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.
Das thailändische Unternehmen NatureWorks hat angekündigt im Jahr 2024 eine Anlage für die Herstellung von Biopolymeren zu eröffnen. In dieser sollen alle Schritte für das Filament „Ingeo“ in einem Durchlauf erledigt werden. Nach der Eröffnung bietet die Anlage eine Produktionskapazität von jährlich 75.000 Tonnen.
Den Wissenschaftlern Xavier Aeby und Gustav Nyström ist es gelungen, eine vollständig bedruckte, biologisch abbaubare Batterie aus Zellulose und anderen ungiftigen Komponenten herzustellen. Nach zwei Monaten im Erdreich vergraben ist der Kondensator zerfallen und hinterlässt nur noch wenige sichtbare Kohlenstoffpartikel. Die Batterie wurde aus gelatineartigen Tinten und mit einem modifizierten 3D-Drucker hergestellt.
Das 3D-Druck-Unternehmen Polymaker hat mit rezykliertem Polycarbonat (recyceltem Kunststoff) von Covestro sein 3D-Druck-Material Polymaker™ PC-r hergestellt. PC-r verspricht eine ausgezeichnete thermische Stabilität und Festigkeit und eignet sich unter anderem für die Unterhaltungs- und die Automobilbranche. Außerdem verspricht das Filament einen deutlich geringeren CO₂-Fußabdruck. Auf der TCT Asia Show 2021 stellen Polymaker und Covestro ihre Materialien vor.
Der 3D-Drucker-Hersteller ExOne hat die Arbeit des schwedischen Unternehmens Celwise AB vorgestellt, die mit neuen Ideen versuchen Kunststoffprodukte durch umweltfreundlichere Lösungen zu ersetzen. Dabei verwenden sie auch die 3D-Drucker von Exone und das Binder-Jetting-3D-Druck-Verfahren, um poröse Werkzeuge für die Produktion der Produkte herzustellen.
US-amerikanische Forscher von der University of Maine (UMaine) haben vor wenigen Tagen eine neue, nachhaltige Infrastrukturlösung vor dem US-Senat vorgestellt, bei dem auch der 3D-Druck als Vor-Ort-Manufacturing-Lösung eine Rolle spielt. Zu dem Konzept gehören unter anderem das „Bridge in a Backpack“-Konzept sowie 3D-gedruckte Hochwassersperren. Die US-Regierung soll so mehrere Millionen US-Dollar im Jahr einsparen können.
Mit dem BAAM-Multi-Material-3D-Druck-System (Big Area Additive Manufacturing) hat das Unternehmen Cincinnati Incorporated (CI) erstmals ein großformatiges, monolithisches Objekt aus recycelten Materialien erfolgreich additiv hergestellt. Das Unternehmen zeigt an dem Beispiel dass ein 3D-Druck monolithisches Objekte in großem Format effektiv und wirtschaftlich möglich sind.
Die israelischen Einrichtungen UBQ Materials und Plastics App entwickeln im Rahmen einer Forschungskooperation gemeinsam nachhaltige und umweltfreundliche Filamente für den 3D-Druck. Diese sind eigenen Angaben zufolge besonders klimafreundlich, da sie zum einen besser recycelt werden können als andere marktübliche Filamente und zum anderen aus recyceltem Müll bestehen. Die Filamente sind in vier Varianten geplant.
Der US-amerikanische Student Ryan Colwick hat an der Arizona State University (ASU) ein System entwickelt, mit dem aus Fehldrucken und nicht mehr benötigten 3D-Druck-Objekten neues 3D-Drucker-Material gewonnen wird. Gemeinsam mit seiner Kommilitonin Froelich entstand so das das ThermoLab mit dem ProtoCycler + eine Recyclingmaschine für Kunststoff. Das Team will nun herausfinden, wie sich das ThermoLab an der Universität etabliert.
Das russische Unternehmen 99 recycle nutzt 3D-Druck und andere Methoden, um aus Abfall modische Accessoires und weitere Gegenstände herzustellen. Dabei kommt auch ein 3D-Drucker zum Einsatz, der bereits Dinge wie einen Fahrradrahmen und mehr angefertigt hat. Für ihre Arbeit wurde 99 recycle mit dem St. Petersburg Award 2020 ausgezeichnet.
US-Forscher der Tufts University haben aus Seidenfasern ein neuartiges 3D-Drucker-Material entwickelt, dass den 3D-Druck von lederähnlichen Objekten ermöglichen soll. Das Material ist ähnlich echtem Leder besonders stark und zäh, dafür aber deutlich umweltfreundlicher produzierbar. Mit dem Material gedruckte Objekte können außerdem zur Wiederverwertung für neue Produkte genutzt werden. Das Material lässt sich komplett recyceln.
Mit Forust wurde ein neuartiges 3D-Druckverfahren vorgestellt, die den 3D-Druck von eleganten und starken Holzprodukten möglich macht. Dabei werden Holzabfälle verwendet, die mit dem Binder-Spritzverfahren zu Objekten weiterverarbeitet werden. Ein Teil der möglichen Holzprodukte kann bereits gekauft werden.
Der Materialhersteller Covestro hat mit Arnite® AM2001 (G) rPET ein nachhaltiges 3D-Drucker-Granulat entwickelt. Das Material besteht aus mit Glasfasern gefülltem, recycelten Polyethylenterephthalat (rPET). Covestro verfolgt damit die Vision einer Kreislaufwirtschaft.
Forscher der chinesischen Hebei University of Technology und der australischen Swinburne University of Technology haben eine Betonmischung vorgestellt, die aus Abbruchabfällen besteht und als neues Baumaterial für den Beton-3D-Druck verwendet werden können soll. Die Wissenschaftler verwendeten dafür recycelte Betonaggregate, Keramsitpartikel und Wüstensand, um extrudierbares Baumaterial in drei verschiedenen Partikelklassifizierungen zu formulieren. Diese Art von Recycling würde das Bauen mit 3D-Druck neben vielen weiteren Vorteilen auch noch umweltfreundlicher machen.
Das dänische 3D-Druck-Unternehmen COBOD hat gemeinsam mit General Electric (GE Renewable Energy) und LafargeHolcim mit 3D-Druck die Herstellung einer Turmbasis für eine Beton-Windkraftanlage in nur drei Tagen gelungen. Es ist bereits der zweite 3D-gedruckte Betonwindkraftanlagenturm. Beim ersten hatte es noch drei Wochen gedauert. General Electric stellte die Arbeit und die daraus entstehenden Vorteile vor Kurzem auf der Leaders Summit on Climate 2021 vor.
Die beiden kanadischen Schüler Sophia LeCroix und Kai Chen haben aus Plastikflaschen 3D-Druck-Material (Filament) hergestellt. Die Schüler verwendeten dabei den PETBOT, mit dem sie weniger Energie für die Filament-Herstellung benötigten, als dies für das Recycling der Fall gewesen wäre. Für ihr Projekt gründeten sie außerdem die gemeinnützige Organisation „SK Eco Solutions“.
Der Materialhersteller Covestro hat die Erweiterung seiner Zusammenarbeit mit der GeBioM mbH und dem dänischen 3D-Druck-Unternehmen Create it REAL bekanntgegeben. Neu stellen die Unternehmen auch Einlegesohlen mit 3D-Druck her. Für Covestro steht bei der Produktion die Nachhaltigkeit im Vordergrund.
Das tschechische 3D-Druck-Unternehmen Fillamentum hat mit NonOilen ein neues, 100%ig biologisch abbaubares 3D-Drucker-Material vorgestellt. Das NonOilen-FIlament behält seine mechanischen Eigenschaften selbst bei mehrmaligen Wiederverwenden bei, verspricht der Hersteller.
Forscher vom deutschen Bundesministerium für Materialforschung und -prüfung (BAM) haben einen Bericht veröffentlicht, der sich mit dem Thema zur Eignung der Exkremente von Termiten für den pulverbasierten 3D-Druck beschäftigt. Dabei hebt das BAM besonders Exkremente des Hausbocks und der Trockentermiten als potenzialstarkes 3D-Drucker-Material hervor. Als Bindemittel könnte bei Objekten aus dem gröberen Material Baumharz eingesetzt werden, um so nachhaltige 3D-Druckmaterialien zu schaffen.
Der ehemalige Kongressabgeordnete aus Massachusetts, Joe Kennedy III, tritt nach 15-jähriger Politikkarriere dem Vorstand des mit 6K Additive auch auf 3D-Druck spezialisiertem US-Unternehmen 6K bei. Das aufstrebende Unternehmen im Bereich der Metallpulverherstellung erhält damit eine strategische Stimme für Initiativen zur Erzeugung sauberer Energie auf höchster Regierungsebene. Dabei helfen soll auch die UniMelt-Plattform von 6K.
Der US-Automobilhersteller Ford setzt zusammen mit HP Inc. auf den 3D-Druck von Fahrzeugteilen aus recycelten Kunststoff- und Metallpulverresten. Zusammen haben die beiden Unternehmen einen Weg gefunden einen geschlossenen Abfallkreislauf zu entwickeln, der es möglich macht, aus recycelten 3D-Drucker-Materialien neue, hochwertige Autoteile herzustellen.