5 bahnbrechende 3D-Druck-Innovationen für mehr Nachhaltigkeit

Additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ist ein Produktionsverfahren, das typischerweise Kunststoffe mit Metallpulvern kombiniert. Von Möbeln bis zu menschlichen Körperteilen – alle 3D-Druck-Projekte beginnen als Grafikdesign und werden zu einem festen Produkt. Trotz ökologischer Nachteile wie hohem Energieverbrauch und giftigen Nebenprodukten finden Unternehmen mit neuer Technologie und umweltfreundlichen Materialien ein Gleichgewicht.

Nachhaltigkeitsziele für den 3D-Druck

Mit der wachsenden Beliebtheit der additiven Fertigung (AM) überdenken Unternehmen ihre Produktionsmethoden, um nachhaltigere Materialien einzusetzen und dabei Kosteneinsparungen und Effizienz zu wahren. Als Reaktion auf Umweltvorschriften haben Unternehmen nun Nachhaltigkeitsziele als Leitlinie:

• Aufrechterhaltung einer Kreislaufwirtschaft, die Materialien und Produkte so oft wie möglich wiederverwendet.
• Beendigung des Kreislaufs von Plastikmüll und Müll, der auf Deponien, in Ozeanen und Verbrennungsanlagen landet.
• Reduzierung von CO₂-Emissionen durch Minimierung des Materialtransports.

Dieses Engagement für umweltfreundliche Praktiken hat zu erfolgreichen, machbaren Lösungen geführt. Hier sind Wege, wie AM-Unternehmen zu Nachhaltigkeitsbemühungen beitragen.

1. Reduzierung von Plastikmüll

Leider landet der Großteil von Kunststoffprodukten in unseren Ozeanen. Eine Möglichkeit, diese Verschmutzung zu bekämpfen, ist die Reduzierung von Plastikmüll. Dank des schichtweisen Auftragsverfahrens beim 3D-Druck wird nur eine minimale Materialmenge verwendet, und kein Ausschneiden ist nötig. Im Gegensatz zu subtraktiven Bearbeitungsverfahren hinterlässt der 3D-Druck Hohlräume in der Mitte oder Bereiche, in denen Material nicht entfernt oder verschwendet werden muss. Daher wird weniger Plastik verbraucht und weniger Abfall produziert.

2. Einsatz biologisch abbaubarer Materialien

Biobasierte Rohstoffe werden nun in 3D-Druckprozessen verwendet. Eine gängige Substanz ist das biologisch abbaubare Pflanzenpolymer PLA, das oft aus Mais, aber auch aus Holz, Soja, Algen oder Seetang hergestellt wird. Neuere Fortschritte bei wasserbasierten Polymeren der MIT Mediated Matter Group integrieren weitere natürliche Inhaltsstoffe wie Zellulose und Calciumcarbonat.

Ein weiteres Unternehmen, das Produkte mit biologisch abbaubaren Materialien herstellt, ist das indische Spectalite. Durch die Kombination von landwirtschaftlichen Abfällen und erneuerbaren Ressourcen für die Fertigung dienen Spectalites Bio-Verbundwerkstoffe einer Vielzahl von Branchen – von Verpackung über Automobil, Materialhandling, Haushaltswaren bis hin zu Möbeln.

3. Recycling von Kunststoff

Eine weitere Option zur Förderung der Nachhaltigkeit in der AM ist das Recycling von weggeworfenen Kunststoffartikeln oder die Wiederverwendung von Kunststoffabfällen aus Fabriken. Eine Möglichkeit ist die Herstellung neuer Polymerfilamente, die sogar stärker sind als die ursprünglichen Polymerfasern. Derzeit gibt es Maschinen, die gereinigte und zerkleinerte Thermoplaste aufbereiten. Die kleinen Stücke werden durch einen Extruder geführt, wodurch neue recycelte Filamente entstehen.

Besuchen Sie z. B. Thessaloniki, Griechenland, finden Sie 3D-gedruckte Außenmöbel im gesamten Stadtgebiet. In Partnerschaft mit dem Zero Waste Lab der Stadt startete die Forschungs- und Designgruppe The New Raw ein Kunststoffrecycling-Projekt. Sie ermutigten Bürger, ihre Kunststoffartikel zum Recycling abzugeben, und das Labor produzierte die 3D-gedruckten Möbel aus den gesammelten Kunststoffen. Neben den Thessaloniki-Möbeln nutzte The New Raw recycelten Kunststoff auch für Muscheln und Geschirr.

4. Emissionsreduzierung

Oft müssen Produkte zu anderen Einrichtungen für Verpackung oder Endbearbeitung transportiert werden. Wenn Hersteller einen Produktionsprozess in einer einzigen Einrichtung abschließen können, entfällt der Materialtransport – weniger LKW- oder Flugbewegungen senken Abgasemissionen und den CO₂-Fußabdruck. Auch Fernzugriff erleichtert die Übermittlung von 3D-Designs per E-Mail, wodurch Straßenfahrten entfallen.

Bauforscher stuften Zement als umweltschädlich ein, wegen seiner schädlichen CO₂-Emissionen. Als Zementalternative stellt das portugiesische Unternehmen eCO2Blocks karbonnegative Pflastersteine her. Statt natürlicher Ressourcen verwendet eCO2Blocks eine Kombination aus nicht trinkbarem Wasser, CO₂-Absorptionstechnologie und Industrieabfällen.

5. Erhalt des Ökosystems

Durch die globale Erwärmung verschlechtern sich natürliche Korallenriffe weltweit. Mit Hilfe des 3D-Drucks schaffen Forscher in Frankreich und Australien künstliche Riffe. Diese werden neben dem natürlichen Riff installiert und fördern das Korallenwachstum sowie die Erholung der natürlichen Riffbewohner.

Recycling für AM hat auch dazu beigetragen, ozeanischen Plastikmüll zu beseitigen. Zum Beispiel sammelt The New Raw verlassene Fischernetze, die Wasserlebewesen fangen und töten. Die Netze werden recycelt, um neue 3D-gedruckte Kunststoffprodukte herzustellen.

Fazit

Experten prognostizieren, dass der 3D-Druck, auch additive Fertigungstechnologie genannt, sich weiterentwickeln und schließlich traditionelle Materialbearbeitungswerkzeuge ergänzen oder ersetzen wird. In der Zwischenzeit finden Forscher mehr Lösungen, um 3D-Druck zu einem wirtschaftlichen und nachhaltigen Verfahren zu machen. Da sich Materialproduktionsmethoden mit den drei Rs – Reduzieren, Wiederverwenden, Recyceln – verschieben, können Unternehmen Umweltvorschriften einhalten und gleichzeitig qualitativ hochwertige, umweltfreundliche Produkte liefern.