Es ist von großer Bedeutung, das Thema Nachhaltigkeit bei der Weiterentwicklung von AM-Verfahren und deren Einsatzgebieten von Anfang an mitzudenken, um die vielversprechendsten Einsatzgebiete für AM zu finden. Häufig ist es sogar so, dass AM auf den ersten Blick keine oder nur wenige Vorteile gegenüber konventioneller Fertigung bietet, weil z.B. der Druckprozess kosten- und energieintensiver als die spanende Fertigung eines Bauteils ist.
Der Nutzen der AM-Technologie kann deshalb erst dann richtig bewertet werden, wenn der gesamte Produktlebenszyklus („Cradle to Grave“) betrachtet wird. Hier zeigt AM sein volles Potenzial: Dadurch, dass ganz neue Designs und Strukturen ermöglicht werden, kann Rohmaterial gegenüber der spanenden Fertigung eingespart und insbesondere Gewicht im finalen Bauteil gespart werden. So ergeben sich dann bei Einsatz eines gedruckten Bauteiles beispielsweise in Zügen oder Flugzeugen deutlich reduzierte Energiekosten durch das dauerhaft reduzierte Fahrzeuggewicht. Während der Nutzen des reduzierten Gewichtes bei Fahrzeugen noch relativ intuitiv erfassbar ist, finden sich ähnliche Einsatzpotenziale auch in anderen Anwendungsbereichen: So ist es der Siemens AG zum Beispiel gelungen, den Greifer eines Industrieroboters materialsparend neu zu designen. Gegenüber der Ausgangssituation konnten 54% Energie bei der Nutzung des Roboters gespart werden. Da sich das Re-Design auf zahlreiche Roboter entlang einer gesamten Fertigungsstraße bezog, ergab sich ein skalierender Einsparungseffekt für die gesamte Anlage.
Additive Fertigung: eine nachhaltige Technologie?
Am 28.03.2023 hat das WvSC gemeinsam mit Berlin Partner und dem AMBER Cluster zu einer Zusammenkunft zum Thema Nachhaltigkeit und Additive Fertigung (AM) eingeladen.
Im Verlauf des Nachmittages wurde der Zusammenhang zwischen Nachhaltigkeit und AM aus verschiedenen Perspektiven dargestellt und diskutiert. Klar wurde schnell: entgegen dem ein oder anderen populärwissenschaftlichen Zeitungsartikel ist AM noch keine breitflächig etablierte Technologie, sondern es bieten sich noch viele Ansätze für die Forschung und die Weiterentwicklung von Additiver Fertigung und ihren Einsatzgebieten.
Einblicke dazu im Text weiter unten.
Prof. Göhlich (TU Berlin) zur AM-Forschung am WvSC
Arbeitspakete mit Schwerpunkt Nachhaltigkeit
Jens Hübner (SAG): Re-Design eines Roboter-Greifers mittels AM
Darstellung des Impacts eines Greifer Re-Designs mit AM
Das Organisationsteam (Tobias Neuwald, Kathrin Bischoff, Jens Hübner, Hendrik Riemer)
Eine Herausforderung in der Praxis ist es, diejenigen Bauteile in Maschinen und Anlagen zu identifizieren, die das größte Optimierungspotenzial durch AM beinhalten. Deshalb forscht die TU Berlin gemeinsam mit Siemens Energy im Rahmen der Forschungsprojekte am Werner-von-Siemens Centre an der automatisierten Identifikation von Bauteilen für AM mittels künstlicher Intelligenz. Dabei werden nicht nur Designparameter, sondern Daten über den gesamten Bauteil-Lebenszyklus hinweg berücksichtigt.
Diese differenzierte Sichtweise der Vortragenden auf AM hat einige Teilnehmer:innen positiv überrascht. So konnte die Veranstaltung, die vom WvSC e.V. gemeinsam mit Berlin Partner kuratiert wurde, dadurch überzeugen, dass die Vortragenden die AM-Technologie im Hinblick auf Potenziale und Hürden realistisch darstellten (z.B. Stichwort Pulververdüsung). Dies bot zahlreiche Gesprächsanlässe in den Pausen der Veranstaltung und natürlich auch Ideen für zukünftige gemeinsame Projekte im AM-Ecosystem und auf dem Weg Berlins zur 3D-Druck Hauptstadt Europas.