Nachhaltigkeit – Ist Additive Manufacturing ein grünes Geschäft?

Das Unternehmen Roland Berger einen kritischen Blick auf die Umweltfreundlichkeit von AM geworfen und eine Publikation dazu veröffentlicht. In einem Gastbeitrag fasst das Unternehmen die wichtigsten Punkte der Arbeit zusammen.

Unternehmen aller Branchen streben in den kommenden Jahren die Klimaneutralität an. Auch die additive Fertigung (AM) bildet keine Ausnahme. In dieser Hinsicht hat AM insbesondere durch Null-Abfall-Fertigungsprozesse einen Ruf als Vorzeigetechnologie erlangt. Bestenfalls ist diese Wahrnehmung oberflächlich, schlimmstenfalls irreführend.

In unserer Publikation “Nachhaltige additive Fertigung” wird die Realität hinter dem vermeintlichen Hype untersucht. Dabei ergibt sich ein differenzierteres Bild: Die additive Fertigung kann in der Tat einen potenziell großen Beitrag zu einer kohlenstoffneutralen Wirtschaft leisten. Allerdings ist die Transparenz in diesen Bereichen oft ungenügend. Jede Phase des Lebenszyklus von AM-produzierten Teilen muss deshalb offen bewertet werden – sowohl Produktion, Herstellung und Nutzung als auch Entsorgung und Recycling – um das Potenzial und Vorteile aufzuzeigen.

Bernhard Langefeld, Senior Partner bei Roland Berger: “Die additive Fertigung kann Teile herstellen, die konventionelle Technologien nur bedingt oder gar nicht liefern können. Diese Teile könnten zwar im Vergleich „grüner“ sein, allerdings fehlt zu oft der Nachweis und die Transparenz.”

Das Problem der Produktion – Vergleich von Äpfeln mit Birnen

Die Roland Berger-Studie zeigt, dass AM-Teile momentan einen größeren ökologischen Fußabdruck in der Produktion haben als konventionell hergestellte. Zu der Herstellung der Pulver, Filamente und Harze vor dem 3D-Druck wird Energie verbraucht, Kohlenstoff freigesetzt und Abfall erzeugt. Ein „direkter Vergleich“ ist jedoch nicht immer sinnvoll: Denn einer der Hauptvorteile der additiven Fertigung ist die Herstellung von Teilen, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nicht möglich ist.

Darüber hinaus kommen die ökologischen Vorteile der AM-Teile erst in der Nutzungs- und Recyclingphase zur Geltung. Detaillierte Beispiele, unter anderem aus der Luft- und Raumfahrt, zeigen ein Kraftstoffeinsparungspotential bis zu 75 Prozent über den gesamten Produktlebenszyklus. Die Studie betont zudem die Notwendigkeit, dass AM-Unternehmen und Anwender vollständige Ökobilanzen durchführen müssen. Einerseits dient das der Transparenz, andererseits kann so nachgewiesen werden, dass AM Teile im Vergleich zu konventionellen Teilen tatsächlich eine geringere Gesamtumweltbelastung haben. Außerdem hat die Branche damit eine Grundlage, um weitere Verbesserungen in punkto Nachhaltigkeit zu realisieren.

Vier Schritte zur nachhaltigen additiven Fertigung
Die Studie beschreibt den vierstufigen Fahrplan, den Roland Berger zur Schaffung und Verbesserung der Nachhaltigkeit von AM entwickelt hat.

1. Den ökologischen Fußabdruck transparenter machen
   Basierend auf den Ökobilanzen plädiert Roland Berger für eine vollständige Offenlegung des Kohlenstoff-Fußabdrucks von AM-Materialien, -Maschinen und -Prozessen auf Grundlage standardisierter Berichtsmethoden. Um AM-Nutzern einen vollständigen Überblick über die Umweltauswirkungen verschiedener AM-Materialien und -Anlagen zu geben, sollten Details zu Recycling- und Zero-Waste-Optionen hinzugefügt werden.
2. Entwicklung einer geeigneten Datenbank für Lebenszyklusanalysen
   Umfassende Datenbanken sind essentiell für die Erstellung von Ökobilanzen. Die Daten sollten zur Verfügung gestellt werden, um den Energieverbrauch und die Kohlendioxidemissionen während des gesamten Produktlebenszyklus zu überprüfen. Dieser Ansatz erleichtert nicht nur die Transparenz, sondern hilft Kunden, den Mehrwert bestimmter AM-Anwendungen zu erkennen.
3. Vorhersage der Umweltauswirkungen
   Im Voraus zu wissen, in welchem Umfang AM CO2-Emisson reduzieren kann, wäre zur Deklarierung als nachhaltige Produktionstechnologie hilfreich. Dies wiederum könnte die Tür zu neuen Anwendungen öffnen, bei denen AM derzeit vergleichsweise teurer ist.
4. Maßnahmen ergreifen, um den ökologischen Fußabdruck von AM zu verringern
   Die Kohlenstoffemissionen müssen zusammen mit weiteren Nachhaltigkeitsaspekten weiter optimiert werden. Roland Berger zeigt auf, wie Materialhersteller ihre Hauptemissionsquellen ermitteln, die Verwendung erneuerbarer Brennstoffe erforschen und zu alternativen (erneuerbaren) Rohstoffen wechseln können. Die Hersteller von AM-Maschinen müssen dann nachziehen, indem sie Prozesse stabilisieren und den Bedarf an Nachbearbeitung sowie Tests reduzieren. Zudem muss die Umweltverträglichkeit der Produkte von den Herstellern berücksichtigt werden.