Reverse-Engineering zur Verbesserung der Zirkularität und Werterhaltung entlang des (Produkt-) Lebenszyklus unter ökologischen und ökonomischen Aspekten

Die vorliegende Dissertation entwickelt eine vierphasige Methode, welche auf die Schließung technischer Kreisläufe zielt und folglich zur Transformation des linearen Wirtschaftssystems hin zur Kreislaufwirt-schaft dient. Auf Produktebene fehlt es an integrierten Methoden, die Kreislaufhemmnisse systematisch identifizieren, quantitativ bewerten und konstruktiv überwinden. Bestehende Methoden – präskriptive, evaluierende und kreative – ermöglichen dies nur unvollständig. Zu-gleich fehlt bislang eine systematische Methode, um Reverse-Engineering, als gezieltes Lernen von bestehenden Konstruktionen, zur Steigerung der Kreislauffähigkeit einzusetzen
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Die entwickelte Methode verbindet die präskriptiven Design-for-X-Strategien mit dem evaluierenden Life Cycle Assessment, dem Life Cycle Costing und der Life Cycle Gap Analyse zu einem präskriptiv-bewertenden Rahmenwerk. Nach Dokumentation des Ist-Zustands (Phase 1) und Definition eines höherwertigen End-of-Life-Pfades (Phase 2) werden in Phase 3 entlang des Lebenszyklus eingebrachte Veränderun-gen systematisch auf ihre Vereinbarkeit mit der angestrebten Kreislauf-führung geprüft und Reverse-Merkmale abgeleitet. Phase 4 quantifiziert den Erfolg unter der Bedingung, dass, durch die Steigerung der Kreis-lauffähigkeit, keine Problemverlagerung zulasten der Gesamtbilanz eingegangen wird.
Die Validierung erfolgt an drei Fallbeispielen: einem Einwegbecher, einem Fahrradhelm sowie einer Roboter-Tragstruktur. Die qualitativen und quantitativen Ergebnisse sind der nachfolgenden Tabelle 9.1 darge-stellt und zeigen, dass die Reverse-Engineering-Methode Kreislauf-hemmnisse systematisch identifiziert und quantifizierbare Verbesserun-gen ableitet.

This dissertation develops a four-phase method aimed at closing tech-nical loops and, consequently, facilitating the transformation of the linear economic system towards a circular economy. At the product level, there is a lack of integrated methods that systematically identify circular economy barriers, quantitatively assess them, and constructively over-come them. Existing methods, whether prescriptive, evaluative, or crea-tive, achieve this only incompletely. Moreover, no systematic method has yet been established to employ reverse engineering, understood as the structured analysis of existing designs, for enhancing product circu-larity.
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The developed method combines prescriptive Design-for-X strategies with evaluative Life Cycle Assessment, Life Cycle Costing, and Life Cycle Gap Analysis into a prescriptive-evaluative framework. Following documentation of the status quo (Phase 1) and definition of a higher-value End-of-Life pathway (Phase 2), Phase 3 systematically evaluates changes introduced along the product life cycle for their compatibility with the targeted circular pathway and derives reverse features. Phase 4 quantifies the outcome, subject to the condition that improving circulari-ty does not result in burden shifting at the expense of the overall life cycle balance.
The validation is conducted using three case studies: a disposable cup, a bicycle helmet, and a robotic load-bearing structure. The qualitative and quantitative results, presented in Tabelle 9.2 below, demonstrate that the reverse engineering method systematically identifies circularity barriers and derives quantifiable improvements