Nachholbedarf bei Nachhaltigkeit 11. Feb 2021 Von Stefan Asche und Bettina Reckter

Additive Fertigung: Grüner drucken

Die junge Technologie entwickelt sich rasant. Beim Thema Nachhaltigkeit gibt es aber noch Nachholbedarf.


Foto: PantherMedia / Alex011973

Der Metall-3-D-Druck ist konventionellen Herstellungsverfahren in allen ökologischen Belangen unterlegen – meilenweit: Der Energieaufwand pro erzeugtem Bauteil ist rund viermal so hoch, beim Rohstoffaufwand sieht es kaum besser aus. Das Treibhausgaspotenzial ist verdreifacht, der Wasserverbrauch ebenfalls. Noch deutlich schlimmer wird es, wenn statt einer Standardlegierung ein Hochleistungsmaterial im Drucker verschmolzen wird. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie, die das VDI Zentrum Ressourceneffizienz (ZRE) in Auftrag gegeben hat. Wer jetzt glaubt, die gedruckten Teile seien wenigstens billiger, irrt gewaltig: Die Stückkosten sind bis zu 100-mal so hoch.

Dennoch hat die additive Fertigung Zukunft. Entscheidend ist, für was die junge Technologie eingesetzt wird. So kann ein topologieoptimiertes und gewichtsreduziertes Bauteil für ein Flugzeug – über dessen gesamte Lebenszeit betrachtet – zu erheblichen Kerosineinsparungen beitragen. Fluggesellschaft und Umwelt profitieren gleichermaßen.

Überproduktion minimiert, Lagerhaltung reduziert

Außerdem erlaubt der 3-D-Druck eine On-demand-Fertigung. Produziert wird also nur dann, wenn wirklich Bedarf besteht. Überproduktionen können minimiert, eine kostspielige Lagerhaltung reduziert werden.

Druckerhersteller versuchen derweil, ihre Maschinen mit technischen Raffinessen effizienter und umweltfreundlicher zu machen. So wird beispielsweise der Laserstrahl gezielt geformt, der Bauraum kräftig vorgewärmt und der Prozessgasbedarf auf ein Minimum reduziert.

Auch im Kunststoffbereich gibt es Bemühungen, das Drucken grüner zu machen. So kommen neben ungiftigen, wasserlöslichen Stützstrukturen vermehrt Biopolymere zum Einsatz.

Experimente mit biobasierten Kunststoffen

Die Großen der Chemieindustrie experimentieren mit solchen biobasierten Kunststoffen und bringen erste Produkte auf den Markt. Vieles aber steckt noch im Forschungsstadium. Dabei werden immer exotischere Rohstoffe eingesetzt: Verwendete man anfangs heimische Stärkepflanzen wie Weizen und Mais, halten jetzt Holzspäne, Algen und sogar Pilze Einzug in die Labore. Ihr Vorteil: Sie sind im Gegensatz zu vielen herkömmlichen Polymeren gesundheitlich oft unbedenklich.

Falls ein Druck mal misslingt, muss das Bauteil nicht zwingend in Müll und Meer landen. Sowohl für industrielle Anwender als auch für ambitionierte Maker sind inzwischen Recyclinglösungen verfügbar. Sie schreddern den Ausschuss, schmelzen anschließend das Granulat auf und erzeugen neue Filamente.

Den Fokus „Nachhaltigkeit im 3-D-Druck lesen Sie im aktuellen E-Paer der VDI nachrichten mit diesen Themen:

Noch nicht im grünen Bereich

Additive Fertigung: Eine Studie vergibt der Technologie in den Fächern Ökologie und Ökonomie die Note mangelhaft. Trotzdem wird sie nicht sitzen bleiben.

Zurück auf der Schiene dank 3-D-Druck

Die Technologie ist unter bestimmten Voraussetzungen ökonomisch und ökologisch vorteilhaft. Beispiel Deutsche Bahn.

Zurück auf der Rolle

Aus Fehldrucken und Filamentresten lassen sich neue Rohstoffe für das Schmelzschichten gewinnen. Dazu braucht es Recyclingmaschinen. Ein Überblick über Kosten und Nutzen.

Naturstoffe im Drucker

Umwelt: Nachhaltigkeit zieht auch in der additiven Fertigung ein. Für viele der verwendeten Kunststoffe werden biobasierte Alternativen entwickelt.

Grüner durch Hightech

Additive Fertigung: Mit Innovationen bei der Maschinenarchitektur wollen Druckerhersteller die Ökobilanz der Bauteilproduktion verbessern.

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