Wie der 3D-Druck nachhaltige und umweltfreundliche Lösungen bietet

Während wir in eine umweltbewusstere Ära der Fertigung eintreten, gibt es jede Menge Bedenken, dass neue Technologien uns möglicherweise zurückführen könnten. Die Bedenken, die häufig beim 3D-Druck erhoben werden, stellen den reichlichen Einsatz von Kunststoffen und den Stromverbrauch in Frage, und manchmal sind diese Argumente berechtigt. Die Akteure in der Branche tun jedoch ihr Bestes, um gültige Lösungen zu finden, die solche Beschwerden lindern können. Viele Designer suchen nach neuen Technologien, Materialien und Änderungen innerhalb der Lieferkette, um den 3D-Druck nachhaltiger und umweltfreundlicher zu machen. Hier sind nur einige der wichtigsten Möglichkeiten, wie:

Filament-Recycling

Das Recycling von Filamenten ist nicht nur besser für die Umwelt, sondern auch eine gute Praxis, die Sie in Ihrer eigenen Werkstatt oder Ihrem Unternehmen zur Hand haben sollten. Egal, ob es sich um fehlgeschlagene Drucke, verpatzte Jobs oder einfach nur Unordnung in Ihrem Arbeitsbereich handelt, das Recycling alter Drucke oder Gegenstände kann gut sein. Einige Unternehmen füllen diese spezielle Marktlücke bereits mit einigen raffinierten Artikeln wie Filament-Recycling-Kits, während andere den Einsatz erhöhen und Industriekunststoffe in viel größerem Umfang reinigen.

Auf der ehrgeizigeren Seite bieten Unternehmen wie Clean Currents spezielle 3D-Drucker an, die vollständig mit Meeresplastik kompatibel sein können, sodass Benutzer beim Drucken ihrer Artikel zur Reinigung der Umwelt beitragen können. Andere Unternehmen wie Trimatis LLC verwandeln Kunststoffabfälle ebenfalls in Filamente. Dies war eine so vielversprechende Möglichkeit, dass sogar das US-Militär nach dem 3D-Druck mit recyceltem Kunststoff aus veralteten Teilen sucht, um sowohl Transportkosten zu sparen als auch effizienter zu sein.

In ähnlicher Weise bieten Unternehmen wie 3devo Filament-Schredder und Spulenherstellungstechnologie an, damit Benutzer ihre alten Kunststoffe wiederverwenden können, anstatt sie wegzuwerfen. Andere Anwender, die aus alten Kunststoffen Pellets herstellen, haben es sogar noch leichter.

An der Materialfront gibt es jedoch mehr als nur recycelbare Filamente und Pellets.

Nachhaltige Materialien und Konstruktion

Während PLA (eines der am häufigsten verwendeten Materialien im 3D-Druck) biologisch abbaubar ist, sind dies nicht alle anderen Thermoplaste für die additive Fertigung. Aber warum sollten wir überhaupt Filamente aus nicht biologisch abbaubaren Kunststoffen haben? Es gibt mehrere andere Optionen, die Forscher entwickelt haben, die diese umweltschädlichen Optionen vollständig vermeiden und gleichzeitig einige neuartige Materialeigenschaften bieten.

Neue Technologien ermöglichen die Verwendung einer Reihe von Materialien für den 3D-Druck für einzigartige Zwecke. Ein solches Material ist das antibakterielle 3D-gedruckte Zellulosefilament von MIT. Es könnte möglicherweise zu einem Kraftpaket für medizinische Anwendungen werden, da es einfach ist, von der FDA zugelassene Materialien herzustellen, die entsorgt werden können, ohne große Bedenken hinsichtlich einer nachhaltigen Abfallentsorgung hervorzurufen. Es ist auch in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften ziemlich widerstandsfähig und kostengünstig in der Herstellung.

Eine weitere potenzielle Technologie, die erwähnenswert sein könnte, ist die von Biokunststoff-Hanffilamenten, die Unternehmen entwickeln. 3D4MAKERS ist ein Unternehmen, das ein solches Filament herstellt und eine ziemlich gute Haftung zwischen den Schichten bietet.

Auch abgesehen von Filamenten gibt es in der Welt der 3D-gedruckten Konstruktionen eine Reihe vielversprechender Materialien, die einige sehr verlockende Optionen für potenzielle Architekturprojekte darstellen könnten. Verschiedene Projekte haben nach nachhaltigen Wegen zur Herstellung von Beton gesucht, einem Produkt, dessen Herstellung zu einem großen Teil der Treibhausgasemissionen führt (der Zementsektor ist der drittgrößte industrielle Energieverbraucher und der zweitgrößte industrielle CO2-Emittent weltweit). Aus diesem Grund haben Unternehmen wie FICEP S3 Systeme entwickelt, die die Abfallprodukte aus dem 3D-Druck und der Nachbearbeitung von Teilen in Prozessen wie MJF und SLS wiederverwenden und so einen neuen Hybridbeton schaffen. Das Projekt BCN versucht daher, Abfall zu verwenden, um ihn in eine nachhaltigere Form von Mischbeton umzuwandeln, der möglicherweise weniger Probleme mit sich bringt, die mit traditionellen Herstellungsmaterialien verbunden sind.

In ähnlicher Weise werden organische Verbindungen auch für 3D-Druckereien verwendet. Diese Verbindungen sind nicht nur eine umweltfreundliche Kuriosität, da einige von ihnen Lösungen bieten, die das schnelle Drucken von Strukturen ermöglichen können. Die Estnische Universität für Biowissenschaften und die Universität Tartu haben mit Torf experimentiert, einem natürlichen Material, das aus zersetzender Vegetation gewonnen wird, die sich in Mooren und anderen Feuchtgebieten bildet. Als eine der effizientesten Kohlenstoffsenken der Erde kann es Kohlenstoffverbindungen speichern, was es für dieses Unterfangen besonders nützlich macht. Es wird seit über einem Jahrhundert in bestimmten Teilen der Welt als wichtige Brennstoffquelle verwendet, und Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, es in eine organische Wohnquelle umzuwandeln, die die Umweltbemühungen tatsächlich unterstützt, anstatt sie zu behindern. Ein solcher Prozess nutzt auch Abfall und hilft beim Recycling.

Andere Forscher haben mit dem 3D-Bodendruck gearbeitet, wie zum Beispiel das Projekt zur Transformation von Mond-Regolith. Diese Experimente bringen uns der Verwendung alternativer Materialien näher, die häufiger vorkommen, während alte Elemente recycelt werden, um neue Konstrukte zu erstellen.

Solarenergie-3D-Drucksysteme

3D-Drucker werden viel Energie verbrauchen, da sie in breiteren Branchen immer häufiger eingesetzt werden. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Energie aus traditionellen Mitteln stammen muss. Die Solarenergie befindet sich noch in einem sehr großen Entwicklungsstadium, aber sie stellt den heiligen Gral der alternativen Energie dar, und viele Unternehmen nutzen dies, indem sie sowohl Solarmodule mit 3D-Druckern entwickeln als auch Solarenergie direkt für additive Fertigungsgeräte nutzen.

3D-gedruckte Solarmodule bieten einige deutliche Vorteile. Diese können leichter und billiger sein, und in bestimmten Fällen verursacht das Drucken viel weniger Abfall. Verfahren wie MJF werden schon seit einiger Zeit für den 3D-Druck von Solarsystemen verwendet. Nano Dimension hat sich in dieser Hinsicht besonders hervorgetan, indem es sich mit Start-ups in Israel zusammengetan hat, um solche nachhaltigen Energielösungen zu entwickeln. Einige Unternehmen entwickeln sogar flexible, was mit herkömmlicher Fertigung nicht möglich wäre.

Der 3D-Druck trägt auch dazu bei, die Effizienz von Solarmodulen zu steigern. T3DP zum Beispiel ist ein 3D-Druck-Forschungsprojekt, das 2013 unter der Leitung von Daniel Clark begann. Ziel ist es, mithilfe eines patentierten volumetrischen 3D-Drucks die Umwandlungseffizienz aktueller Solarmodule zu verdoppeln. Im Wesentlichen versucht T3DP, ein 3D-gedrucktes Solar zu schaffen, das erschwinglich und rentabel ist. Ihre Arbeit stützt sich auf frühere Forschungsarbeiten zur Untersuchung der chemischen Verbindung Perowskit-Materialien für Solarzellen, die weitaus stärkere und stabilere Materialien für den Bau von Solarzellen liefern können.

Andererseits haben einige Unternehmen 3D-Drucker entwickelt, die mit Solarenergie betrieben werden. Solche Konzepte sind seit langem als Open-Source-Technologien verfügbar. Abgesehen von ihren Umweltvorteilen sind solche Drucker insofern eine nützliche Perspektive, als sie das Drucken in abgelegenen Gebieten ermöglichen. Dies war der Anstoß für die Arbeit von re:3D mit dem Gigabot, einem netzunabhängigen 3D-Druckgerät, das die additive Fertigung durch die Nutzung der Sonnenenergie potenziell in Gebiete ohne Strom bringen könnte.