Nachhaltigkeit hat sich von einem Unternehmensziel zu einer geschäftlichen Notwendigkeit entwickelt. Heute wird von Herstellern erwartet, dass sie die Umweltbelastung verringern, die Widerstandsfähigkeit der Lieferkette stärken und Produkte liefern, die den steigenden regulatorischen Anforderungen und Kundenerwartungen gerecht werden, ohne dabei Abstriche bei Leistung oder Rentabilität zu machen. Im Mittelpunkt dieses Wandels steht das nachhaltige Produktdesign.
Die wirkungsvollsten Entscheidungen zur Nachhaltigkeit werden frühzeitig getroffen, nämlich bereits in der Entwurfsphase. Durch die Einbettung von Nachhaltigkeit in die Produktentwicklung – unterstützt durch digitales Design, Engineering und Lebenszyklusmanagement – können Hersteller bessere Ergebnisse für ihr Unternehmen, ihre Kunden und den Planeten erzielen.
Darunter versteht man die Praxis, ökologische, soziale und wirtschaftliche Aspekte bereits in der frühesten Entwurfsphase direkt in die Entscheidungen zur Produktentwicklung einzubeziehen. Dabei wird ein lebenszyklusorientierter Ansatz verfolgt, bei dem die Auswirkungen von Designentscheidungen über die gesamte Kette hinweg – von der Beschaffung über die Herstellung und Nutzung bis hin zum Service und zum Ende der Lebensdauer – bewertet werden.
Anstatt Nachhaltigkeit als eine Einschränkung im späteren Verlauf zu betrachten, nutzen führende Hersteller datengestützte Erkenntnisse und funktionsübergreifende Zusammenarbeit, um im Vorfeld intelligentere Entscheidungen zu treffen – dort, wo Veränderungen am schnellsten, kostengünstigsten und effektivsten sind.
Aus ökologischer Sicht bedeutet dies, den ökologischen Fußabdruck eines Produkts über seinen gesamten Lebenszyklus hinweg zu verringern. Dazu gehören die Minimierung des Rohstoffverbrauchs, die Senkung der CO₂-Bilanz, die Verbesserung der Energieeffizienz während der Nutzung sowie die Konzeption im Hinblick auf Wiederverwendung, Wiederaufarbeitung oder Recycling.
Da bis zu 80 % der Umweltbelastung eines Produkts bereits in der Konstruktionsphase festgelegt werden, spielen Ingenieure und Konstrukteure eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Nachhaltigkeitsergebnisse. Digitale Werkzeuge zur Modellierung von Materialien, Geometrie und Leistung ermöglichen es den Teams, Kompromisse frühzeitig zu prüfen – noch bevor physische Prototypen oder Werkzeuge festgelegt werden.
Bei Nachhaltigkeit geht es auch um Menschen. Zu den sozialen Auswirkungen im Produktdesign gehören die Sicherheit der Arbeitnehmer, ethische Beschaffung, die Barrierefreiheit von Produkten und das Wohlbefinden der Kunden. Designer berücksichtigen zunehmend, woher die Materialien stammen, wie Produkte hergestellt werden und wie sich Designentscheidungen auf die Arbeitnehmer entlang der gesamten Wertschöpfungskette auswirken.
Durch eine bessere Transparenz bei Lieferanten und Prozessen können Unternehmen Produkte entwickeln, die sicherere Arbeitsplätze, transparentere Lieferketten und ein stärkeres Vertrauen bei den Kunden fördern.
Zudem trägt sie zur langfristigen Wertschöpfung bei. Produkte, die auf Effizienz, Langlebigkeit und Wartungsfreundlichkeit ausgelegt sind, verursachen im Laufe der Zeit oft geringere Kosten bei Herstellung, Betrieb und Wartung. Außerdem sind sie widerstandsfähiger gegenüber Materialengpässen, regulatorischen Änderungen und Marktschwankungen.
Wenn Nachhaltigkeit in die Designstrategie eingebettet ist, wird sie zu einem Motor der Rentabilität und nicht zu einem Kompromiss.
Hersteller sehen sich zunehmendem Druck aus verschiedenen Richtungen ausgesetzt: Klimavorschriften, Nachhaltigkeitsverpflichtungen gegenüber Kunden, Kostenschwankungen und Störungen in der globalen Lieferkette. Produkte stehen im Schnittpunkt all dieser Kräfte.
Nachhaltiges Design ermöglicht es Unternehmen, proaktiv zu reagieren. Anstatt erst spät im Prozess auf Compliance-Anforderungen oder Lieferengpässe zu reagieren, können Unternehmen Nachhaltigkeit von Anfang an in ihre Produkte integrieren und so technische, fertigungstechnische und geschäftliche Ziele aufeinander abstimmen.
Wichtig ist, dass nachhaltiges Design nicht bedeutet, auf Leistung, Qualität oder Rentabilität zu verzichten. Im Gegenteil: Viele Unternehmen stellen fest, dass nachhaltigkeitsorientierte Designentscheidungen oft Innovationen fördern und zu leichteren Produkten, geringeren Kosten, verbesserter Zuverlässigkeit und schnelleren Innovationszyklen führen.
Wenn es effektiv umgesetzt wird, bringt nachhaltiges Design messbare Vorteile für das gesamte Unternehmen.
Durch nachhaltiges Design wird Abfall vermieden, bevor er entsteht. Durch die Optimierung von Konstruktionen im Hinblick auf Materialeffizienz, Herstellbarkeit und Wiederverwendbarkeit können Unternehmen Ausschuss vermeiden, Nacharbeiten reduzieren und Abfall am Ende der Lebensdauer begrenzen.
Diese Vorteile summieren sich mit steigendem Umfang, insbesondere in Produktionsumgebungen mit hohen Stückzahlen.
Nachhaltige Produkte sind über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg oft kostengünstiger. Durch Gewichtsreduzierung sinkt der Materialverbrauch, energieeffiziente Konstruktionen senken die Betriebskosten, und eine geringere Anzahl von Bauteilen vereinfacht die Montage und verringert die Komplexität der Lieferkette.
Durch den Einsatz digitaler Konstruktions- und Simulationsverfahren zur frühzeitigen Prüfung von Alternativen können Teams kostengünstige und umweltfreundlichere Optionen identifizieren, bevor physikalische Einschränkungen Entscheidungen vorgeben.
Produkte, die unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeit entwickelt wurden, sind oft zuverlässiger, wartungsfreundlicher und langlebiger. Dies führt zu weniger Serviceproblemen, geringeren Ausfallzeiten und einer höheren Kundenzufriedenheit.
Da Kunden der Nachhaltigkeit zunehmend Priorität einräumen, stärken diese Produkte zudem das Vertrauen in die Marke und fördern langfristige Kundenbeziehungen.
In der Vergangenheit wurde Nachhaltigkeit oft als Einschränkung betrachtet, als etwas, das die Gestaltungsfreiheit einschränkte oder die Kosten erhöhte. Heute ändert sich diese Denkweise. Führende Hersteller betrachten Nachhaltigkeit mittlerweile als eine weitere Dimension des Produktwerts, neben Kosten, Qualität, Leistung und Markteinführungszeit. Dieser Wandel wird von drei Faktoren vorangetrieben, die Nachhaltigkeit in die frühen Phasen des Produktdesigns verlagern – dorthin, wo sie die größte Wirkung entfalten kann.
Umwelt- und produktbezogene Vorschriften werden immer strenger und globaler. Hersteller müssen nun Materialzusammensetzungen, Emissionen und Compliance-Daten über komplexe Lieferketten hinweg nachverfolgen. Die Entwicklung von Produkten ohne Berücksichtigung der Nachhaltigkeit erhöht das Compliance-Risiko und die betriebliche Komplexität. Kunden, insbesondere große Erstausrüster, ziehen ihre Lieferanten für deren Nachhaltigkeitsleistung zur Rechenschaft. Investoren prüfen ESG-Risiken und die Widerstandsfähigkeit der Unternehmen genauestens.
Kunden – sowohl Verbraucher als auch gewerbliche Abnehmer – stellen immer kritischere Fragen dazu, wie Produkte hergestellt werden, was sie enthalten und wie verantwortungsbewusst ihre Rohstoffe beschafft werden. Nachhaltiges Design stärkt die Glaubwürdigkeit, indem es Nachhaltigkeit messbar und nachvollziehbar macht.
Gleichzeitig machen Fortschritte in der digitalen Produktentwicklung das Thema Nachhaltigkeit besser umsetzbar. Konstruktionsstrategien wie Gewichtsreduzierung, Bauteilkonsolidierung und Modularität verbessern häufig die Produktleistung und die Herstellbarkeit und verringern gleichzeitig die Umweltbelastung. Vernetzte Konstruktions-, Entwicklungs- und Fertigungssysteme bieten die nötige Transparenz und die erforderlichen Einblicke, um Nachhaltigkeitsabwägungen in Echtzeit zu bewerten. Wird das Thema Nachhaltigkeit frühzeitig berücksichtigt, steht es häufig im Einklang mit bewährten Verfahren der Technik.
Auch wenn Nachhaltigkeitsstrategien je nach Branche unterschiedlich sind, tragen bestimmte Gestaltungsansätze durchweg zu nachhaltigeren Ergebnissen bei.
Bei der Entmaterialisierung geht es darum, die erforderliche Leistung mit weniger Material zu erzielen. Techniken wie Gewichtsreduzierung, Topologieoptimierung und Bauteilkonsolidierung senken den Materialverbrauch, ohne dabei die Festigkeit und Funktionalität zu beeinträchtigen. Konstruktionswerkzeuge wie generatives Design und additive Fertigung können die Entmaterialisierung unterstützen.
Durch den Kreislaufansatz können Produkte und Komponenten wiederverwendet, aufgearbeitet oder wiederaufbereitet werden. Eine auf Demontage und Standardisierung ausgerichtete Konstruktion trägt dazu bei, dass Materialien länger im Kreislauf bleiben, und verringert die Abhängigkeit von Primärrohstoffen.
Effiziente Produkte verbrauchen im Betrieb weniger Energie, Wasser oder Verbrauchsmaterialien. In vielen Fällen führt die Verbesserung der Nutzungseffizienz durch Designoptimierung zu den größten Nachhaltigkeitsgewinnen über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts hinweg.
Die Materialauswahl hat erheblichen Einfluss auf den CO₂-Fußabdruck und die Umweltbelastung. Designer bewerten alternative Materialien zunehmend anhand von Leistung, Verfügbarkeit, Recyclingfähigkeit und Ökobilanz, unterstützt durch digitale Materialintelligenz.
Nachhaltiges Design berücksichtigt von Anfang an die Auswirkungen auf die Lieferkette. Designentscheidungen beeinflussen die Lieferantenauswahl, die Logistik, den Transport und die Rückverfolgbarkeit und tragen so dazu bei, Emissionen zu reduzieren und die Widerstandsfähigkeit zu verbessern.
Eine Konzeption, die auf Langlebigkeit, Aufrüstbarkeit und Reparaturfreundlichkeit ausgerichtet ist, verlängert die Produktlebensdauer und verringert das Abfallaufkommen. Langlebigere Produkte bieten den Kunden einen höheren Mehrwert und senken die Gesamtbetriebskosten.
Regeneratives Design geht über die Schadensminimierung hinaus und zielt auf die aktive Wiederherstellung natürlicher Systeme ab. Dazu können erneuerbare Materialien, Kreislaufprozesse oder Produkte gehören, die nachgelagerte Abläufe nachhaltiger gestalten.
Produkte existieren nicht isoliert. Das Systemdenken berücksichtigt die Wechselwirkungen zwischen Technik, Fertigung, Dienstleistungen und Lieferketten und hilft Teams dabei, unbeabsichtigte Folgen zu vermeiden und die Nachhaltigkeit in großem Maßstab zu optimieren.
Viele Hersteller wenden diese Prinzipien bereits an und erzielen damit greifbare Ergebnisse: Sie reduzieren Ausschuss, steigern die Effizienz oder ermöglichen zirkuläre Geschäftsmodelle, die Nachhaltigkeitsvorteile für das gesamte Produktportfolio – und nicht nur für einzelne Produkte – mit sich bringen. Der rote Faden dabei ist, dass Nachhaltigkeit am wirksamsten ist, wenn sie von Anfang an einbezogen und nicht erst nachträglich hinzugefügt wird.
Mithilfe fortschrittlicher digitaler Konstruktions- und Simulationswerkzeuge können Ingenieurteams bereits in einer frühen Entwicklungsphase verschiedene Konstruktionsalternativen prüfen. Indem sie Konstruktionen ermitteln, die bei geringerem Materialaufwand die gleiche Festigkeit erreichen, senken Unternehmen den CO₂-Fußabdruck und verbessern oft gleichzeitig die Leistungsfähigkeit.
Anstatt erst im Nachhinein auf Vorschriften zu reagieren, entwickeln einige Unternehmen ihre Produkte mittlerweile von Anfang an so, dass sie den weltweiten Compliance-Anforderungen entsprechen. Dies verringert das Risiko von Nacharbeiten, verkürzt die Genehmigungszyklen und verbessert die Widerstandsfähigkeit der Lieferkette.
Produkte, die auf eine einfachere Wartung und einen leichteren Austausch von Bauteilen ausgelegt sind, bleiben länger im Einsatz, wodurch der Bedarf an Ersatzteilen sinkt und die Gesamtbelastung über den gesamten Lebenszyklus hinweg verringert wird. Diese Strategien tragen zudem zu einer höheren Kundenzufriedenheit und einem höheren Lifetime Value bei.
Nachhaltiges Produktdesign steht für einen Wandel in der Denkweise von Herstellern in Bezug auf Innovation, Wert und Verantwortung. Durch die Einbindung von Nachhaltigkeit in das Design – unterstützt durch digitale, lebenszyklusorientierte Ansätze – können Unternehmen Produkte entwickeln, die leistungsfähiger sind, langfristig kostengünstiger sind und die Umweltbelastung in großem Maßstab verringern.
Durch die Einbindung von Nachhaltigkeit in das Produktdesign können Hersteller die Umweltbelastung verringern, die Produktqualität verbessern, neue Innovations- und Wertquellen erschließen und sich gleichzeitig einen Wettbewerbsvorteil verschaffen.
Steve ist Produktmarketingdirektor für Creo bei PTC. In dieser Funktion konzentriert sich Steve darauf, die Wettbewerbsvorteile der preisgekrönten Lösungen Creo, Creo Elements/Direct und Mathcad von PTC zu kommunizieren. Seine Karriere umfasst die Bereiche Luft- und Raumfahrt, Haushaltsgeräte und Unterhaltungselektronik.
Steve ist zertifizierter Lean Six Sigma Black Belt und hat einen Abschluss in Maschinenbau von der Purdue University sowie in Betriebswirtschaft von der UCLA.