13105 Kreislauffähige Medizingeräte: Vom Produktlebenszyklus zum Produktkreislauf

Medizinische Geräte sind für die Gesundheitsversorgung unverzichtbar. Ihre Herstellung, Nutzung und Entsorgung sind jedoch mit spürbaren Umweltauswirkungen verbunden. Mit einer kreislauforientierten Produktentwicklung können Hersteller diese gezielt reduzieren.

Regulatorischer Rahmen
Die EU-Verordnung über die umweltgerechte Gestaltung nachhaltiger Produkte ((EU) 2024/1781 Ecodesign for Sustainable Products Regulation, ESPR) weist bereits in diese Richtung. Konkrete Anforderungen für Medizinprodukte enthält sie aktuell noch nicht. Doch die Verordnung schafft einen Rahmen, in dem produktspezifische Anforderungen etwa an Haltbarkeit, Reparierbarkeit, Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit festgelegt werden können.

Die meisten Pflichten und Anforderungen der europäischen Verpackungsverordnung ((EU) 2025/40 Packaging and Packaging Waste Regulation, PPWR) gelten hingegen bereits auch für Hersteller von Medizinprodukten. Um den Verpackungsverbrauch in der EU deutlich zu reduzieren, die Recyclingfähigkeit zu verbessern und die Kreislaufwirtschaft zu stärken, stellt sie verbindliche Anforderungen an Rezyklate, Wiederverwendbarkeit und Kompostierbarkeit sowie die Kennzeichnung von Verpackungen.

Die Umsetzung solcher Anforderungen ist in der Medizintechnik jedoch anspruchsvoller als in vielen anderen Branchen, weil sich Abstriche bei Sicherheit und Hygiene verbieten und zahlreiche regulatorische Anforderungen zu berücksichtigen sind. Doch insbesondere bei komplexen, langlebigen Geräten gibt es zahlreiche Ansatzpunkte, um diese länger im Einsatz zu halten, Komponenten zu reparieren, auszutauschen oder aufzuarbeiten und schließlich Materialien zurückzugewinnen. Richtig umgesetzt kann eine kreislauforientierte Produktentwicklung Vorteile für Hersteller, Nutzer und die Umwelt eröffnen.

Wie kreislauffähig ein medizinisches Gerät später sein kann, entscheidet sich zu einem erheblichen Teil bereits während seiner Entwicklung: Rund 80 Prozent der Umweltauswirkungen eines Produkts werden in dieser Phase festgelegt (z. B. Fraunhofer IEM, Tim C. McAloone und Daniela C. A. Pigosso, Technical University of Denmark, Bundesumweltministerium). Materialwahl, Architektur, Verbindungstechniken, Zugänglichkeit der Komponenten sowie die Frage, ob sich einzelne Baugruppen austauschen lassen, können nach der Markteinführung nicht mehr oder nur mit erheblichem Aufwand verändert werden.

Zielsystem erweitert
Für Konstruktion und Entwicklung erweitert sich damit das klassische Zielsystem. Neben Funktion, Sicherheit, Qualität, Kosten, Herstellbarkeit, Wartbarkeit und Zulassungsanforderungen sind auch ökologische Kriterien zu berücksichtigen.

Das bedeutet nicht zwangsläufig einen Zielkonflikt. So zahlt beispielsweise eine Reduzierung des Energie- und Materialverbrauchs auf ökologische und wirtschaftliche Ziele ein. Eine längere Lebensdauer und bessere Reparaturmöglichkeiten können den Ressourcenbedarf über den Produktlebenszyklus verringern und die Verfügbarkeit des Geräts und damit die Kundenzufriedenheit erhöhen.

Konkrete Anforderungen
Damit Nachhaltigkeit in der Produktentwicklung nicht nur ein allgemeines Ziel bleibt, sollte sie in konkrete und überprüfbare Anforderungen übersetzt werden. Geeignete Methoden und digitale Werkzeuge für das Anforderungsmanagement können Entwicklungsteams dabei unterstützen, Nachhaltigkeitsaspekte bereits in frühen Entwicklungsphasen zu erfassen, zu strukturieren und über den weiteren Prozess hinweg nachvollziehbar zu verfolgen.

Sinnvoll ist dabei eine Betrachtung auf mehreren Ebenen: Grundlagen nachhaltiger Gestaltung vermitteln zentrale Prinzipien und Orientierung. Das Lebenszyklusdenken bezieht sämtliche Phasen eines Produkts ein – von der Materialgewinnung und Entwicklung über Herstellung und Nutzung bis zur Wiederverwendung, Verwertung oder Entsorgung. Dabei können unter anderem regulatorische Anforderungen, Aspekte der Kreislauffähigkeit und die Rückverfolgbarkeit von Materialien und Komponenten berücksichtigt werden. Ergänzend bieten Design-for-X-Ansätze konkrete Leitlinien für einzelne Phasen des Produktlebenszyklus, etwa für Reparierbarkeit, Demontage, Wiederverwendung oder Recycling.

Konstruktionsprozess
Auch im Konstruktionsprozess können digitale Entwicklungswerkzeuge einen Beitrag leisten. Die Verknüpfung von CAD-Systemen mit Materialdatenbanken und Simulationsanwendungen ermöglicht es, Materialentscheidungen frühzeitig zu bewerten. Konstrukteurinnen und Konstrukteure können so beispielsweise untersuchen, wie sich unterschiedliche Werkstoffe auf Leistung, Sicherheit, Umweltwirkungen und Recyclingfähigkeit eines Medizinprodukts auswirken. Auf dieser Grundlage lassen sich Alternativen vergleichen und fundierte Entscheidungen bereits vor der Festlegung des Designs treffen.

Design for Assembly
Im Produktdesign gehört Design for Assembly (DfA) zu den etablierten Konstruktionsansätzen. Dessen primäres Ziel besteht darin, die Produktionseffizienz zu erhöhen. Durch eine Reduzierung der Bauteileanzahl und Optimierung der Montageschritte soll der Fertigungsprozess vereinfacht und beschleunigt werden. Das senkt die Herstellungskosten und verkürzt die Markteinführungszeit.