Der 3D-Druck, auch als additive Fertigung bekannt, ist weit mehr als eine Technologie zur Herstellung komplexer Bauteile. Durch ressourcenschonende Prozesse, recycelbare Materialien und energieeffiziente Technologien setzt er neue Standards in der umweltfreundlichen Produktion. Wir von Stern3D haben uns darauf spezialisiert, Ressourcenschonung in der additiven Fertigung neu zu definieren.

Die nachhaltige Zukunft des 3D-Drucks hängt maßgeblich von den verwendeten Werkstoffen ab. Eines der herausragenden Beispiele ist mit PA11 ein Kunststoffpulver, das aus dem Öl der Rizinusbohne gewonnen wird. Die Rizinuspflanze ist eine schnellwachsende Pflanze, die minimalen landwirtschaftlichen Aufwand erfordert. Mit PA11 setzen wir auf ein Material, das recycelbar, langlebig und vielseitig einsetzbar ist. Durch den Einsatz solcher umweltfreundlicher Materialien lässt sich die Abhängigkeit von fossilen Rohstoffen mindern. Zum Einsatz kommt PA11 vor allem in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, wo es als Ersatz für schwerere Metallkomponenten oder als Ersatz für Komplexe Baugruppen und Teile dient. Seine hohe Beständigkeit gegen Chemikalien und Witterung macht es zu einer idealen Wahl für Anwendungen, die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit erfordern. Zusätzlich trägt PA11 durch seine biologische Herkunft dazu bei, den CO2-Fußabdruck der gesamten Lieferkette zu minimieren.

Bisher aus Metall gefertigte Komponenten durch Kunststoffteile zu ersetzen, spart Ressourcen und Energie bei der Herstellung. Leichtere Bauteile führen zu einem geringeren Energieverbrauch bei Transport und Betrieb – sei es in Fahrzeugen oder Maschinen. Durch den Austausch von Metall durch Kunststoffe wie PA11 wird die Produktion effizienter und die langfristige Umweltbelastung ist erheblich geringer.

Um die Vorteile des 3D-Drucks im Detail zu verstehen, ist es hilfreich, sich das additive Verfahren genauer anzusehen. So wird bei ihm nur das benötigte Material aufgeschmolzen und verwendet. Im Gegensatz zu subtraktiven Methoden wie dem Fräsen oder Drehen entsteht kaum Abfall. Nicht verbrauchtes Material lässt sich aufbereiten und erneut in den Druckprozess einbringen. Die durch uns generierte Recyclingquote liegt je nach Material bei beeindruckenden 70 bis 80 Prozent, ohne dass mechanische Eigenschaften verloren gehen. Dieser geschlossene Materialkreislauf reduziert den Bedarf an neuen Rohstoffen und erlaubt, den Abfall auf ein Minimum zu beschränken. Durch die Wiederaufbereitung wird zudem der Energieverbrauch in der Produktion gesenkt, da weniger neues Material hergestellt werden muss.

Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks ist, dass nach Bedarf gedruckt wird. Während bei traditionellen Fertigungsmethoden Unternehmen große Mengen vorproduzieren und damit oft in die Überproduktion schlittern, stellen sie mit unserer Hilfe gezielt die benötigten Stückzahlen her. Dies vermeidet Lagerkosten, wenn nur auf Bestellung des Endkunden produziert wird. Durch die kurze Produktionszeit von 3-6 Werktagen kann das Produkt trotzdem sehr schnell geliefert werden. Ein Beispiel hierfür sind Ersatzteile, die oft in geringer Stückzahl benötigt werden. Statt große Chargen auf Vorrat anzufertigen, ermöglicht der 3D-Druck die Herstellung genau der benötigten Menge, wodurch unnötige Ressourcenverschwendung vermieden wird. Dies ist vor allem in der Ersatzteilproduktion für ältere oder seltene Geräte von unschätzbarem Wert.

Die Energieeffizienz der Maschinen nimmt einen hohen Stellenwert ein. So setzen wir auf energieeffiziente 3D-Technologien und verwerten die entstehende Abwärme unserer Drucker. Und wofür kommt die „quasi kostenfreie Wärme“ zum Einsatz? Im Winter wird die erwärmte Zuluft genutzt, um die Temperatur in unseren Produktionshallen konstant zu halten. Zusätzliche überschüssige Wärme fließt in das Heizsystem, wodurch fossile Brennstoffe eingespart werden. Dieses System setzt die Betriebskosten herab und optimiert die Umweltbilanz der gesamten Produktion. Solch eine effiziente Nutzung der Abwärme ist ein Paradebeispiel dafür, wie technische Innovationen mit Umweltfreundlichkeit Hand in Hand gehen. Gleichzeitig trägt die konstante Temperaturkontrolle dazu bei, die Qualität der produzierten Teile zu sichern, was wiederum Ausschuss und Abfall verkleinert.

Ein entscheidender Vorzug der additiven Fertigung ist ihre Flexibilität. Anpassungen an Bauteilen lassen sich ohne großen Zeitverlust und ohne die Verschwendung bisheriger Lagerbestände umsetzen. Dadurch ist es möglich, Änderungen in der Produktentwicklung schnell vorzunehmen und dies ohne zusätzliche Ressourcen zu beanspruchen. Beispielsweise können Prototypen innerhalb kürzester Zeit überarbeitet und erneut produziert werden, was die Entwicklung neuer Produkte beschleunigt und die Effizienz steigert. Dies ist unter anderem in den Bereichen Entwicklung, Prototypenbau, Vorserie und Ersatzteilwesen von Vorteil, wo maßgeschneiderte Lösungen gefragt sind.

Darüber hinaus ermöglicht der 3D-Druck die Fertigung komplexer Baugruppen als Einzelteil. Dies minimiert den Materialeinsatz und spart Montagekosten. Ein anschauliches Beispiel dafür sind Ersatzkomponenten: Während traditionelle Methoden oft nur in großen Mengen wirtschaftlich sind, können wir Austauschteile nach Bedarf drucken. Dies ist nachhaltiger und gestattet, dass seltene oder nicht mehr verfügbare Komponenten weiterhin hergestellt werden. Hieraus ergibt sich ein weiterer Vorteil: Es ist möglich, Maschinen und Geräte länger als früher zu nutzen, da Ersatzteile verfügbar bleiben. Eine Abhängigkeit vom Hersteller entfällt. Das verlängert die Lebensdauer von Produkten, wodurch der Bedarf an Neuproduktionen weniger groß ist, was wiederum Ressourcen schont.

Beispiel 1:
PA11 aus Rizinusöl: Dieses Material eignet sich ideal für Leichtbaukomponenten in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Neben seiner nachhaltigen Herstellung bietet es eine hervorragende chemische Beständigkeit und mechanische Festigkeit. Es wird häufig in sicherheitskritischen Anwendungen eingesetzt und somit beispielsweise in Verbindungselementen oder Gehäuseteilen, wo Langlebigkeit und Zuverlässigkeit oberste Priorität haben. Gleichzeitig sorgt die Reduktion des Gewichts der Bauteile für Einsparungen beim Energieverbrauch im Betrieb.

Beispiel 2:
Individualisierte Wechselteile: Anstelle des Austauschs kompletter Produkte wird das kaputte Teil gezielt ersetzt, was Ressourcen und Kosten spart. Beispielsweise können Ersatzteile für ältere Maschinen oder Geräte, für die keine standardisierten Teile mehr verfügbar sind, präzise und passgenau gedruckt werden. Dies spart nicht nur Material, sondern verhindert auch, dass ganze Maschinen vorzeitig ausgemustert werden. Im Speziellen in der industriellen Produktion zeigt sich hier ein enormes Potenzial, da die Reparatur von Anlagen effizienter und nachhaltiger gestaltet werden kann.

Beispiel 3:
Produktion nach Bedarf: Dies ist unter anderem in der Mode- und Konsumgüterindustrie sowie nach Einstellen eines Produktes und die Ersatzteile weiterhin geliefert werden müssen relevant, wo Trends und Nachfrage schnell wechseln. Durch die Option, Produkte direkt nach Bestellung zu fertigen, wird verhindert, dass unverkaufte Ware in Lagern verstaubt oder entsorgt wird. Gleichzeitig gehen Unternehmen flexibler auf Kundenwünsche ein.

Beispiel 4:
Recycling des Materials: Durch unser Druckverfahren wird das pulverartige Rohmaterial schichtweise aufgetragen und dient damit gleichzeitig als Stützstruktur. Das Pulver das als Stützmaterial fungiert wird nicht aufgeschmolzen und kann recycelt und dem Prozess wieder hinzugefügt werden. Dadurch entsteht ein geschlossener Materialkreislauf, der die Ressourcennutzung maximiert und Abfall minimiert.

Der 3D-Druck revolutioniert die Fertigung mit nachhaltigen Materialien, effizienten Prozessen und innovativer Energienutzung. Wir von Stern3D zeigen somit, dass eine umweltfreundliche Fertigung nicht nur möglich, sondern auch wirtschaftlich sinnvoll ist. Durch die Kombination von Fortschritt und Umweltbewusstsein schaffen wir Lösungen, die einen nachhaltigen Beitrag für die Zukunft leisten.