Fenster der Zukunft : Produktentwicklung eines modularen Fenstersystems, im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgedankens (Circular Economy)

Abstract

Die Produktgestaltung ist ein wesentlicher Faktor auf dem Weg zu einer ressourcenschonenden und nachhaltigen Kreislaufwirtschaft (Circular Economy), als Alternative zum heute vorherrschenden linearen Model (Linear Economy). Aus diesem Grund beschäftigt sich diese Arbeit damit, wie die innovativen Aspekte der Kreislaufwirtschaft in der methodischen Produktentwicklung berücksichtigt werden können. Dies soll an einem konkreten Beispiel gezeigt werden, wodurch sich die Entwicklung eines kreislauffähigen Fensters auf Konzeptebene als Zielsetzung ergibt. Zu Beginn werden die Rahmenbedingungen, basierend auf branchenrelevanter Entwicklungstrends, abgesteckt und die daraus gewonnenen Erkenntnisse in 3 Schritten (Lastenheft, Pflichtenheft und Anforderungsliste) als konkrete Forderungen an das Fenster übersetzt. Dabei wird mit einem Modell, welches die Ansätze der Kreislaufwirtschaft darstellt, gearbeitet. Dieser sogenannte Value Hill wird aus Produktentwicklungssicht neu aufgearbeitet, um daraus entsprechende Maßnahmen für die Kreislauffähigkeit abzuleiten. Anschließend erfolgt eine lösungsneutrale Beschreibung des Produkts, in Form der Funktionsstruktur, als Grundlage für den kreativen Ideenfindungsprozess. Die dabei gesammelten 72 Teillösungen ergeben einen Morphologischen Kasten, aus dem 2 Grobkonzepte abgeleitet werden. Das favorisierte Konzept wird daraufhin näher konkretisiert und weiterentwickelt. Resultat ist das Konzept eines modularen Fenstersystems, welches durch dessen Rückbaubarkeit, Upgrade- und Anpassungsfähigkeit im Sinne des Kreislaufwirtschaftsgedankens verwendet werden kann. Des Weiteren ermöglicht die Verschiebung der Schnittstelle zwischen Fenster und Mauerwerk eine erleichterte Montage, sowie die Nutzung der Vorteile des industriellen Bauens. Zur Bewertung der Eignung für eine Kreislaufwirtschaft wird das entwickelte Konzept einem Standardfenster gegenübergestellt. Dieser Vergleich zeigt, dass die Kreislauffähigkeit, mit dem neuen Fenstersystem, von 43% auf 80% gesteigert, und damit eine deutlich effizientere Nutzung der Ressourcen erzielt werden kann. Die in dieser Arbeit ersichtliche Methodik kann auch für andere Bereiche adaptiert werden, um so die Entwicklung kreislauffähiger Produkte, welche Funktionalität und Nachhaltigkeit vereinen, voranzutreiben.

Product design is an essential factor on the path to a resource-saving and sustainable circular economy, which presents an alternative to the predominant linear economy today. Therefore, this work addresses how innovative aspects of a circular economy can be introduced to the methodological process of product development. The concept will be demonstrated by practical application of these principles to the development process of a window which fulfills the expectations of a circular economy on a conceptual level. The framework for the project is based on recent trends in development, with the results and insight being used to deduct the requirements for the design of the window. Those requirements are realized within three steps: customer-, target- and requirement specifications. For this purpose, a model depicting the idea of circular economy is used. This so-called value hill is revised from the perspective of product development in order to be able to deduct the corresponding measures that are demanded by the circular approach. As a next step, the product is described independently of possible solutions, by processing its functional structure as the basis for a further creative ideation process. The resulting 72 partial solutions are collected in a Morphological Box, which is then used to derive 2 concept drafts. The preferred concept is then elaborated upon and developed further. The goal and the effective result of the project is a concept of a modular window system which can be used in the sense of circular economy. Main factors that contribute to fulfill the requirements of a circular economy are the product s upgradeability, adaptability and the ability to be easily dismantled. Furthermore, the newly designed connection between window and masonry facilitates assembly work as well as an integration of the benefits of industrialized construction. To assess its suitability for a circular economy, the developed concept is compared to a standard window. This comparison shows that the performance of the new window system can be increased from 43% to 80% in terms of circular economy aspects. Thus, this concept would result in a much more efficient use of resources. The methodical approach presented in this paper can also be adapted for other areas in order to promote the development of products for a circular economy, which combine functionality and sustainability.