Das regionale Online-Magazin des Studiengangs Technikjournalismus der TH-Nürnberg. Studenten bloggen über wissenschaftliche und hochschulrelevante Themen.

Die grünste Technologie ist nicht gleich die neueste

Schneller als das Auge es erfassen kann, rast der Laser über die kurz zuvor aufgetragene Pulverfläche und erschafft sprühend, glühend und spritzend jede beliebige Form. Schicht für Schicht baut diese sich auf und ist leichter und materialschonender als jedes gefräste Bauteil.

Das ist wiederum gut für die Umwelt. Die Maschine vereint außerdem alle geometrischen Formen in einem Programm, da ein System alle Computerdaten auswerten kann.  Das ist die Revolution des 3D-Drucks. Der deutsche 3D-Druckerhersteller EOS  ist Weltmarktführer in diesem Gebiet, ein blühendes und vielversprechendes Geschäft. Doch meist wird nur für Prototypen gedruckt, einzelne Maschinen werden verkauft, doch es existiert noch keine Massenfertigung. Dies soll sich jedoch ändern, denn die Maschinenbauer haben große Pläne für Serienfertigung im industriellen Bereich. Was die Nachhaltigkeit betrifft, gibt es dort viele offene Fragen, die auch im Blick auf die sich bis jetzt durchgesetzten anderen Fertigungstechniken beantwortet werden sollten.

Die Ökobilanz des Verfahrens

Materialeinsatz und -abfall bei konventionellem Herstellungsverfahren (links) im Vergleich zum 3D-Druck (rechts) Foto: Conzept Laser GmbH

Ohne Zweifel hat der 3D-Druck gute Auswirkungen auf die Ökobilanz. Wenig Materialverbrauch und daraus resultierender Gewichtsverlust der Bauteile führen zu geringerem Verbrauch von Energie und Kraftstoff in Flugzeugen, in denen die Werkstücke verbaut werden.  Somit hat das Endprodukt nachhaltige Auswirkungen auf die Umwelt. Auch schlucken herkömmliche Dreh- oder Fräsmaschinen mehr Strom als die innovativen Drucker. „Dies sind jedoch Nebeneffekte“, erklärt Daniel Hund, Marketingleiter der Firma Concept Laser GmbH aus Lichtenfels, die den 3D-Metalldruck durch eine spezielle Lasertechnologie voran gebracht hat. Keine Gedanken müsse man sich in Punkto Nachhaltigkeit bei Home 3D-Druckern machen, dieser Hype sei abgeebt. Jedoch meint Hund, sei eine zunehmende Automatisierung nötig, damit die industrielle Serienfertigung additiver Bauteile wirtschaftlich wird. Auch weil eine konventionelle Fertigung bislang viel teurer als geometrisches Drucken sei. Obwohl bereits viele Firmen Bauteile für Prototypen je nach Kostenfrage konventionell herstellen oder zusätzlich 3D-drucken, ist es nötig, im Sinne von Industrie 4.0 den 3D-Drucker und seine Vorteile zu nutzen. Auf der Seite der Nachhaltigkeit im Allgemeinen müsse mehr betrachtet werden als nur der geringe Materialabfall, meint Florian Barth, Techniker der Firma Geissel GmbH aus Mühlacker nahe Stuttgart. Die komplette Ökobilanz sollte im Blickpunkt stehen. Also auch Energieeinsatz und erneuerbare Ressourcen.

Oder doch lieber konventionell hergestellt?

Ein konventionell hergestelltes Bauteil (oben) und ein gedrucktes Bauteil (unten) gegenübergestellt Foto: Conzept Laser GmbH

Das Familienunternehmen stellt schon immer kleinste Bauteile in Drehmaschinen her. Beim Drehen wird zwar mehr Material benötigt, jedoch werden die vom Bauteil abgedrehten Späne verkauft, eingeschmolzen und zu neuem Material recycelt. Dieses An- und Verkaufverfahren geht mit in die Ökobillanz der Unternehmen ein, sowohl umwelttechnisch als auch unter wirtschaftlichem Aspekt. Der Drucker wird mit speziellen Metalllegierungen befüttert, wobei die Herstellung dieser Pulver sehr viel Wasser benötigt und die Ökobilanz hier noch nicht genug erforscht ist. Im Gegensatz dazu wird speziell bei Geissel der gesamte Strom durch Photovoltaik erzeugt und das Regenwasser wird wiederverwendet. „Uns ist es wichtig, dass alle Ressourcen, die man verbraucht, aufbereitet werden, um sie dann wieder ins Unternehmen einfließen zu lassen“, erläutert Barth. Das gilt aber natürlich nicht für alle Unternehmen, sondern nur für diejenigen, die den Umweltschutz in ihre Firmenmoral aufgenommen haben.

Gedrehte Bauteile Foto: Geissel GmbH

3D-Druck schafft Revolutionäres

Der 3D-Druck bietet hier einen ganz anderen Weg, um umweltfreundlicher zu sein, und zwar ganz pragmatisch: Dadurch, dass die Firmen „die Teile als Datensätze nur digital lagern und sich bei Bedarf ihr Teil einfach immer gleich ausdrucken können. Somit senkt man Transportkosten und Kosten für Lagerhallen. „Das ganze Thema der Ersatzteillager wäre gelöst“, sagt Hund. Dies würde positive Folgen für die Ökobilanz haben. Dass das 3D-Druckverfahren durch seine Nebenwirkungen nachhaltiger ist, ist also nicht auszuschließen. Jedoch fehlt hier bislang die Einstellung, den Nachhaltigkeitsfaktor ins Konzept der Firmen einzubauen, da alles noch sehr jung ist und vielmehr auf die Wirtschaftlichkeit gesetzt wird.

Es gibt aber noch einen weiteren Punkt zu beleuchten, nämlich was die vom 3D-Drucker gefertigten Teile denn mehr leisten können als die konventionell gedrehten oder gefrästen. In der Medizin ist es nun möglich, Teile herzustellen, die individuell für den Patienten gedruckt werden. Prothesen erhalten durch das Druckverfahren außerdem eine rauere Oberfläche und verwachsen somit viel schneller mit dem lebendigen Gewebe. Dadurch würden für den Patienten Nachbehandlungskosten gesenkt und die Heilungszeit verkürzt.

Im 3D-Drucker baut sich also langsam der programmierte Motorbauraum auf. Vielleicht entstehen irgendwann hunderte dieser Teile in mehreren Maschinen nebeneinander. Und dann kommt ein fahrender Roboter, ganz im Sinne von Industrie 4.0, und trägt das fertige Teil zum Säuberungsapparat eine Station weiter. Jedoch wird keiner von uns den Laser beobachten, wie er einen neuen Topf druckt, weil der alte vor fünf Minuten kaputt gegangen ist. Und in Gedanken an unsere Umwelt sollten auch die Unternehmen bei den modernen Techniken mehr an wiederverwendbare Ressourcen als an Wachstum denken.

2 Comments

  1. Arno Pietsch

    Oh..entschuldige, aber die Überschrift ist grausam. Zunächst würde es eher Sinn ergeben, wenn es lauten würde: „Die neueste Technologie ist nicht gleich die grünste“, aber auch so hören sich diese Superlative einfach schrecklich an. Nicht persönlich nehmen, aber für mich sprachlich ein großer Dorn im Auge!

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