Warum 3D-Druck eine verantwortungsvolle Produktion ist

24. August 2022 | Lesezeit: 4 min

Wir bei EOS orientieren uns an dem Grundsatz der verantwortungsvollen Herstellung. Aber was ist eine verantwortungsvolle Fertigung? Und wie kann der 3D-Druck der Industrie helfen, die Umweltauswirkungen ihrer Produkte zu verbessern?

Beispiele aus verschiedenen Branchen

Die Auswirkungen der industriellen Fertigung auf unseren Planeten und das Klima sind unbestreitbar. Das Global Carbon Budget 2021 meldete einen geschätzten Anstieg der Kohlenstoffemissionen um 4,8 % gegenüber dem Vorjahr, womit das Emissionsniveau von 2019 fast wieder erreicht wurde. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur stiegen die globalen energiebezogenen Treibhausgasemissionen (THG) im Jahr 2021 gegenüber 2020 um fast 5 %. Mit einem Anstieg um 2,1 Gigatonnen (Gt) gegenüber dem Niveau von 2020 auf 36,3 Gt im Jahr 2021 ist dies der größte jemals verzeichnete Anstieg der CO2e Emissionen im Vergleich zum Vorjahr.

Da so viel auf dem Spiel steht, sind wir alle gemeinsam dafür verantwortlich, Emissionen und andere schädliche Auswirkungen auf die Umwelt zu verringern. Jeder Wirtschaftszweig trägt in gewissem Umfang zu Kohlenstoffemissionen und Umweltbelastungen bei, doch mit dem richtigen Ethos und der sorgfältigen Umsetzung neuer Strategien und Praktiken können diese reduziert werden.

Was ist eine verantwortungsvolle Produktion?

Bei EOS dreht sich alles um die Entwicklung besserer Methoden für die industrielle Fertigung, damit sich im gesamten Prozess positive Veränderungen ergeben, ohne dass Kompromisse bei Effizienz und Qualität eingegangen werden müssen. Durch unsere kontinuierliche Arbeit im Bereich der additiven Fertigung (AM) wollen wir Hersteller dazu ermutigen, die Möglichkeiten bahnbrechender Technologien zu erkunden und den Wert zu erkennen, den ein nachhaltigerer Ansatz für Unternehmen, Menschen und die Welt haben kann.

Eine nachhaltige Produktion berücksichtigt die Auswirkungen auf die Umwelt und nimmt Anpassungen bei Prozessen, Technologie, Materialauswahl und Beschaffung vor, um alle umweltschädlichen Aspekte so weit wie möglich auszugleichen. Dies kann für verschiedene Unternehmen unterschiedliche Dinge bedeuten, vom Wechsel der Zulieferer, um den Transport von Teilen zu reduzieren, bis hin zur Einführung eines völlig neuen Herstellungsverfahrens, das sich von den traditionellen Verfahren abwendet. 

Für EOS bedeutet verantwortungsvolle Fertigung, dass wir unser langjähriges und bahnbrechendes technologisches Know-how in den Dienst unserer Kunden stellen, um sie bei der Erreichung ihrer eigenen Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen. Der 3D-Druck kombiniert zwei Innovationshebel, die durch eine digitale Wertschöpfungskette miteinander verbunden und ermöglicht werden: Produktinnovation und Innovation in der Lieferkette. Auf der Produktseite ermöglicht AM ein zweckorientiertes Design und die individuelle Gestaltung von Produkten. Die On-Demand- und dezentrale Produktion sowie die Kreislauffähigkeit von Materialien machen die künftige Lieferkette verantwortungsvoller.

Mit Hilfe des 3D-Drucks kann ein Unternehmen auf vielerlei Weise Fortschritte in Richtung einer verantwortungsvollen Fertigung machen. Hier sind einige Beispiele:
 

Leichte Konstruktion

Die additive Fertigung eröffnet eine breite Palette von Möglichkeiten für die Gestaltung von Teilen. Da sie weniger restriktiv ist als herkömmliche Fertigungsverfahren und Fortschritte bei der virtuellen Konstruktion und Prüfung nutzt, können Teile völlig neu konzipiert werden, sowohl in Bezug auf ihr Design als auch auf die zu ihrer Herstellung verwendeten Materialien. Durch den 3D-Druck können Hersteller mit hochkomplexen Geometrien experimentieren, die mit subtraktiven Fertigungsmethoden nicht zu erreichen wären. In der Praxis zeigt sich dies bei der Neukonzeption von Wärmetauschern, die auf eine hohe Oberflächendichte angewiesen sind, um Wärme zu verdrängen und Energie zurückzugewinnen, damit Systeme effizienter und zuverlässiger arbeiten. Im Fall des Conflux Core™-Wärmetauschers konnte Conflux durch den Einsatz von AM die Oberfläche radikal vergrößern, ohne dabei Kompromisse bei der Größe des Tauschers einzugehen (die neu gestaltete Einheit war sogar kleiner als ihr Vorgänger). Dies führte zu einer Verdreifachung der thermischen Wärmeabfuhr, was eine bessere Energierückgewinnung ermöglicht.

Überproduktion abbauen

Eine der wirklichen Schönheiten von AM ist die Möglichkeit, die Teileproduktion auf ein bedarfsgesteuertes und verteiltes Produktionsmodell umzustellen. In den meisten traditionellen Fertigungsverfahren werden Teile in Massen produziert, die in der Regel den Bedarf übersteigen. Dies führt nicht nur zu überschüssigen Teilen, die gelagert werden müssen, sondern auch dazu, dass die zu ihrer Herstellung verwendeten Materialien verschwendet werden. Mit der On-Demand-Produktion im 3D-Druck können begrenzte Chargen schnell und effizient hergestellt werden, um die Anforderungen zu erfüllen, ohne dass Materialien verbraucht werden oder überschüssige Teile gelagert oder entsorgt werden müssen.

Genau vor dieser Herausforderung stand EvoBus, das häufig Ersatzteile für Busse in Chargen von 15, 20 oder sogar 100 Stück bestellen musste, obwohl nur ein einziges benötigt wurde. Mit AM war das Unternehmen in der Lage, ein neues Modell für die Ersatzteilversorgung zu etablieren, bei dem keine überflüssigen Teile auf Halde liegen bleiben.

Darüber hinaus bietet AM die Möglichkeit, einen Teil des ungeschmolzenen Pulvers aus einem Druck (d. h. das abgegossene lose Pulver, das nicht zum Endprodukt geschmolzen wird) in der zukünftigen Teileproduktion wiederzuverwenden. Die Menge des Pulvers, die für die Wiederverwendung in zukünftigen Bauteilen in Frage kommt, hängt von der Art der Anwendung und dem verwendeten Pulver ab. Ein Standard-PA12-Material kann beispielsweise zu 50 % wiederverwendet werden, d. h. zu 50 % als recyceltes Pulver und zu 50 % als neues, ungebrauchtes" Pulver. Auch wenn diese Zahlen variieren, ist die allgemeine Menge an Abfallmaterial, das entsorgt werden muss, beim 3D-Druck weitaus geringer als bei anderen Produktionsverfahren, wie etwa der subtraktiven Fertigung.

Gewissenhafte Beschaffung

Bei der Herstellung von Pulvern für die additive Fertigung kommen immer mehr Materialien zum Einsatz, bei denen die Nachhaltigkeit im Vordergrund steht. Bei der Erforschung der Eigenschaften verschiedener Pulver ist es nicht nur möglich, ein hohes Maß an Produktqualität und Funktionalität zu erhalten, sondern auch Lösungen zu finden, die recycelbar, länger haltbar oder völlig natürlich sind. Das von EOS angebotene PA11-Polyamidpulver ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie das Überdenken der Verwendung einer natürlich vorkommenden und nachhaltigen Ressource wie der Rizinusbohne dazu genutzt werden kann, die Art und Weise der Kunststoffherstellung mit natürlich vorkommenden Materialien zu verändern.

Unser Ziel ist es, durch bahnbrechende AM-Technologien und -Materialien digitale Lösungen für bestehende und künftige Herausforderungen in der Fertigung zu bieten und dabei die Nachhaltigkeit zu berücksichtigen. Für uns bedeutet dies, dass wir stets auf Ergebnisse hinarbeiten, die die Energieeffizienz erhöhen, Abfälle reduzieren und Ressourcen in jedem Schritt des Prozesses gewissenhaft nutzen. Wir sind der festen Überzeugung, dass wir durch Innovation und Vorstellungskraft gemeinsam eine verantwortungsvolle Fertigung als neue Normalität etablieren können.