Technologie auf dem VormarschWie 3D-Druck zum Umweltschutz beiträgt

von Mark Hugo und Kristin Siebert

24.02.2019 13:01 Uhr

3D-Druck ist im Kommen: Noch nie war der Weg vom digitalen Entwurf bis zum fertigen Produkt so kurz. Experten sehen riesiges Wachstumspotenzial - und Chancen für mehr Umweltschutz.

Das Elektro-Motorrad sieht aus, als käme es direkt aus einem Science-Fiction-Film: kohlrabenschwarz, kantig, schnell. Das Besondere: Hergestellt wurde es im 3D-Drucker, fast ausschließlich aus biologisch abbaubarem Kunststoff - die elastischen Reifen mit eingeschlossen. Das Berliner Start-up Bigrep will damit zeigen, was heute schon möglich ist. Es stellt 3D-Drucker für die industrielle Fertigung her. Und die können viel: Häuserfassaden zum Beispiel, Ersatzteile für die Bahn oder eben ganze Motorräder. 3D-Druck bietet viel Designfreiheit und bei der Herstellung fällt deutlich weniger Abfall an.

Umsatz könnte um ein Vielfaches steigen

3D-Druck schickt sich an, sein Nischendasein zu verlassen und zur Zukunftstechnologie zu werden. Der weltweite Umsatz wird aktuell auf gut sieben Milliarden US-Dollar geschätzt. Nach Prognosen von Branchen-Analysten wie Terry Wohlers könnte er in zehn Jahren auf 100 Milliarden Dollar steigen. Inzwischen wird sogar mit Metallen gearbeitet. Bisher ist Kunststoff aber der Rohstoff der Wahl. Adidas etwa lässt spezielle Sohlen von Sportschuhen drucken. Im Airbus A350 kommen schon bald mehr als 1.000 Teile aus dem Drucker, meist Komponenten für Verkleidung, Belüftung und Elektrik.

Derzeit wird auch eine Türverriegelungswelle in Großserie gedruckt. Sie soll ab nächstem Jahr in den neuen Maschinen mitfliegen. "Heute besteht das Bauteil aus zehn Teilen", erklärt Michael Sillus von Airbus. In der neuen Tür werde es nur noch aus einem Teil bestehen. "Es wurden mehrere Funktionen integriert und gleichzeitig Gewicht gespart." Das Flugzeug wird damit immerhin vier Kilogramm leichter. Angesichts der Lebensdauer eines Flugzeugs bedeutet das: Hunderttausende Liter weniger Kerosin und damit weniger Kohlendioxid. Gerne würde der Konzern auch ganze Kabinentrennwände in Serie produzieren. Technisch funktioniert das zwar, pro Wand dauert der Druck aber derzeit 900 Stunden. Zu lang für die Massenherstellung.

Just in time statt auf Halde produzieren

Weniger Gewicht, das ist längst auch für die deutschen Autobauer ein Thema. Bremspedale werden zum Beispiel schon im 3D-Druck hergestellt. "Wir sparen pro Kilo im Vergleich zur konventionellen Herstellweise typischerweise sechs Tonnen CO2- Emissionen", erklärt Professor Claus Emmelmann vom Fraunhofer-Institut für Additive Produktionstechnologie (IAPT). Und aus noch einem Grund sei das Verfahren ökologisch: Es werde zunehmend nach Bedarf und dezentral hergestellt. Anders gesagt: Es wird nur dann und dort gedruckt, wo etwas auch gebraucht wird.

Ein digitales Ersatzteillager - eine Vision, an der Firmen weltweit arbeiten. Die Baupläne sind via Internet abrufbar. Gedruckt wird nach Bedarf. Eine Idee, die auch der Deutschen Bahn gefällt - und die sie auch schon seit einigen Jahren nutzt. Der Faktor "schnelle Verfügbarkeit" ist dabei entscheidend.

"Wenn der Zug aufgrund eines fehlenden Teils steht und wir das Problem schneller mit dem 3D-Drucken lösen, wären wir ja schön doof, wenn wir das nicht machen würden", sagt Uwe Fresenborg, Geschäftsführer für Fahrzeuginstandhaltung bei der Bahn. Große Lager, in denen Teile vorgehalten werden, die am Ende womöglich niemand braucht, kosteten nur unnötig viel Geld.

Wenn der Zug aufgrund eines fehlenden Teils steht und wir das Problem schneller mit dem 3D-Drucken lösen, wären wir ja schön doof, wenn wir das nicht machen würden.

Uwe Fresenborg, Geschäftsführer Fahrzeuginstandhaltung bei der Deutschen Bahn

3D-Druck macht lokale Produktion interessant

Mit dem 3D-Druck könnten bald sogar Fabriken nach Deutschland zurückgeholt werden, glaubt Emmelmann. Dann nämlich, wenn die Produktionskosten hier dank neuer, automatisierter Technik nicht mehr höher sind als in Fernost. Aber ist das dann unbedingt auch umweltschonender? Im Moment sei da noch keine Entlastung festzustellen, gibt Ulrich Petschow vom Institut für ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) zu bedenken. Denn ob etwa eine Handyschale hier gedruckt oder aus Asien importiert wird, mache bei der Ökobilanz keinen Unterschied. Der Grund sei der sehr hohe Energieaufwand beim 3D-Drucken.

Auch Sportartikelhersteller benutzen die Möglichkeiten des 3D-Drucks, zum Beispiel für Sohlen von Laufschuhen.
Quelle: ZDF/Adidas Footage

Ein Problem, an dem weltweit gearbeitet wird - ebenso wie an umweltschonenden Materialien. Die kalifornische Firma Carbon will noch in diesem Jahr auf recyclingfähiges Kunstharz umsteigen und daraus Schuhsohlen für Adidas drucken. Damit und mit dem Druckverfahren geht die Firma neue Wege. Denn während sonst üblicherweise mit Kunststoffdrähten Gegenstände Schicht für Schicht aufgebaut werden, macht das Carbon ganz anders: In einem Bad aus flüssigem Kunstharz wird allein durch Lichtquellen dafür gesorgt, dass nur ganz bestimmte Teile punktgenau aushärten. "Wir sind in einer völlig neuen Welt angekommen", glaubt Chemiker und Carbon-Gründer Joseph DeSimone.