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Vortrag

WEB Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands. -Additive Fertigungsverfahren in der industriellen Produktion-

Donnerstag (14.05.2020)
10:20 - 10:35 Uhr Raum 2
Bestandteil von:


Aus Ressourcen- sowie ökonomischer Sicht stellt sich aktuell die Frage, wie hoch der Ressourcenverbrauch von additiven Fertigungsverfahren im Vergleich zu konventionellen Fertigungsverfahren (Gießen, Fräsen etc.) ist, und wie sich die Wirtschaftlichkeit beider Verfahren gestaltet. Studien zum Vergleich des Ressourcenbedarfs additiv sowie konventionell hergestellter Bauteile existieren bereits. An diesen wurden jedoch keine Strukturoptimierungen zur Volumenreduktion der additiv zu fertigenden Bauteile vorgenommen. Aber gerade die Volumenreduktion am Bauteil trägt wesentlich zu einer ressourcenschonenden Fertigung und Nutzung bei.

Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, eine vergleichende ökologische sowie ökonomische Bewertung eines additiv sowie eines konventionell hergestellten Bauteils unter Berücksichtigung einer Strukturoptimierung des additiv zu fertigenden Bauteils durchzuführen. Hierbei liegt die additive Verarbeitung von Metallen im Fokus.

Für die Umsetzung des Vergleichs zur ökologischen und ökonomischen Bewertung des Ressourcenaufwands wurde zunächst ein Referenzbauteil definiert. Das Fahrzeugbauteil, speziell eine gesenkgeschmiedeten Dämpfergabel aus einer Aluminium-Gusslegierung, wurde von einem Automobilzulieferer bereitgestellt. Als Anwendungsfall wurde die Fertigung von Fahrzeugbauteilen in einer Losgröße von jährlich 10.000 Stück definiert. Für die additive Fertigung dieser Dämpfergabel wurden als Werkstoffe zwei Aluminiumpulver gewählt: ein Aluminiumpulver (Lieferant APWorks) der Legierung Scalmalloy© AlMg4.5Sc0.7Zr0.3 und die Aluminiumlegierung AlSi10Mg. Die Dämpfergabel unterlag folgend einer Topologieoptimierung zur Gewichtsreduzierung.

Die vorliegende Studie beinhaltet eine ausführliche Lebens-Zyklus-Analyse des vorliegenden Anwendungsfalls im Bezug auf die konventionelle als auch die additive Fertigung der Dämpfergabel. Basierend auf den gemessenen Ressourcenverbräuchen während der additiven Fertigung lässt die Studie somit verlässliche Rückschlüsse auf den ökologischen- sowie ökonomischen Vergleich beider Fertigungsverfahren zu. Die Studie zeigt dabei auch, dass die verwendetet Pulverlegierung Aluminiumlegierung Scalmalloy© bedingt durch den Scandium-Anteil einen hohen Einfluss auf den gesamten Ressourcenverbrauch aufweist. Zusätzlich gibt die Studie einen Ausblick über die zukünftige Entwicklungsmöglichkeiten in der additiven Fertigung sowie deren Einfluss auf den Ressourcenverbrauch.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Marius Bierdel
Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut - EMI
Weitere Autoren/Referenten:
  • Aron Pfaff
    Fraunhofer Ernst-Mach-Institut
  • Dr. Andreas Köhler
    Öko-Institut e.V. - Institut für angewandte Ökologie
  • Dr. Winfried Bulach
    Öko-Institut e.V. - Institut für angewandte Ökologie
  • Yifaat Baron
    Öko-Institut e.V. - Institut für angewandte Ökologie
  • Dr. Sebastian Kilchert
    Fraunhofer Ernst-Mach-Institut