Zahnbrücken, Flugzeugteile, Autokarosserien und Ersatzteile kommen bereits aus dem 3D-Drucker. Die Technologie erobert immer mehr Industriezweige. Vielfach wird sogar davon gesprochen, dass mit dem 3D-Druck ein neues Produktionszeitalter eingeläutet wird. Dieser Trendbericht setzt sich systematisch mit den Entwicklungen 3D-Druck auseinander und untersucht für die verschiedenen Anwendungsfelder, Druckverfahren, eingesetzte Materialen, etc., welche Chancen und Risiken damit für die Umwelt verbunden sind. Der Bericht zeigt, das umweltpolitischer Handlungsbedarf besteht, da beispielsweise mit dem 3D-Druck verschiedene Belastungen für die menschliche Gesundheit einhergehen, die reguliert werden sollten.
Das Projekt "Entwicklung von Prüfkriterien 'Blauer Engel' für partikel- und gasförmige Emissionen von Rohfilamenten beim 3D-Druck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 4 Material und Umwelt, Fachgruppe 4.2 Materialien und Luftschadstoffe durchgeführt. Kommerziell erhältliche 3D-Drucker sind mittlerweile in vielen Haushalten und Bildungseinrichtungen anzutreffen. Mit dem zugrundeliegenden Schmelzdruckverfahren (FDM - Fused Deposition Modeling) können auch wenig erfahrene Anwender*innen aus Kunststofffilamenten eine Vielfalt an Prototypen, Ersatzteilen und Dekorationsgegenständen herstellen. Während des Druckprozesses werden organische Gase und Partikel freigesetzt, die in die Innenraumluft gelangen können. In einem Vorgängerprojekt (FKZ 3717622060) wurden diese Emissionen bereits für eine Bandbreite von Filamenten grundsätzlich mittels Untersuchungen in Prüfkammern untersucht. In diesem Projekt sollen objektive Prüfkriterien für gesundheitsrelevante Emissionen aus dem 3D-Druckprozess erarbeitet werden, die sich zur Anwendung für das Umweltzeichen Blauer Engel eignen. Es soll ein Prüfsystem definiert werden, welches sich zur standardisierten Ermittlung partikelgebundener und gasförmiger Emissionen eignet. Die Prüfmethode soll der Jury Umweltzeichen vorgelegt werden und die Möglichkeit der Vergabe eines Blauen Engels für 3D-Druck-Filamente eröffnen. Bei der Definition der Prüfmethode ist zu erörtern, welche weiteren Materialeigenschaften für die Vergabe des Umweltzeichens relevant sein sollen. Weltweit existierende Erkenntnisse und Prüfansätze sind in die Betrachtung mit einzubeziehen. In einem zweiten, parallel zu bearbeitenden Projektteil soll eine Expositionsanalyse von Emissionen aus 3D-Druck-Vorgängen unter Realbedingungen vorgenommen werden. Diese stellt den Zusammenhang zwischen Emissionsfaktoren unter Prüfbedingungen und möglichen Realbelastungen in Haushalten und an Bildungseinrichtungen her. Aus den gesammelten Erkenntnissen sollen Empfehlungen für ein 'gesundheitsschonendes' 3D-Drucken entwickelt werden, die als Veröffentlichung der Bundesbehörden an ein breites Anwenderpublikum gedacht sind.
Das Projekt "Teilvorhaben: Bewertungs- und Begutachtungsmethoden bei der Entwicklung von remanufacturing-fähigen Elektrofahrzeugen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von DEKRA Automobil GmbH durchgeführt. Das übergeordnete Ziel des Vorhabens besteht darin, die Nutzungsdauer von Elektrofahrzeugen zu erhöhen. Insbesondere die Basiskomponenten sollen über einen langen Zeitraum genutzt werden können, auch wenn einzelne Komponenten einem erhöhten Verschleiß unterliegen, wie bw. die Hochvolt-Batterie, wodurch sich die Fahrzeugkosten relativieren und die Umwelt geschont wird. Neben der Möglichkeit, das Gesamtfahrzeug aufzuarbeiten, kann der Wunsch nach einem aktuellen, neuwertigen Fahrzeug durch Remanufacturing des Fahrzeugs erfüllt werden. Dabei werden abhängig von Kundenwünschen, der Nutzungshistorie oder der Lebensdauer Komponenten ersetzt, aktualisiert oder weiterverwendet. Das Fahrzeug und die Fahrzeugmontage müssen dazu anpassungs- und updatefähig gestaltet werden. DEKRA begleitet im Projekt den Aufbau und die Modifikation eines Prototypen. Dabei werden zunächst Analysen der gesetzlichen Randbedingungen hinsichtlich der Inverkehrbringung von Remanufacturing-Bauteilen durchgeführt, wobei der Schwerpunkte auf dem Remanufacturing von Hochvolt-Batterien aus 3D-Druck liegt. Dazu gehört die Durchführung von Untersuchungen hinsichtlich der Anforderungen an eine mögliche zukünftige Typprüfung der Funktionsmuster. Abschließend werden aber auch spezifische Begutachtungskriterien erforscht, mit denen eine Fahrzeugbewertung im Fahrzeugzyklus möglich wird.
Das Projekt "PolySLS: Kunststoff-Blends (teilkristallin/amorph) für das selektive Lasersintern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von INEOS Styrolution Group GmbH durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Reduzierung des Energie- und Materialverbrauchs bei der Herstellung von Kunststoffbauteilen mittels additiver Fertigungsverfahren (selektives Lasersinterverfahren, auch 3D-Druck genannt). Grundlage dafür ist die Erforschung und Entwicklung eines neuartigen Compounds, welches dann erstmalig als Material in einem 3D-Drucker eingesetzt und dessen Prozess- und Funktionstüchtigkeit anhand von Demonstratorbauteilen nachgewiesen wird.
Das Projekt "Teilprojekt: Numerische Simulationsrechnungen und messtechnische Untersuchungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die gezielte Umwälzung von oxidierenden Atmosphären in Thermoprozessanlagen bei Temperaturen bis über 1.200 °C mittels eines neuartigen keramischen Heißgasventilators. Damit können sowohl konvektions- als auch strahlungsbestimmte Wärm- und Wärmebehandlungsprozesse in einem Ofengefäß durchgeführt werden. Durch die variable Ofenfahrweise und die dadurch verbesserte Anlagenauslastung können die Anzahl und damit die Investitions- und Betriebskosten benötigter Thermoprozessanlagen gesenkt werden. Ein innovativer keramischer Heißgasventilator soll im Vorhaben entwickelt, optimiert und in einer Thermoprozessanlage erprobt werden.
Das Projekt "Materialextrusion von biobasierten Kunststoffgranulaten mit der multi-axialen additiven Fertigung zur ressourcenschonenden Produktion von Anwendungen aus der Automobilindustrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen University, Werkzeugmaschinenlabor (WZL), Lehrstuhl für Produktionssystematik durchgeführt.
Das Projekt "Aufbereitete Schrotte als Einsatzmaterial für die additive Fertigung (ASEAF)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Clausthal Clausthaler Umwelttechnik-Institut (CUTEC) Forschungszentrum für Rohstoffsicherung und Ressourceneffizienz durchgeführt. Die bestehenden Recyclingstrukturen zielen auf die quantitative Recyclierung von Massenmetallen ab und fokussieren nur peripher auf die Rückgewinnung der in geringem Umfang enthaltenen Legierungselemente. Statt eines funktionalen Recyclings findet daher in der Praxis vielmehr ein Downcycling hochwertiger Legierungen statt. Die sogenannte additive Fertigung (3D-Druck) hat nicht nur aufgrund ihrer Fähigkeit zur Substitution bisher in der Metallverarbeitung verwendeter abtragender Produktionsverfahren ein großes Potential zur Steigerung der Ressourceneffizienz. Vielmehr bietet diese Technik die Möglichkeit zur Revolutionierung der Recyclinglandschaft im Metallbereich. Das Projekt zielt darauf ab, die Potentiale der additiven Fertigung nutzbar zu machen. Im Fokus steht die Reduktion der für die Recyclierung von Metallen nötigen Energieaufwände. Während bisher die Recycling-phase von Metallen im Produktlebenszyklus mit der Integration des Sekundärrohstoffes in die primäre Produktionslinie der Metalle endet, soll der hier verfolgte Ansatz einen neuen, kürzeren Weg gehen und die Sammlung der Metalle aus End of Life-Produkten mit der additiven Fertigung verbinden bzw. kombinieren. Die Etablierung des Ansatzes wird es ermöglichen, bisher nötige, zeit-, kosten-und energieintensive Aufbereitungsschritte wie das Einschmelzen und die Herstellung von Vorprodukten und Halbzeugen mit Anteilen der anfallenden Metallfraktionen zu umgehen.
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