Das Institute of Product Development and Production Technologies (IPP) erforscht und vermittelt Wissen zur Entwicklung zukunftsfähiger Lösungen in der Produkt- und Produktionstechnik. Mit unserem Expertenwissen, Erfahrung und Infrastruktur zu Circular Economy Design, Product Development, Digitalisation in Machines, Additive Manufacturing und Manufacturing Laboratory tragen wir zur Transformation von einer linearen zu einer kreislauffähigen Gesellschaft und Wirtschaft bei.

Um in Zukunft im Markt zu bestehen, müssen Produktideen so gestaltet sein, dass ein geschlossener Materialkreislauf möglich ist. Nur so können Ressourcen geschont, CO2-Emissionen reduziert und eine nachhaltige, zukunftsorientierte Wirtschaft ermöglicht werden. Die neusten Entwicklungen von Lieferengpässen und damit fehlende Ressourcen für die Produktion von Produkten, führt zu einem Umdenken, dass das Schliessen der Stoffkreisläufe und die Kontrolle dieser nicht nur für das Klima gut ist, sondern ein Unternehmen auch unabhängiger und resilienter macht. Um dies konkret umzusetzen, sind auf verschiedensten Ebenen grundsätzlich neue Ansätze notwendig im Produktdesign, Materialwahl, Produktion, Nutzungsphase und im Geschäftsmodell.

Das IPP leitet bereits seit 2020 den von der Innosuisse geförderten Innovation Booster Applied Circular Sustainability, in dem ein Konsortium von über 12 Partner aus Wissenschaft, Industrie und Gesellschaft radikale, 100% kreislauffähige Lösungen fördert. Der Innovation Booster organisiert zweimal jährlich Open Innovation Challenges zu einer spezifischen Fragestellung im Bereich der Kreislaufwirtschaft. Bereist konnten Open Innovation Challenges zu den Themen «Schliessen der Materialkreisläufe in der Medizinbranche» und «Reparieren: die neue Normalität» durchgeführt werden. Zurzeit läuft die Ausschreibung für die nächste Challenge zum Thema «Additive Fertigung und Kreislaufwirtschaft». Interessenten können sich bis zum 14. März hier anmelden. Branchenvertreter, Interessenten und Experten werden innert 2 Tagen gemeinsam neue radikale Lösungsansätzen suchen, eine Jury bewertet die besten Ideen und verteilt eine Fördersumme, um damit die Idee weiter auszuarbeiten. Gerade für die Kreislaufwirtschaft bringt der Open Innovation Ansatz viele Vorteile. Nur durch die enge Zusammenarbeit verschiedener Firmen und Gestaltung neuer Business Modelle, Produktdesign, Materialien, und Logistikkonzept sind radikale Systemveränderungen möglich. Diese Open Innovations Workshops finden unter anderem im Proof of Concept Lab der ZHAW statt.

Mit dem Schwerpunktwissen Circular Economy Design und der Anwendung der Gestaltungsprinzipien wie dem PlanetCentricDesign und dem Lösungsansatz Cradle-to-Cradle kann das Institut kreislauffähige Lösungen von der Ideenfindung bis zum Serienprodukt realisieren. Dabei gilt es, Produktlösungen so zu konzipieren, dass Materialien zu 100% in einem biologischen oder einem technischen Kreislauf zugeführt werden können. Dieses Wissen wendet das Institut in zahlreichen Forschungsprojekten mit der Industrie an und vermittelt das Wissen angehenden Ingenieuren bereits in der Grundausbildung. Ein Beispiel hierfür ist das Projekt eines biologisch abbaubaren Fahrradhelms, der aus einem Pilz/Holzgemisch (Mycelium) hergestellt wird und die notwendigen Normfalltests sogar besser erfüllt als Helme aus fossilbasierten Kunststoffen.

Hinter dem zweiten Schwerpunktthema des IPP steht das Ziel, eine digitale Datendurchgängigkeit von der Produktentstehung über die Produktion und Nutzung durch Kund:innen bis hin zur Schliessung des Kreislaufs zu gewährleisten. Somit ist die Digitalisierung ein sehr gutes Werkzeug, um die Kreislaufwirtschaft voranzubringen. Gerade im Bereich der Logistik, Rückverfolgbarkeit und Identifikation von Materialien können dank Internet of Things, Digitaler Zwilling und künstlicher Intelligenz Materialien besser identifiziert und separiert werden und Produkte, dank rechtzeitiger Reparatur, länger nutzbar gemacht werden.

So hat das Softwareunternehmen Dassault Systèmes, das ehemalilge ZPP, jetzt IPP für seine Forschungs- und Lehrtätigkeit, mit dem «3DEXPERIENCE Edu Center of Excellence»-Award ausgezeichnet. Das IPP betreut über 900 Nutzer von 3D-Experience und arbeitet eng mit der Industrie, an spezifischen Lösungen zusammen.

Im letzte Schwerpunktthema des IPP, der additiven Fertigung, steht eine weitere Enabling-Technologie für die Kreislaufwirtschaft im Fokus. Die bereits über 10-jährige Expertise im Bereich des Metalldrucks des ehemaligen ZPP wird das IPP weiter in Richtung Qualität, Materialwahl und Prozessoptimierung ausbauen. So stehen Forschungsprojekte zum Drucken von nachhaltigen Materialien, Keramik, und Multimaterialdruck an, ebenso zur Erhöhung der Qualität der Druckergebnisse und weitere Effizienzsteigerung für vor- und nachgelagerte Produktionsschritte. Die Technologie ermöglicht Leichtbauteile, Produkte mit hoher Funktionsintegration und gezielt auch kleine Stückzahlen für eine Ersatzteilbewirtschaftung herzustellen. Richtig eingesetzt, können mit dieser Technologie neue Geschäftsfelder gestaltet und Ressourcen, Überproduktion, Logistikaufwände und Energieverbrauch in Produktion und im Betrieb eines Produkts reduziert werden.