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Material substituieren: Innovative Werkstoffe können ein Ausweg aus der Beschaffungsklemme sein

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Von DGx,

Neue Substitutions- und Recycling-Technologien eröffnen ganz neue Einkaufshorizonte für Global Sourcer Mit kaufmännischen Werkzeugen allein sind die Herausforderungen der sich wandelnden Beschaffungsmärkte kaum zu stemmen.

Allein für die jährliche Handy-Produktion müssen Einkäufer Metalle im Wert von über 4 Mrd. $ in aller Welt beschaffen. Erschwerend kommt hinzu, dass diese Metalle immer seltener und damit immer teurer werden. Entsprechend groß ist das Hauen und Stechen um die besten Beschaffungsquellen und -konditionen.
Abhilfe können hier Entwickler und Ingenieure in den Unternehmen schaffen, z. B. durch Änderungen von Konstruktionsparametern oder Austausch von Werkstoffen, um den Materialbedarf und die Einkaufskosten für die eigenen Produkte zu senken.
Einkaufs-Alternative 1: Substituierte Werkstoffe
Unentwegt steigende Preise und eine prekäre Versorgungslage zwangen z. B. Techniker und Technologen der diversen Elektronikkonzerne dazu, sich nach Ersatz für das teuere Tantal (40 $/oz) umzusehen. Beim chinesischen Elektronikkonzern Lenovo sind die Entwicklungen bspw. so weit gediehen, dass heute Kondensatoren für Spielkonsolen und Notebooks aus dem viel billigeren Niob (16 $/oz) hergestellt werden.
Einen ähnlichen Weg beschreitet auch die BIOP Technologies AG (www.biop.eu/index.php?deutsch). Die hauseignen Chemiker fanden dort einen neuen Grundstoff für ihre PE-Folien und Granulate. Statt teurer Erdölimporte verwenden sie jetzt heimische Kartoffelstärke. Neben dem enormen Preisvorteil, stehen zusätzlich auf der Habenseite eine hohe Versorgungssicherheit (Kartoffeln werden quasi in der Nachbarschaft angebaut) und eine viel größere Umweltverträglichkeit.
Einkaufs-Alternative 2: Hybride Werkstoffe
Nicht Materialaustausch steht bei den Entwicklern der ZIMK GmbH (www.zimk.de) im Vordergrund, sondern Materialkombination. Die ZIMKIngenieure verbinden großtechnisch die unterschiedlichen bzw. gegensätzlichen Materialeigenschaften von Kunststoffen und Metallen und kreieren so eine ganz neue Art von Werkstoffen, so genannte Hybride.
Bspw. kombinieren sie das geringe Gewicht von Kunststoffen mit der hohen Steifigkeit von Metallen. Diese Verfahrensintegration nutzt additiv die jeweiligen Vorteile des anderen Materials. Abnehmer dieser Hybridelemente sind vor allem Autobauer, die sie wiederum für die Produktion von Motoren, Getrieben und ABS- sowie ESPKomponenten verwenden. Gegenüber herkömmlichen Metallbauteilen senken die Hybridwerkstoffe die Fertigungskosten im Schnitt um 20 bis 40 %.
Einkaufs-Alternative 3: Optimierte Werkstoffe
Das Prinzip ist einfach: Wenn die Natur Metalle und Mineralien bei ihrer Entstehung nicht mit den geforderten Eigenschaften ausgestattet hat, dann muss das eben die Technik nachholen. Ganz nach der Devise: Wir schaffen uns die Werkstoffe, die wir brauchen, selbst! Dabei rücken Wissenschaftler und Ingenieure den Molekülen mit so genannten Nano-Tomographen zu Leibe.
Ähnlich wie bei der aus der Medizin bekannten Computertomographie (MRT) durchleuchten sie das Innenleben von Kupfer & Co., um ganz gezielt die Gitterstrukturen der Kristalle zu manipulieren. Heraus kommen dabei optimierte Materialeigenschaften, z. B. härtere Stähle, hitzebeständigere Beschichtungen oder leitfähigere Metalle.
Einkaufs-Alternative 4: Recycelte Werkstoffe
Schon um 1500 erkannte kein geringerer als Leonardo da Vinci die Segnungen der Resteverwertung und organisierte in Mailand die erste Müllabfuhr des Mittelalters. Damals, als die Wegwerfgesellschaft noch unbekannt war, wurden unbrauchbar gewordene Metallgegenstände wieder eingeschmolzen oder umgeschmiedet.
Der Pferdefuß des Recyclings
An diesem Grundprinzip des Recycelns hat sich bis auf den Tag nicht viel geändert. Nur haben sich die Recycling- Mengen und -Sorten inzwischen vertausendfacht. Die Probleme:

  1. Es gibt Mengen, die nicht einfach nach dem Prinzip des Grünen Punktes eingesammelt werden können, da es dafür an einer weltweiten Sammellogistik fehlt (Kupferdrähte und Zink - anoden sind eben keine Saft- und Seltersflaschen).
  2. Es gibt nicht für alle Materialien und Werkstoffe großtechnisch anwendbare Recycling-Verfahren. Viele Kunst - stoffe, aber auch Glas oder Stahl erreichen - bei vertretbarem Aufwand - nach dem Recyceln nicht mehr die ursprüngliche Qualität bzw. Verarbeitbarkeit. Diese Abwertung nennt man auch Down-Cycling.

Beachten Sie: Der Recycling-Markt entwickelt sich sehr dynamisch. Was gestern noch unmöglich schien, ist heute nah an der Serienreife.

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