Die Welt hat ein dramatisches Abfallproblem, das sich kontinuierlich verschärft. Ein Bericht des Umweltprogramms der Vereinten Nationen (UNEP) prognostiziert, dass der globale Siedlungsabfall, der 2023 bei 2,3 Milliarden Tonnen lag, bis 2050 3,8 Milliarden Tonnen betragen kann – genug, um 1,5 Millionen olympische Schwimmbecken zu füllen. "Das ist alarmierend”, sagt Handan Sahin, Masterstudentin der Angewandten Medien- und Kommunikationswissenschaft. Im Rahmen eines Seminars zur Nachhaltigkeitskommunikation sprach sie mit Studierenden von Prof. Stephan Husung, Leiter des Fachgebiets Produkt- und Systementwicklung an der TU Ilmenau. Er hatte ihnen die Aufgabe gestellt, technische Lösungen zur Abfalltrennung für Haushalte zu entwickeln.
Studium
Lernen, eine nachhaltige Zukunft zu gestalten
Ingenieurstudierende entwickeln Mülltrennmaschinen für Haushalte
“Angesichts der Belastung der Umwelt, der die Welt gegenübersteht, hat es sich die TU Ilmenau zur Aufgabe gemacht, ihre Studierenden so auszubilden, dass sie in der Lage sind, sich den Herausforderungen zu stellen, die mit der Schaffung einer nachhaltigen Gesellschaft verbunden sind”, erklärt Handan Sahin:
Der Kurs Entwicklungsmethodik von Professor Husung ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie zukünftige Ingenieure eine Schlüsselrolle in nachhaltigen Gesellschaften spielen können, indem sie innovative Lösungen finden, die die Umweltbelastung reduzieren und die Ressourcennutzung optimieren, um globale Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. Es ist faszinierend zu sehen, wie Studierende der TU Ilmenau dieses Problem bereits in ihrem Studium bearbeiten.
Die gestellte Aufgabe, so die Studentin, sei auch wegen der großen Bedeutung der Abfallbewirtschaftung für die Umwelt und eine nachhaltige Gesellschaft für angehende Ingenieurinnen und Ingenieure besonders relevant. Denn obwohl in Deutschland bereits ein gut funktionierendes Abfallsortiersystem besteht, ist die aktuelle Situation laut den verfügbaren Daten noch lange nicht perfekt.
“Es ist keine leichte Aufgabe, aber wir haben viel gelernt”
Obwohl es für die Nachwuchswissenschaftler aus unterschiedlichen Studiengängen der Fakultät für Maschinenbau spannend war, ein reales Problem anzugehen, stellte die Entwicklung einer Mülltrennmaschine für den täglichen Gebrauch eine große Herausforderung für sie dar. Die Bedeutung der Abfalltrennung für die Kreislaufwirtschaft war der Studierendengruppe bewusst, so Handan:
Die angehenden Ingenieure wissen, dass sie durch ihre Arbeit zu einer nachhaltigeren Gesellschaft beitragen können. Mit den Informationen und Verfahren, die sie von Professor Husung erhalten haben, entwarfen sie eine automatisierte Abfalltrennmaschine für die Küche.
Für Max Nagel, den Sprecher der Studierendengruppe, sei das eine herausfordernde Aufgabe gewesen, bei der es viele Dinge zu berücksichtigen gab, noch bevor er und seine Mitstudierenden mit dem Entwurf begannen – aber auch eine sehr lohnende Herausforderung:
“Es ist keine leichte Aufgabe, aber wir haben viel gelernt: Dieser Kurs hat uns vermittelt, dass bei der Produktentwicklung viele Dinge zu bedenken sind”, sagt Max, während er die vier Schritte erklärt, die die Studierenden bei ihrem Projekt befolgt haben:
Wir haben dieses Projekt begonnen, indem wir das Problem in allen Aspekten identifiziert und überlegt haben, wie der Designprozess und die Maschine aussehen sollten. Danach sind wir ins Detail gegangen, haben alle möglichen Sortiermethoden bewertet und die beste ausgewählt.
Anschließend begannen Max und seine Mitstudierenden, das Produkt zu entwerfen:
Die Erstellung einer solchen Maschine für Haushalte war herausfordernd, da wir viele Dinge berücksichtigen mussten. Zum Beispiel muss sie benutzerfreundlich, küchentauglich und erschwinglich sein, damit die Leute sie kaufen können. Sie sollte aber auch hinsichtlich der verwendeten Materialien, des Betriebs und der Lebensdauer Nachhaltigkeitsansprüche erfüllen.
Das Design beginnt mit der Planung
Die Gestaltung eines Produkts, so Max, erfordere einen detaillierten Plan, der alle möglichen Aspekte berücksichtigt:
Da uns eine allgemeine Aufgabe gestellt wurde, lag es an uns, zu entscheiden, was zu tun ist, und kreativ zu sein. Zum Beispiel gibt es viele Alternativen, wenn es um Abfallsortiersysteme für Haushalte geht. Es kann in die Küche integriert, im Garten oder in der Garage aufgestellt werden.
Ein weiterer zu berücksichtigender Punkt war die Art des Abfalls, der sortiert werden sollte: Materialsorten wie Papier, Kunststoff, Bioabfall, Textilien, Elektronik oder auch nicht recycelbarer Abfall. Max und seine Freunde entschieden sich für die häufigsten vier Sorten, die in Deutschland meist in separate Mülltonnen entsorgt werden: Papier, Kunststoff, Bioabfall und nicht recycelbaren Abfall. In ihrem Design sind vier verschiedene Abfallbehälter auf einem rotierenden System installiert. Sobald der Abfall in die Maschine gelangt, vibriert die Plattform, auf der er landet, und filtert in einem ersten Siebvorgang die kleinen Stücke aus, die anschließend direkt in den Behälter für die nicht recycelbare Kategorie sortiert werden. Dann erkennen drei verschiedene Spektralkameras, die in verschiedenen Winkeln angebracht sind, die Arten von Materialien. Mithilfe eines rotierenden Arms wird der Müll daraufhin getrennt und in die richtigen Behälter geschoben. Die Abfallbehälter können separat entleert werden, sodass die Benutzer nicht warten müssen, bis alle Behälter voll sind, um den Müll aus dem Haus zu bringen.
“Es ist spannend zu sehen, wie eine Kursaufgabe zukünftige Ingenieure dazu inspiriert, Lösungen für bestehende Probleme zu entwickeln und nützliche Produkte mit den vorhandenen Materialien und Technologien zu schaffen”, sagt Handan Sahin: “Für den Moment sind die erstellten Designs keine Systeme, die mit hundertprozentiger Genauigkeit arbeiten. Aber die automatisierte Lösung, die sie gebaut haben, scheint, da nicht jeder seinen Müll perfekt trennt, eine gute Option für alle zu sein und könnte den Menschen das Müllsortieren erleichtern – und so zu einer nachhaltigen Zukunft beitragen.” Gleichzeitig eröffne der Kurs aber auch Möglichkeiten für zukünftige berufliche Karrieren der Studierenden:
Durch solche innovativen Aufgaben werden die Grundlagen für zukünftige Entwicklungen geschaffen. Mit ihrem Projekt können die Studierenden einen Beitrag zur Entwicklung effizienterer und umweltfreundlicherer Abfallsortiersysteme leisten und somit zur Erreichung globaler Nachhaltigkeitsziele beitragen.
Über den Kurs Entwicklungsmethodik
Der Kurs Entwicklungsmethodik, gelehrt von Prof. Stephan Husung, ist einer der Pflichtkurse in den Studiengängen Maschinenbau, Mechatronik, Fahrzeugtechnik und Wirtschaftsingenieurwsen. Er vermittelt den angehenden Ingenieurinnen und Ingenieuren alle notwendigen Schritte und Methoden zur Produktentwicklung und lehrt sie, nachhaltige Ingenieurprinzipien in die Entwürfe zu integrieren. Nach dem theoretischen Teil des Kurses müssen die Studierenden für den Kompetenzaufbau ein Produkt entwerfen und die Abschlussprüfung bestehen. Mit diesem Studiengang erwerben die Studierenden der TU Ilmenau nicht nur wertvolle technische Fähigkeiten, sondern lernen auch, einen Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft zu leisten.
Kontakt
Prof. Stephan Husung
Leiter Fachgebiet Produkt- und Systementwicklung