Bericht: Umweltauswirkungen des Metall-3D-Drucks

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Eine globale Handelsgruppe, die sich der Förderung der umweltfreundlichen Vorteile der additiven Fertigung widmet, hat einen Bericht mit dem Titel „Stand des Wissens zu den Umweltauswirkungen der additiven Metallfertigung“ veröffentlicht. Das von der Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA) in Auftrag gegebene Papier wurde von Dr. Jeremy Faludi von der Technischen Universität Delft und Corrie Van Sice vom Dartmouth College verfasst.

Die Studie fasst vorhandene wissenschaftliche Literatur zusammen, vergleicht die Umweltauswirkungen von Metall-AM mit konventionellen Fertigungsmethoden (CM) und liefert Kontext zu den Auswirkungen unedler Metalle und Verarbeitungsmethoden.

Zu den wichtigsten Erkenntnissen aus dem 20-seitigen Bericht gehört, dass „AM im Allgemeinen einen viel höheren CO2-Fußabdruck pro Kilogramm verarbeitetem Material hat als CM, wenn man den direkten Herstellungsprozess selbst betrachtet“, die „Auswirkungen jedoch stark von der Teilegeometrie abhängen“. Die Umweltauswirkungen der maschinellen Bearbeitung eines massiven Würfels wären beispielsweise geringer als bei der additiven Fertigung, während die Verwendung von additiver Fertigung zur Herstellung einer hohlen Schalen- oder Gitterstruktur geringere Auswirkungen hätte als die maschinelle Bearbeitung.

Der Bericht erkennt außerdem die Notwendigkeit zusätzlicher Ökobilanzstudien (LCA) an, um die Auswirkungen auf die Umwelt zu quantifizieren. „Weitere LCA-Studien sind erforderlich, um Metall-AM mit CM endgültig zu vergleichen – insbesondere direkte Vergleiche von AM mit maschineller Bearbeitung und insbesondere für Technologien wie Binder Jetting und DED (Direct Energy Deposition). Diese LCAs sollten idealerweise auch einen größeren Teil des Produktlebenszyklus umfassen.“ ."

Weitere Schlussfolgerungen der Autoren:

• Wenn AM erhebliche Materialmasse einspart, kann es geringere Auswirkungen auf die Herstellung haben als die maschinelle Bearbeitung, insbesondere bei umweltschädlichen Materialien wie Titan.

• Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Umweltvorteile und Leistungsrisiken des Recyclings von AM-Pulver zu ermitteln.

• Bei Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sparten stark leichtere AM-Teile unabhängig von den Auswirkungen in der Herstellungsphase während der Fluglebensdauer so viel Treibstoff ein, dass sie im Vergleich zu CM-Teilen einen Netto-Umweltvorteil darstellten.

• Bei Automobilanwendungen erzielen Fahrzeuge nicht die Kraftstoffeinsparungen über die gesamte Lebensdauer pro Kilogramm Gewichtsreduzierung wie bei Luft- und Raumfahrtfahrzeugen, so dass sich höhere Produktionsauswirkungen schwerer amortisieren lassen.

• Für Reparaturanwendungen bietet DED mehr Möglichkeiten zur Reparatur bestehender Teile als SLM (selektives Laserschmelzen) oder EBM (Elektronenstrahlschmelzen), es sind jedoch zusätzliche Studien erforderlich, um das Ausmaß der Vor- und Nachteile im Vergleich zu CM-Reparaturmethoden zu bestimmen.

Sherry Handel, Geschäftsführerin der AMGTA, sagte: „Diese Ergebnisse bestätigen die Pläne der AMGTA, der Branche strenge, unabhängige und fortlaufende Forschung zur Verfügung zu stellen. Die AMGTA wird weiterhin Studien in Auftrag geben und Forschungsergebnisse veröffentlichen, um die Branche und andere wichtige Interessengruppen auf dem Laufenden zu halten.“ wie unser ökologischer Fußabdruck jetzt aussieht und worauf wir uns in Zukunft konzentrieren müssen, um nachhaltiger zu sein.“

Der vollständige Bericht ist auf der AMGTA-Website verfügbar.

AMGTA wurde im November 2019 ins Leben gerufen und ist eine nichtkommerzielle, nicht verbundene Organisation, die allen Additivherstellern oder Branchenakteuren offen steht, die bestimmte Kriterien in Bezug auf die Nachhaltigkeit der Produktion oder des Prozesses erfüllen.