Report AM als Wegbereiter für eine Circular Economy

Additive Fertigung wird bei der Implementierung einer effizienten Kreislaufwirtschaft eine zentrale Rolle spielen. Davon geht Cecimo – der Europäische Dachverband für Werkzeugmaschinenhersteller – aus. Der Verband legt nahe, dass 3D-Druck ein Treiber für die Etablierung neuer Technologien ist.

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Cecimo European Commitee for the Co-Operation of the Machine Tool Industries

Der Europäische Dachverband der Werkzeugmaschinenhersteller (Cecimo) besteht aus insgesamt 15 nationalen Verbänden und vertritt rund 1300 Industrieunternehmen in Europa. In anderen Worten: Etwa 98 Prozent aller Werkzeugmaschinenproduzenten aus Europa.

In einem kürzlich erschienen Report befasst sich Cecimo mit der Implementierung einer effizienteren Kreislaufwirtschaft (Circular Economy). Diese soll zum einen die Produktivität erhöhen, aber auch nachhaltig Ressourcen einsparen. Dabei sollen Konsumenten und Anwender von Produkten profitieren, die langlebiger sind und weniger Energie verbrauchen. Was viele Unternehmen schon wissen wird in diesem Report nochmals deutlich: Produktionsprozesse müssen ökologischer und effektiver werden, um langfristig vom Markt akzeptiert zu werden.

AM wird bereits in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Automobil, Bauwesen, Kreativwirtschaft oder Gesundheitswesen eingesetzt, wobei ständig neue und innovative Anwendungen entwickelt werden. Additive Technologien bieten erhebliche Vorteile in Bezug auf Designfreiheit, Massenanpassung und innovative Geschäftsmodelle. Dadurch ergibt sich auch das große Potential der Additiven Fertigung für die Circular Economy. Dieses beschreibt der Cecimo-Report anhand von vier Anwendungsgebieten entlang der additiven Wertschöpfungskette:

1. Leichtbauweise, verbesserte Langlebigkeit und Funktionalität der Komponenten

In Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt oder dem Automobilsektor kann sich der Einsatz von AM positiv auf die Umweltbilanz des Produkts während seiner Nutzungsphase auswirken. Verringert man beispielsweise bei jedem Flugzeug einer Flotte von mehr als 600 Verkehrsflugzeugen das Gewicht um ein Kilogramm, so spart die gesamte Flotte jährlich etwa 90.000 Liter Treibstoff und reduziert die Emissionen um bis zu 230 Tonnen C02. Ein Beispiel für die Komponentenreduktion ist die von GE entwickelte LEAP-Kraftstoffdüsenspitze, die 20 Teile zu einem einzigen vereint und die fünffache Haltbarkeit bei 25 % weniger Gewicht bietet. Weniger zu montierende Komponenten führen zu weniger logistischen Anforderungen, weniger Werkzeugbedarf, weniger Fehlern in der Produktion und einer Verkürzung der Produktions- und Montagezeit - was zu Kosteneinsparungen und einer Verringerung der Umweltbelastung führt.

2. Gesteigerte Materialeffizienz und Recycling

3D-Druckverfahren können auch dazu beitragen, Abfälle im Produktionsprozess zu reduzieren, da sie (fast) nur das Material verwenden, welches zur Herstellung eines Teils benötigt wird. Fallen doch Abfälle in Form von Trägermaterial und Restpulver an, kann ein großer Teil davon recycelt werden. Bei Metallpulvern wird geschätzt, dass 95-98 % wieder verwendet werden können. Bei Polymerdrucken könne auch Abfälle, Filamente und Fehldrucke oft wiederverwendet werden. Die „Cleaning the Ocean is Our Business“ Initiative zeigte, dass aus Plastikmüll Filamente für industrielle 3D-Drucker gewonnen werden können.

3. On-Demand-Printing und Druck vor Ort

Die Umstellung von traditionellen Massenproduktionsmethoden und Skaleneffekten auf die Kleinserienproduktion von kundenspezifischen oder personalisierten Produkten wird durch AM zu niedrigeren Kosten ermöglicht. Dies bedeutet, dass die Bestände an Komponenten und Produkten reduziert oder eliminiert werden können. Wodurch die mit unverkauften und veralteten Komponenten verbundenen wirtschaftlichen Verlust und Umweltauswirkungen reduziert werden.

Seit der industriellen Revolution hat sich die Fertigung immer mehr zentralisiert. Eine Verlagerung zu einem stärker dezentralisierten Fertigungssystem würde erhebliche positive Auswirkungen auf die Umweltauswirkungen des Verkehrs haben. Mit Additiver Fertigung können Produkte nicht nur designtechnisch sondern auch geografisch näher am Kunden produziert werden. Die Vereinfachung komplexer Mehrkomponentenprodukte zu Einkomponentenprodukten könnte wiederum die damit verbundenen komplexen Wertschöpfungsketten vereinfachen.

4. Die Reparatur und Wiederaufbereitung wird einfacher und kostengünstiger

Additive Manufacturing kann außerdem eine wichtige Rolle in der Kreislaufwirtschaft spielen, indem sie Reparaturen und Wiederaufbereitungen einfacher und kostengünstiger macht. Derzeit werden viele Produkte durch den Ausfall eines einzelnen Teils unbrauchbar. Turbinenschaufeln sind ein bekanntes Beispiel für die Wiederaufbereitung. Im Vergleich zu einer Neubeschaffung bietet die Wiederaufbereitung einer Turbinenschaufel erhebliche wirtschaftliche und ökologische Vorteile. Die geschätzten Energie- und C02-Einsparungen liegen bei 36 % beziehungsweise 45 %.

Fazit: Additive Manufacturing ergänzt traditionelle Fertigung

Der Cecimo-Report stellt die Vorteile Additiver Technologien entlang der Wertschöpfungskette anschaulich dar. Zusätzliche Vorteile können sich ergeben, wenn sich die Technologien entsprechend weiterentwickeln und in die Massenproduktion eingeführt werden.

Wir sollten jedoch nicht vergessen, dass sich viele AM-Technologien noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinden. Daher werden traditionelle Verfahren in absehbarer Zeit nicht vom 3D-Druck abgelöst, sondern durch ihn ergänzt. Die Erhöhung der Automatisierung, der Geschwindigkeit sowie der verfügbaren Materialien sind einige der Schlüsselthemen, an denen die 3D-Druck-Branche arbeitet.

Den vollständigen Report können Sie hier kostenlos downloaden.

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