Positive Impact Product Engineering - Produktentstehungsmodell für Produktsysteme mit netto-positiver Nachhaltigkeitswirkung

Abstract

Das Überschreiten planetarer Grenzen und die zunehmende soziale Ungleichheit erfordern eine nachhaltige Entwicklung und eine Transformation der Entstehung und Nutzung von Produkten. Diese Dissertation präsentiert folglich das Positive Impact Product Engineering (PIPE)-Modell, ein ganzheitliches Modell zur nachhaltigen Produktentstehung, das die Vision von Produktsystemen mit netto-positiven Nachhaltigkeitswirkungen verfolgt. Ziel ist es, positive Effekte in den Bereichen Ökologie, Soziales, Ökonomie und Kreislaufwirtschaft gezielt zu verstärken, negative Auswirkungen zu minimieren und durch überkompensierende Maßnahmen in eine netto-positive Bilanz zu überführen. Die Arbeit identifiziert Defizite im Forschungsstand der „Nachhaltigen Produktentstehung“ in Analyse, Synthese und Integration positiver Wirkungen. Diese Lücken werden durch ein Entstehungsmodell für technische Produktsysteme geschlossen. Im vierphasigen Produktentstehungsprozess werden durch iterative Kombination von Analyse- und Synthesemethoden die Nachhaltigkeitswirkungen optimiert, um die Vision des netto-positiven Produktsystems systematisch zu realisieren. Zwei Fallstudien – die Entwicklung eines Kinderlaufrads und eines e-Bikes – validieren das Modell. Die Ergebnisse unterstreichen dessen Potenzial bei der Entstehung nachhaltiger Produkte, zeigen jedoch auch derzeitige Limitationen bei komplexen Systemen auf. PIPE leistet damit einen wertvollen Beitrag zur notwendigen Transformation der Produktentstehung.

The transgression of planetary boundaries and growing social inequality necessitate sustainable development and a transformation in how products are developed and used. In response, this dissertation introduces Positive Impact Product Engineering (PIPE), a holistic model for sustainable product development (SPD), aiming for product systems with net-positive impacts. The model seeks to enhance positive effects in ecological, social, and economic dimensions, as well as in the context of a circular economy, while minimizing negative impacts and compensating for unavoidable ones through additional measures that generate positive impacts, ensuring a net-positive outcome. This work identifies gaps in the research on SPD in analysis, synthesis, and integration of positive impacts. These gaps are addressed by an engineering model for technical product systems. The four-phase development process combines analysis and synthesis methods iteratively, optimizing sustainability impacts and systematically realizing the vision of a net-positive product system. Validation is provided through two case studies—the development of a children's balance bike and an e-bike. The findings highlight the model’s potential for SPD, while also emphasizing limitations in dealing with complex systems. Overall, PIPE makes a valuable contribution to the necessary transformation of product development processes, advancing them towards sustainable development.