Was ist effizienter: 3D-Druck oder konventionelle Fertigung?

Wer vor der Wahl zwischen einem konventionellen oder einem additiven Fertigungsverfahren steht, sollte genau hinsehen. Das VDI Zentrum Ressourceneffizienz (VDI ZRE) hat den Ressourcenverbrauch eines additiven und eines konventionellen Fertigungsverfahrens am Beispiel einer Pkw-Dämpfergabel untersucht.

Für die Studie wurde eine mittelgroße Serienproduktion untersucht, wie sie derzeit für den 3D-Druck noch nicht üblich ist. Zunächst wurde die Struktur des additiv zu fertigenden Bauteils optimiert, um sein Volumen zu reduzieren und den Materialverbrauch zu verringern.

Die Dämpfergabel besteht herkömmlicherweise aus einer gesenkgeschmiedeten Aluminium-Gusslegierung. Die Herstellung umfasst die Produktionsschritte Gießen, Gesenkschmieden, Entgraten, Wärmebehandeln und Fräsen. Bei der additiven Fertigung kam das Laser Beam Melting (LBM) zum Einsatz. Bei diesem selektiven Laserschmelzen wurden zwei verschiedene Aluminiumpulver lokal geschmolzen und Schicht für Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht.

Es zeigte sich, dass bei der Fertigung im 3D-Druck mehr Energie, Rohstoffe, Wasser und Fläche verbraucht wurden als bei der konventionellen Produktion. Auch die Treibhausgasemissionen steigen an. Zudem sind die Material- und Betriebskosten wesentlich höher. Diese Effekte sind vor allem auf den hohen elektrischen Grundverbrauch der LBM-Anlage sowie auf Pulver- und Wartungskosten zurückzuführen.

Laut den Wissenschaftlern lohnt es sich daher, zu prüfen, welches Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen soll. Es sei davon auszugehen, dass technische Verbesserungen an der LBM-Anlage die Umweltauswirkungen ebenso wie die Kosten der additiven Fertigungsverfahren stark reduzieren. Der Abstand zwischen konventioneller und additiver Fertigung werde sich hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz mittelfristig verringern – die additiven Fertigungsverfahren können, so die Studie, jedoch die konventionellen Verfahren eher ergänzen als ersetzen.

Die Studie mit dem Titel „Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands: Additive Fertigungsverfahren in der industriellen Produktion“ sowie weitere Publikationen des VDI ZRE sind über das Bestellformular auf der Webseite des Zentrums erhältlich.

Quelle und weitere Infos: VDI ZRE