Mit weniger Materialverlust produzieren. Nachhaltiger Bauen und Wohnen mit innovativen, additiven Fertigungstechnologien in der Bauindustrie oder das Recyceln alter Plastikflaschen für die Herstellung von Filamenten. Die Möglichkeiten des 3D-Drucks zum Umweltschutz sind groß. Auf dieser Seite berichten wir über Forschungen, Studien und interessante Projekte aus diesem Bereich.
Der 3D-Druck wird schon seit vielen Jahren in unterschiedlichsten Industrie-Bereichen eingesetzt. Diese Technologie ist ungeheuer praktisch ist, wenn es um die Produktion von Prototypen geht. Ein 3D-Modell des Produkts entsteht nach genauen Berechnungen ohne viel Aufwand und in kürzester Zeit. So werden 3D-Drucker bereits zur Serienfertigung eingesetzt, etwa in der Automobilindustrie, in der Raumfahrt oder Medizintechnik. Deshalb ist es nicht wunderlich, dass der 3D-Druck auch im Umweltschutz zum Einsatz kommt.
Technikbegeisterte Stimmen loben die additive Fertigung aus vielen Gründen. Eines davon ist, dass es praktisch keinen Materialverlust bei der Fertigung mit 3D-Druck gibt. Hier müssen keine Formen hergestellt oder irgendwas herausgelöst werden. Es kann alles problemlos gefertigt werden, was sich früher nicht mehr lohnte, da der 3D-Druck bei Bedarf auch für nur ein einzelnes Stück angewendet werden kann. Im großen Markt der Ersatzteile eröffnet dies außerordentliche Möglichkeiten. Bruchempfindliche Kunststoff-Kleinteile lassen sich so leichter austauschen, Elektrogeräte können leichter repariert werden und es gibt noch viele andere Anwendungsmöglichkeiten. Um es präziser zu sagen: Es wird das gedruckt, was gebraucht wird. So lassen sich Verschleiß und unnötige Verschwendung stoppen.
Bereits heute gibt es Häuser aus dem 3D-Drucker, in welchen sich nachhaltiger wohnen lässt und mit welchen die Umwelt zu schonen. Zudem werden immer neue 3D-Drucktechnologien entwickelt, die es zum Ziel haben, recycelte Abfälle beim 3D-Druck einzusetzen. So können menschliche, pflanzliche, tierische und andere Abfälle dazu benutzt werden, um 3D-Druckobjekte herzustellen. Auf diese Weise lässt sich ein gewaltiger Beitrag zum Umweltschutz leisten. Die US-Army möchte beispielsweise mit recycelten Plastikflaschen für 3D-Druck die eigenen Versorgungsengpässe verhindern.
Allein die Tatsache, dass beim 3D-Druck kaum Material verschwendet wird, was nicht gerade der Fall bei herkömmlichen Herstellungsmethoden ist, kann nur mit einer Steigerung der Beliebtheit der additiven Fertigungstechnologie resultieren. Wie jede neue Technologie hat aber auch diese einige schlechte Seiten. Es wird natürlich Beispiele geben, wo auch unnütze Dinge gedruckt werden, die am Ende niemand gebrauchen wird. Jetzt liegt es an der Menschheit, nur das Beste aus dem 3D-Druck für den Umweltschutz herauszuziehen. Auf dieser Seite erhalten Sie aktuelle Informationen über den positiven Einfluss der 3D-Drucker auf den Umweltschutz bzw. über den aktiven Einsatz der 3D-Drucktechnologie im Umweltschutz.
In Mulegns, Schweiz, hat die ETH Zürich mit Studierenden ein architektonisches Projekt verwirklicht: eine Gelateria mit 3D-gedrucktem Innenraum aus recyceltem Kunststoff. Das Projekt kombiniert digitale Fertigung, lokale Materialien und nachhaltige Bauweisen.
Ein Team der University of Pennsylvania hat einen 3D-Druckbaren Beton auf Basis von Diatomeen entwickelt, der weniger Zement benötigt und deutlich mehr CO₂ speichert. Die poröse Struktur ermöglicht neue nachhaltige Anwendungen im Bauwesen und Meeresschutz.
In Spanien wurde das Konsortium ECOSISTEMA+GO gegründet, um nachhaltige Anwendungen im Bereich der additiven Fertigung zu fördern. Mit über 7,6 Millionen Euro unterstützt, zielt das Projekt auf die Entwicklung neuer Materialien, digitaler Prozesse und industrieller Ökosysteme ab.
In Miami Beach wurden 3D-gedruckte Tonstrukturen installiert, die als künstliche Riffe zur Förderung mariner Biodiversität und zum Schutz vor Klimafolgen dienen sollen. Die Initiative wurde von der Architektin Sara Pezeshk und der Florida International University ins Leben gerufen.
Für die Expo 2025 in Osaka entsteht ein öffentliches Toilettengebäude aus 3D-gedrucktem Lehm. WASP und Shigeru Ban Architects kombinieren dabei nachhaltige Materialien mit digitaler Fertigungstechnik und zeigen neue Wege im ökologischen Bauen auf.
Das spanische Modelabel ZER Collection kombiniert innovative digitale Fertigungstechniken mit nachhaltigem Design. Durch den Einsatz von 3D-Druck entstehen neuartige Stoffe, die sich wiederverwenden lassen und so eine ressourcenschonende Produktion ermöglichen. Neben vollständig gedruckten Textilien setzt das Unternehmen auch auf Hybridstoffe, die herkömmliche Materialien mit 3D-Elementen verbinden.
Ein Forscherteam der University of Washington hat eine innovative 3D-Drucktechnik entwickelt, bei der Kaffeesatz und Pilzmyzel zu einem kompostierbaren Material verarbeitet werden. Die gedruckten Objekte könnten umweltfreundliche Alternativen zu Styroporverpackungen darstellen. Erste Tests zeigen eine hohe Stabilität und Wasserresistenz.
Das Unternehmen Kind Designs aus Miami hat einen 175.000-Dollar-Auftrag der US Navy erhalten, um seine 3D-gedruckten Küstenschutzwände an einer Forschungsanlage zu testen. Die innovativen Living Seawalls™ kombinieren Küstenschutz mit ökologischen Vorteilen und sollen marine Ökosysteme fördern. Mit der finanziellen Unterstützung der Navy kann Kind Designs seine Forschung weiter ausbauen.
Croom Medical und GAM arbeiten an einer nachhaltigen Lösung für 3D-gedruckte Implantate aus Tantalum. Durch eine geschlossene Lieferkette wird ungenutztes Pulver recycelt und erneut für den Druck verwendet. Erste Kunden testen bereits Prototypen mit dem Colibrium Additive M2 System.
NatureWorks hat mit Ingeo 3D300 ein neues PLA-Filament für den 3D-Druck vorgestellt. Das Material ermöglicht Druckgeschwindigkeiten von bis zu 300 mm/s und verspricht dem Hersteller zu Folge gleichzeitig eine hohe Oberflächenqualität sowie verbesserte Druckeigenschaften. Zudem ist es nachhaltig und kann ohne Zusatzstoffe verwendet werden.
Die University of Waterloo erhält 5 Millionen US-Dollar von FedDev Ontario zur Förderung nachhaltiger additiver Fertigung. Das Multi-Scale Additive Manufacturing (MSAM) Lab wird damit das „Consortium for Sustainable Scale-up in Metal Additive Manufacturing“ (CSS-MAM) aufbauen, um CO₂-Emissionen zu senken und KI-gestützte Qualitätssicherung zu entwickeln.
Die britische Royal Air Force hat erstmals Bauteile aus ausgemusterten Tornado-Kampfjets recycelt und durch 3D-Druck für neue Tempest-Flugzeuge nutzbar gemacht. Das Projekt reduziert Kosten, verringert die Abhängigkeit von globalen Lieferketten und fördert nachhaltige Produktionsmethoden in der Luftfahrtindustrie. Die Technik wurde bereits erfolgreich getestet und könnte die Herstellung künftiger Kampfflugzeuge grundlegend verändern.
Forschende der ETH Zürich haben ein innovatives Wand- und Deckenelement entwickelt, das durch Feuchtigkeitsspeicherung das Raumklima in stark genutzten Innenräumen verbessern kann. Die Bauteile bestehen aus recyceltem Marmorpulver und werden per 3D-Druck hergestellt. Wissenschaftliche Tests zeigen, dass sie eine klimafreundliche Alternative zu mechanischen Lüftungsanlagen darstellen.
Batch.Works und E3D bündeln ihre Kräfte, um nachhaltige Lösungen für die additive Fertigung zu entwickeln. Unterstützt durch staatliche Förderung, zielt die Partnerschaft darauf ab, CO₂-Emissionen zu reduzieren und lokale Produktionsnetzwerke auszubauen.
Mit Hilfe des 3D-Drucks haben Schweizer Forscher der Empa eine nachhaltige Batterie aus Pilzen entwickelt. Diese erzeugt Strom für Sensoren und zersetzt sich biologisch nach Gebrauch. Die additive Fertigung spielt eine zentrale Rolle bei dieser innovativen Technologie.
Mit dem „Solar Gate“ zeigen deutsche Forscher der Universitäten Stuttgart und Freiburg das Potenzial des 4D-Drucks für nachhaltige Architektur. Das energieautarke Verschattungssystem reagiert durch biobasierte Materialien wie Zellulose selbstständig auf Wetterbedingungen und reduziert den Energieverbrauch von Gebäuden.
Das japanische Architekturstudio Mitsubishi Jisho Design präsentierte auf der Dubai Design Week das Teehaus „The Warp“. Die Struktur, gefertigt aus recyceltem Holz und mithilfe von 3D-Druck verarbeitet, kombiniert traditionelle Handwerkskunst mit moderner Technologie und setzt ein Zeichen für nachhaltiges Design.
Forscher aus Singapur von der Nanyang Technological University (NTU) haben eine Beton-3D-Druckmethode entwickelt, die Kohlendioxid speichert und die mechanischen Eigenschaften des Materials verbessert. Diese Technologie könnte die CO₂-Bilanz der Bauindustrie erheblich reduzieren.
Der chinesische Automobilhersteller PIX Moving stellt das 3D-gedruckte Elektro-Minifahrzeug Robo-EV vor, welches mit generativem Design, KI und einer modularen Bauweise eine nachhaltige Lösung für urbane Mobilität bieten soll. Ein integriertes KI-System bietet außerdem personalisierte Nutzererfahrungen.
voxeljet und Partner wie das Fraunhofer IPA und die Dressler Group haben erfolgreich eine Methode zur Wiederaufbereitung von PA12-Pulver für den 3D-Druck getestet. Die Ergebnisse werden auf der Formnext 2024 in Frankfurt präsentiert und zeigen das Potenzial für eine nachhaltige Wiederverwendung des Materials.