Kabelbaumdesign für die Kreislaufwirtschaft: Entwurf für Demontage und Wiederverwendung

Da die Industrien Nachhaltigkeit anstreben, stehen Hardware-Teams unter Druck, darüber nachzudenken, wie Produkte entworfen, gebaut und entsorgt werden. Viel Aufmerksamkeit wird Batterien, PCBs und Verpackungen gewidmet, aber es gibt eine oft übersehene Komponente, die eine bedeutende Rolle spielt: der Kabelbaum.

Kabelbäume sind zentral für die Funktion von nahezu jedem elektronischen System, von Elektrofahrzeugen und Haushaltsgeräten bis hin zu Industriemaschinen und Smart-Geräten. Doch wenn es um die Demontage, Aufbereitung oder das Recycling am Ende der Lebensdauer geht, gehören sie auch zu den herausforderndsten Elementen.

In diesem Beitrag werde ich untersuchen, wie das Design von Kabelbäumen die Nachhaltigkeit von Produkten beeinflusst und wie Sie Ihren Entwicklungsprozess mit den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft in Einklang bringen können, nicht durch eine komplette Überarbeitung, sondern durch die Annahme innovativerer, zukunftsorientierter Designpraktiken.

Der Wechsel von linear zu zirkulär

Traditionelle Produktentwicklung folgt einem linearen Lebenszyklus:

Entwurf → Bau → Nutzung → Entsorgung

Im Gegensatz dazu fördert die Kreislaufwirtschaft ein regeneratives Modell:

Entwurf → Bau → Nutzung → Wiederverwendung/Reparatur/Recycling → Schleife

In diesem Modell werden Produkte für Leistung und Herstellbarkeit, Langlebigkeit, Modularität, einfache Demontage und Materialrückgewinnung entworfen.

Kabelbäume spielen eine Schlüsselrolle in diesem Wandel. Sie können das zirkuläre Design entweder erleichtern oder behindern, je nachdem, wie sie gebaut sind.

Warum Kabelbäume Nachhaltigkeitsherausforderungen darstellen

Im Gegensatz zu PCBs oder Batterien sind Kabelbäume oft:

• Tief in Gehäusen eingebettet
• Individuell an nicht standardisierte Geometrien angepasst
• Mit permanenten Clips oder Klebstoffen befestigt
• Ohne Modularität für den Austausch auf Teilebene

Dies macht sie schwer zu:

• Ohne Beschädigung demontieren
• Nach Materialtyp sortieren und recyceln
• In wiederaufbereiteten Produkten wiederverwenden
• Reparieren, wenn nur ein Abschnitt defekt ist

Das Ergebnis? Kabelbäume enden oft als Abfall, selbst wenn der Rest des Produkts recycelbar ist.

Kabelbäume für die Zirkularität entwerfen

Für die Kreislaufwirtschaft zu entwerfen bedeutet nicht, Leistung oder Innovation zu opfern. Es bedeutet, das Denken über das Lebensende in die Entscheidungen der frühen Entwurfsphase einzubetten.

Hier sind die Schlüsselprinzipien, die Ihren Kabelbaum-Entwurfs prozess leiten sollten.

1. Entwurf zur Demontage

• Verwenden Sie Befestigungselemente, die eine einfache Entfernung des Kabelbaums ermöglichen (z.B. Schnappverbindungen, abnehmbare Clips, nicht-permanente Klebstoffe).
• Vermeiden Sie es, Kabel durch versiegelte Abteilungen zu führen, es sei denn, es ist absolut notwendig.
• Trennen Sie Hochspannungs-, Signal- und Stromkabelbäume für eine einfachere Identifikation und Handhabung.

Profi-Tipp: Dokumentieren Sie Demontagewege als Teil Ihres Designpakets. Es hilft den Serviceteams und unterstützt die Einhaltung von Vorschriften.

2. Verwenden Sie modulare Kabelbaumsegmente

• Anstatt eines großen, maßgeschneiderten Kabelbaums, entwerfen Sie mit modularen Kabelbaumabschnitten, die über Standard-Schnittstellen verbunden werden.
• Modulares Kabelbaumdesign erleichtert das Ersetzen, Aufrüsten oder Wiederverwenden spezifischer Systemteile, ohne die gesamte Baugruppe zu verschrotten.

Beispiel: In der Automobilindustrie sind Front-End- und Infotainment-Kabelbäume zunehmend modular, um die Plattformnutzung über Modelle hinweg zu unterstützen.

3. Ermöglichen Sie die Trennung von Materialien

• Wählen Sie Drahtisolierungen und -ummantelungen, die für das Recycling identifizierbar und trennbar sind.
• Vermeiden Sie Verbundmaterial-Steckverbinder, es sei denn, sie sind eindeutig gekennzeichnet oder für die Trennung konzipiert.
• Stellen Sie Drahtfarbcodes und Beschriftungen bereit, die den Recyclingstandards in Ihrem Zielmarkt entsprechen.

4. Design für Reparierbarkeit

• Ermöglichen Sie den Zugang zu Steckverbindern und Verzweigungen, ohne das gesamte Produkt demontieren zu müssen.
• Verwenden Sie Kabelbaumführungswege, die für Wartungsabläufe sinnvoll sind.
• Dokumentieren Sie die Verdrahtungslogik, Pinbelegungen und Kabelbaumstrukturen klar und speichern Sie diese Daten digital, nicht nur als PDFs.

Einblick: Digitale Werkzeuge für das Kabelbaumdesign, wie sie Altium anbietet, ermöglichen es Teams, genaue Aufzeichnungen über Kabellängen, Verbindungen und Schaltpläne zu führen, was die Unterstützbarkeit und Nachverfolgbarkeit nach der Produktion verbessert.

5. Unterstützung datengesteuerter Nachhaltigkeitsberichterstattung

Mit zunehmenden Vorschriften wie der EU-Ökodesign-Richtlinie für nachhaltige Produkte oder den Richtlinien zur erweiterten Herstellerverantwortung (EPR) wird von OEMs erwartet, dass sie den Materialgehalt und die Recycelbarkeit verfolgen und berichten.

Durch ein vernetztes, intelligentes System entworfene Kabelbäume können in diese Berichte einfließen und erleichtern so die Deklaration von:

• Recycelbarem Kupfergehalt
• Plastikzusammensetzung in Steckverbindern und Ummantelungen
• Verwendung kritischer Rohstoffe (z.B. seltene Metalle in Abschirmungen oder Beschichtungen)

Das Vorhandensein dieser Daten als Teil Ihres PLM- oder Design-Plattform reduziert Reibungspunkte während Audits oder Zertifizierungen.

Digitales Design in der nachhaltigen Kabelbaumtechnik

Viel vom zirkulären Design beginnt mit Informationen: zu wissen, welche Materialien in Ihrem Produkt sind, wie Komponenten interagieren und welche Veränderungen über die Zeit stattgefunden haben. Ohne diese Sichtbarkeit werden Demontage und Wiederverwendung zum Ratespiel.

Hier machen digitale Werkzeuge für das Kabelbaumdesign, insbesondere solche, die in Ihren PCB- und System-Workflow integriert sind, einen messbaren Unterschied. Werkzeuge wie Altium Designer und Altium 365 bringen die Kabelbaumentwicklung in dieselbe Umgebung wie Platinen- und Schaltplanentwurf. Sie unterstützen zentralisierte Bibliotheken von Steckverbindern, Kabeltypen und Materialien und ermöglichen automatisierte Dokumentation, nachvollziehbare Designhistorie und konsistente Ausgabenerstellung.

Wenn sie mit einer zirkulären Designmentalität kombiniert werden, befähigen diese Werkzeuge Teams dazu:

• Die Auswirkungen der Demontage vor Produktionsbeginn zu visualisieren
• Modulare Kabelbaumlayouts in der frühen Designphase zu validieren
• Nachhaltigkeitsrelevante Metadaten (wie Materialtypen oder Wiederverwendungsflaggen) ohne zusätzlichen manuellen Aufwand zu erfassen

Diese Verbesserungen gehen über den täglichen Betrieb hinaus und tragen direkt zu langfristigen Zielen in Nachhaltigkeit und Produktlebenszyklusmanagement bei.

Zirkularität als Wettbewerbsvorteil

Nachhaltigkeit geht es nicht mehr nur um Compliance. Es ist eine kraftvolle Möglichkeit, sich auf dem Markt abzuheben. Führende OEMs, wie Volkswagen Group oder Volvo Cars, setzen diese Prinzipien bereits um, indem sie:

• Das Entwerfen von Kabelbäumen für die Wiederverwendung im zweiten Lebenszyklus, insbesondere in aufbereiteten oder wiederaufgearbeiteten Produkten
• Vereinfachung der Kabelverlegung zur Unterstützung automatisierter oder manueller Demontageabläufe
• Standardisierung von Schnittstellen und Segmenten, um eine einfachere Feldreparatur oder den Austausch von Baugruppen zu ermöglichen
• Verwendung messbarer Nachhaltigkeitsmetriken (z. B. Recyclingquoten, Modularitätsscores) als Teil des Produktmarketings und der Compliance-Dokumentation

Die Anwendung von Prinzipien des Kreislaufdesigns auf Kabelbäume kann:

• Die Umweltauswirkungen reduzieren
• Die Produktlebensdauer und Wartbarkeit verbessern
• Die Kosten für die End-of-Life-Verarbeitung und das Recycling senken
• Markenverpflichtungen zu ESG (Umwelt, Soziales und Unternehmensführung) und Netto-Null-Zielen unterstützen

Abschließende Gedanken

Es mag nicht im Rampenlicht stehen, aber der Kabelbaum kann den Unterschied ausmachen, wenn es darum geht, Ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen.

Durch das Design von Kabelbäumen für Wiederverwendung, Demontage, Rückverfolgbarkeit und Materialtrennung können Ingenieurteams sich an die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft anlehnen und funktionale sowie zukunftsfreundliche Produkte schaffen.

Mit den richtigen digitalen Designwerkzeugen muss dies nicht mehr Aufwand bedeuten, sondern lediglich intelligentere, von Anfang an bewusstere Entscheidungen.

Entdecken Sie, wie Altium Teams dabei unterstützt, intelligenter und nachhaltiger Kabelbäume zu entwerfen, mit systembewussten Werkzeugen, die für die nächste Generation der Hardware-Entwicklung konzipiert sind.