VDI Zentrum Ressourceneffizienz

Wie effizient ist der Metall-3D-Druck wirklich?

Anzeige

Die VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH in Berlin hat in einer Studie den Ressourcenverbrauch eines additiven Fertigungsverfahrens mit einem konventionellen Fertigungsverfahren verglichen. Bei der Studie mit dem Titel „Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands - Additive Fertigungsverfahren in der industriellen Produktion“ wurde am Beispiel einer Dämpfergabel für einen Pkw eine mittelgroße Serienproduktion (10.000 Stück jährlich) untersucht, wie sie derzeit für den 3D-Druck noch nicht üblich ist.

Zunächst wurde die Struktur des additiv zu fertigenden Bauteils optimiert. So ließ sich das Volumen des Bauteils reduzieren und der Materialverbrauch verringern. Bei der konventionellen Fertigung besteht diese aus einer gesenkgeschmiedeten Aluminium-Gusslegierung und wiegt 1,3 kg. Die konventionelle 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 (Scalmalloy AlMg4.5Sc0.7Zr0.3 und AlSi10Mg) geschmolzen und Schicht für Schicht auf einer Grundplatte aufgebracht. Zur Datenerhebung für die ökologische und ökonomische Bewertung wurde das strukturoptimierte Bauteil in einer LBM-Anlage des Typs EOS M 400 her-gestellt.

Im betrachteten Fall zeigte sich, dass beim 3D-Druck mehr Energie, mehr Rohstoffe, mehr Wasser und mehr 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 deren Pulver- und Wartungskosten zurückzuführen. Technische Verbesserungen an der LBM-Anlage, mit denen in Zukunft fest zu rechnen ist, werden die Umweltauswirkungen und die Kosten stark reduzieren. Der Abstand zwischen konventioneller und additiver Fertigung wird sich hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Ressourceneffizienz mittelfristig verringern.

Additive als Ergänzung zur konventionellen Fertigung

Die additive Fertigung (AM), beziehungsweise der 3D-Druck, zeichnet sich durch die schichtweise Generierung von Strukturen aus und ist eine Schlüsseltechnologie der Digitalisierung (Industrie 4.0). Aktuell stehen die sogenannten 3D-Druckverfahren an der Schwelle zur Fertigung von kleinen und mittleren Serien. Künftig werden sie für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) des verarbeitenden Gewerbes eine zentrale Rolle spielen.

Die Studie zeigt, dass im Einzelfall sehr genau abzuwägen ist, wann additive und wann konventionelle Herstellungsverfahren gewählt werden. Im Falle der Pkw-Dämpfergabel fällt die Massereduktion durch die additive Fertigung so gering aus, dass dies keinerlei Effekte auf den Treibstoffverbrauch des Autos haben wird. Anders sieht es in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizintechnik oder für bionische Produktkonzepte aus: Hier sind in der Nutzungsphase durch leichtere Bauteile höhere Einsparpotenziale erzielbar. Metallische Werkstücke werden in Zukunft sehr wahrscheinlich weder ausschließlich auf konventionellem Wege noch ausschließlich additiv gefertigt. Stattdessen werden die 3D-Druckverfahren die herkömmlichen Methoden ergänzen. eve

Die Studie: hier.pro/qrvip

Kontakt:

VDI Zentrum Ressourceneffizienz GmbH Bertolt-Brecht-Platz 3 10117 Berlin Telefon: +49 30 2759506–0 Telefax: +49 30 2759506–30 Internet: www.vdi-zre.de E-Mail: zre-redaktion@vdi.de

Anzeige

Emerson: Pneumatik 4.0

Smartenance

Pneumatik 4.0 bei Emerson im Überblick

Video aktuell

Step into the state-of-the-art Samsung Audio Lab to see how they develop loudspeakers, soundbars, and other audio products using multiphysics simulation.

Aktuelle Ausgabe

Titelbild KEM Konstruktion Entwicklung Management S6
Ausgabe
S6.2019
LESEN
ARCHIV
ABO

Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Top-Thema Spannvorrichtungen

Spannvorrichtungen

Alles über Spannvorrichtungen und welches Einsparungspotenzial sie bieten

Top-Thema Schaltschränke

Alle Infos über den Schaltschrankbau mit seinen Komponenten, Geräten und deren Verdrahtung

Kalender

Aktuelle Termine für Konstrukteure

Webinare & Webcasts

Technisches Wissen aus erster Hand

Whitepaper

Hier finden Sie aktuelle Whitepaper

Anzeige
Anzeige

Industrie.de Infoservice

Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de