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Studie zur Nachhaltigkeit innerhalb der additiven Metallfertigung

Am 18. Oktober 2022 von Bianca Z. veröffentlicht

Es ist schon lange kein Geheimnis mehr, dass die additive Fertigung einen großen Beitrag zum Thema Nachhaltigkeit beisteuert. So gibt es bereits viele grandiose Beispiele dafür, wie dies aussehen kann: beispielsweise in der Architektur, Konsumgüter jeglicher Art oder auch Lithium Batterien. Ein kürzlich veröffentlichter Bericht gibt nun aber ganz spezifisch Aufschluss über die Nachhaltigkeit im Bezug auf die additive Metallfertigung – und das entlang der gesamten Prozesskette. Konkret beschäftigt sich diese Analyse mit den Kernfragen, zu welchem Zeitpunkt die additive Fertigung nachhaltiger als die traditionelle Fertigung ist, welche Einflussfaktoren für einen niedrigeren Kohlenstoff-Fußabdruck sorgen und wie Anwender gezielt ihre CO2-Ziele dank additiver Fertigung erreichen können. Wir haben uns für Sie die Ergebnisse des Berichts einmal genauer angesehen!

Mit einem Blick auf die vergangenen Jahrzehnte sollte es wohl jedem Menschen klar sein, dass der stets steigende CO2-Gehalt in unserer Atmosphäre und die damit zugrunde liegenden Konsequenzen für Mensch, Natur und Planet wirklich besorgniserregend sind. Um Unternehmen bei der Reduzierung ihres CO2-Fußabdrucks direkt zu entlasten, kommt hierfür die additive Fertigung ins Spiel, die diesen in ihrem gesamten Produktionszyklus reduziert. Mit einem von AMPOWER entwickelten Nachhaltigkeitsrechner soll somit eine Bewertung des CO2-Fußabdrucks von unterschiedlichen Technologien erfolgen. So liegt jener Ausstoß von CO2 unter Verwendung von PBF im Vergleich zum Fräsen beispielsweise deutlich niedriger. Der Grund hierfür liegt in der Tatsache, dass gewichtsoptimierte Konstruktionen hergestellt werden können und somit auch der Materialeinsatz wie auch die Energie niedrigere ist. Überraschend positiv schnitt die Binder Jetting Technologie ab, die einen geringen Ausstoß beginnend beim 3D-Druck bis hin zum Entbindern aufweist.

Der detaillierte Energieverbrauch.

Mittels additiver Fertigung zu mehr Nachhaltigkeit

Ein wichtiger Punkt, wenn es um die Nachhaltigkeit in Verbindung mit der additiven Fertigung geht, ist zu wissen, dass es verschiedene Arten von Energie bei der Produktion gibt. So wird beispielsweise bei anderen industriellen Prozessen und Fertigungstechnologien – als Beispiel soll das Gießen herangezogen werden – Wärme und daher direkte CO2-Emissionen durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen erzeugt. Hingegen bei der additiven Fertigung von Metallen wird lediglich elektrische Energie verwendet, was bedeutet, dass diese benötigte Energie zu einer verschieden großen Menge an Kohlenstoffemissionen führt.

Schaut man sich die gesamte Prozesskette der additiven Metallfertigung an, so beginnt die Nachhaltigkeit bereits bei dem Materialbedarf, welches sich lediglich auf den exakten Bedarf an benötigten Rohmaterial stützt. Auch was das anschließende Recycling des Materials angeht, so liegt der Anteil an wiederverwertetem Material relativ hoch, was zusätzlich von derzeit neuen Verfahren zur Herstellung von 100% recycelbaren Metallpulvern verstärkt wird. Auch was die Möglichkeit der „on-demand production“ angeht, so kann ein erheblicher Teil der CO2-Emissionen dadurch eingespart werden, denn diese minimiert die geforderten Lagerkapazitäten wie auch Transporte enorm. Außerdem sollte im Bezug auf die Nachhaltigkeit im Zuge der Metallfertigung ein Blick auf die erhöhte Produkteffizienz geworfen werden, denn durch die Optimierungen von Gewicht und Leistung, kann die Effizienz von Teilen wie beispielsweise Turbinen, Hydraulik, Flugzeugen oder auch Automobilen gesteigert werden. Daraus resultieren Einsparungen von Energie über die gesamte Nutzungsdauer des additiv gefertigten Teils.

Welche Technologie verspricht den höchsten Wert an Nachhaltigkeit?

Prinzipiell ist es laut AMPOWER Bericht sehr zu sagen, welche Art der Fertigung den geringsten Ausstoß an Kohlenstoff aufweist, denn es kommt stark auf die Legierungsgruppe wie auch die Teilegeometrie drauf an. Das bedeutet simpel ausgedrückt, dass komplexe Geometrien den niedrigsten CO2-Wert aufweisen, wenn sie mittels AM gefertigt werden, wohingegen einfache Teile am nachhaltigsten sind, wenn sie gefräst werden. Kommen wir noch einmal auf den Nachhaltigkeitsrechner zu sprechen, konkret am Beispiel eines Flugzeugteils, so steht oft das Gewicht in einem direkten Zusammenhang mit dem benötigten Treibstoff und damit auch dem CO2-Ausstoß, was bedeutet, wenn Gewicht eingespart werden kann, dann rechnet sich dies auch in Treibstoffeinsparungen. In der Luftfahrt wird ein jährlicher Wert von 2.500 Liter Kerosin pro eingesparten Kilogramm Gewicht berechnet. Nehmen wir also an, dass ein Flugzeugteil eine Lebensdauer von rund 20 Jahren hat, bedeutet das, dass pro Kilogramm Gewichteinsparung pro Flugzeug bis zu 50.000 Liter Kerosin beziehungsweise 126.000 Kilogramm CO2 eingespart werden können. Wenn auch Sie den Nachhaltigkeitsrechner für die additive Metallfertigung verwenden möchten, dann finden Sie HIER weitere Informationen zum Kauf und Download.

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