrwerte/Anforderungen, harmonisieren Datenmodelle und schaffen die Schnittstellen zum sicheren Datenteilen.

Zustandsbasierte Wartung

IoT-Sensorik + KI erkennen Verschleiß früh; Wartung erfolgt nach Bedarf statt Intervall. Das reduziert Stillstände, Ersatzteilverbrauch und CO₂-Kosten – besonders in Fertigungsanlagen: Wir koppeln Condition-Monitoring-Daten mit Digitalen Zwillingen in Datenräumen, um nutzungsbasierte Reduktionsstrategien betriebssicher und interoperabel umzusetzen.

Aftermarket & Ersatzteile »on demand«

DPP-gesicherte Spezifikationen erlauben KMU, seltene Ersatzteile qualitätsgesichert additiv zu fertigen – mit digitaler Freigabe, Rückverfolgbarkeit und Einbau-Guides: Wir prototypisieren CE-Services, die DPP-Daten, Stücklisten und Prozessparameter für einen regelkonformen, digitalen Aftermarket zusammenführen.

Circular Product-as-a-Service für Geräte & Werkzeuge

KMU bieten Maschinen und Geräte zur Nutzung statt Besitz: Laufzeit, Restwert, Service und Rücknahme werden per Digital Twin und Datenökosystem gesteuert – für planbare Erlöse und höhere Auslastung: Wir entwickeln zirkuläre, datengetriebene Geschäftsmodelle inkl. Governance im Ökosystem und verknüpfen Waren-, Geld- und Datenflüsse.

Veröffentlichungen

Lesen Sie sich in unseren Fachveröffentlichungen, Studien und wissenschaftlichen Beiträgen zum Thema ein

  • Papert, M., Hamper, A., Hoßbach-Zimmermann, N., Schuster, T., Bühler, L., Pflaum, A. (2024), „Towards a data-driven circular and embedded supply chain: Considerations from an ICT perspective“, 57th Hawaii International Conference on System Sciences (HICSS 57): January 3 – 6, 2024, Honolulu, HI, USA.
  • Bühler, L., Fendt, D., Wittenberg, T., Hamper, A. (2024), „Smart Circular Economy in healthcare – An introduction to the 9R framework”, 58th DGBMT Annual Conference on Biomedical Engineering! (BMT 2024): September 18 – 20, 2024, Stuttgart, D.

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