Unternehmen müssen sich neben den Kosten immer mehr dem ökologischen und sozialen Wettbewerb stellen, um erfolgreich ihre Produkte auf dem globalen Markt platzieren zu können. Zur nachhaltigen Auslegung, dem Eco-Design, von neuen Produkten existierten bisher nur unzureichende Hilfsmittel, um quantitative Entscheidungen zwischen Produktalternativen treffen zu können. Während für die Nutzungs- und Recyclingphase von Produkten oft nur hypothetische Annahmen zum Verhalten der Verbraucher und damit der Umweltwirkung eines Produktes möglich sind, besitzt es einen sehr gut reproduzierbaren Energie- und Stoffverbrauch in der Produktionsphase. Trotzdem ist dieser in den meisten Unternehmen nicht bekannt.

In der vorliegenden Arbeit ist deswegen für die Arbeitsablaufplanung eine Methodik zur Prognose des Energie- und Stoffeinsatzes sowie zur dessen Bewertung im Sinne der Nachhaltigkeit entwickelt worden. Da der Arbeitsablaufplaner nach der Festlegung des Bauteildesigns noch die Freiheit bei der Wahl der geeigneten Technologiekette besitzt, kann er den Energie- und Stoffverbrauch in der Produktionsphase und die Umweltwirkung beeinflussen.

Basierend auf der Ökobilanzierung nach DIN ISO EN 14040 und 14044 wurde für spanend gefertigte Bauteile ein generisches Zerspanprozessmodell entwickelt, das entsprechend dem Detaillierungsgrad der Arbeitsablaufplanung mit Parametern gesteuert werden kann. Das Modell ist in einer Ökobilanzierungssoftware implementiert worden, um zu gewährleisten, dass das Fertigungsprozessmodell auch zur Bilanzierung über den gesamten Lebenszyklus eines Produktes angewendet werden kann. Im Modell können die Prozessin- und -outputs über die Parameter unabhängig gesteuert werden. Bei der Modellentwicklung wurde die Komplexität des Gesamtmodells reduziert, indem für die einzelnen Energie- und Stoffströme Teilmodelle mit Stellparametern erfasst und mit Bezug auf LCI-Stammdaten implementiert wurden.

In der Verifikation wurde bewiesen, dass die bislang übliche vereinfachte Abschätzung der Umweltwirkung eines Produktes in der Rohstoffgewinnungs- und Produktionsphase durch den eingesetzten Werkstoff nicht hinreichend ist. Abschließend wurde zur ganzheitlichen Bewertung das klassische LCC-Portfolio zu einem Nachhaltigkeitsportfolio weiterentwickelt, mit dem Produkt- oder Prozessalternativen nicht nur relativ miteinander verglichen werden, sondern auch die Effizienz in den Dimensionen Ökonomie und Ökologie bewertet werden kann.