VDI ZRE-Studie vergleicht additive Fertigung mit konventioneller Fertigung

Wie ressourcenschonend ist der industrielle 3D-Druck? Dieser Frage geht das Zentrum Ressourceneffizienz (ZRE) des Vereins Deutscher Ingenieure (VDI) in einer aktuellen Studie mit dem Titel „Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands: Additive Fertigungsverfahren in der industriellen Produktion“ nach. Die Antwort: Ob der 3D-Druck ressourceneffizienter als konventionelle Fertigung ist, hängt vom Produkt ab. Die Studie zeigt, wie sich der Einsatz von Ressourcen beider Verfahren vergleichen lässt.

Das Bild leitet Sie zu der vollumfänglichen Studie des VDI ZRE.

Additive Fertigung gilt als Schlüsseltechnologie der Digitalisierung. Entsprechende Verfahren gelten als schneller und kostengünstiger: unter anderem, weil weniger Ausschuss produziert wird und bei der Herstellung weniger Abfall anfällt. Deshalb wird dem 3D-Druck zukünftig eine zentrale Rolle in kleinen und mittelständischen Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes prophezeit.

Das VDI ZRE hat in einer Studie den Ressourcenverbrauch eines additiven Fertigungsverfahren mit einem konventionellen Prozess verglichen. Gegenstand der Untersuchung war eine mittelgroße Serienproduktion, wie sie derzeit für den 3D-Druck noch nicht üblich ist.Produziert wurde eine Dämpfergabel für einen Pkw. Dessen Herstellung umfasst konventionell die Produktionsschritte Gießen, Gesenkschmieden, Entgraten, Wärmebehandeln und Fräsen. Bei der additiven Fertigung kam das selektive Laserschmelzen, auch Laser Beam Melting (LBM), zum Einsatz.

Hoher und teurer elektrischer Grundverbrauch

Im betrachteten Fall zeigte sich, dass beim 3D-Druck mehr Energie, Rohstoffe, Wasser und Fläche verbraucht wurden als bei der konventionellen Produktion. Auch die Treibhausemissionen stiegen an. Zudem sind die Material- und Betriebskosten wesentlich höher. Diese Effekte seien vor allem auf den hohen elektrischen Grundverbrauch der LBM-Anlage sowie auf deren Kosten zurückzuführen, schließt der VDI aus der Studie. Darin heißt es auch, dass die Kosten durch technische Verbesserungen an der Anlage, mit denen in Zukunft fest zu rechnen sei, stark reduziert werden könnten. Hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz könne sich der Abstand zwischen konventioneller und additiver Fertigung mittelfristig verringern.

Additive Fertigung als Ergänzung

Letztendlich müsse im Einzelfall differenziert entschieden werden, wann additive und wann konventionelle Herstellungsverfahren gewählt werden, legt der VDI nahe. Im Falle der Pkw-Dämpfergabel etwa fällt die Massereduktion durch die additive Fertigung so gering aus, dass dies keinerlei Effekte auf den Treibstoffverbrauch des Autos hat. Anders sieht es in der Luft- und Raumfahrt aus: hier sind in der Nutzungsphase durch leichtere Bauteile höhere Einsparpotenziale erzielbar. Der VDI geht dementsprechend davon aus, dass metallische Werkstücke in Zukunft weder ausschließlich auf konventionellem Wege noch ausschließlich additiv gefertigt werden. Wahrscheinlich wäre stattdessen, dass die 3D-Druckverfahren die herkömmlichen Methoden ergänzen. (VDI Zentrum Ressourceneffizienz, Beitragsbild: Shutterstock)