Ressourceneffizienz durch Additive Fertigung

Prozessketten in der additiven Fertigung ressourcenschonender zu gestalten – das ist das Ziel des neuen CZS Centers für Kreislaufwirtschaft und Ressourceneffizienz mittels Additiver Fertigungstechnologien (Center KRAFt). An diesem sind der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier, die Hochschule Aalen und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) beteiligt. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert das Vorhaben mit zwölf Millionen Euro.

Der neu gegründete Forschungsverbund adressiert den schonenden Umgang mit limi­tierten Ressourcen wie Rohstoffen und Energie und damit eine der drängendsten Herausforderungen unserer Zeit. Die Forschenden nutzen hierzu das Potenzial der additiven Fertigung. Sie ermöglicht es, neuartige Bauteile mit hoher Funktionalität zu entwickeln sowie für eine ressourceneffi­ziente Produktion gezielt aufbereitete Sekundärstoffe in additiven Kunststoff- und Metallprozessen einzusetzen. Dadurch lassen sich Ressourcen bei der Produktherstellung, aber auch während des Fertigungsprozesses einsparen. Innerhalb des Centers decken zehn interdisziplinäre Arbeitsgruppen die gesamte Prozesskette der additiven Fertigung, sowohl für Kunststoffe als auch für Metalle und technische Keramiken, ab – von der präzisen Materialcharakterisierung über die Analyse von Stoff- und Energiedaten bis hin zur Entwicklung verbesserter Fertigungsprozesse und optimierter Produkte.

Für ein nachhaltiges Wachstum von Wirtschaft und Gesellschaft ist ein effizienterer Einsatz von Ressourcen nach Aussage von Dr.  Felix Streiter, Geschäftsführer der Carl-Zeiss-Stiftung, unverzichtbar. Als interdisziplinär aufgestellter Forschungsverbund bündelt das CZS Center KRAFt standortübergreifend Kompetenzen und nimmt im Bereich der additiven Fertigung den gesamten Prozess aus verschiedenen Perspektiven in den Blick. Dadurch versprechen sich die Teilnehmer neue Lösungsansätze für die Kreislaufwirtschaft, wie Dr. Streiter weiter ausführt.

Angesichts der begrenzten Verfügbarkeit von Ressourcen müssen wir dringend umdenken und diese auch mit Hinblick auf künftige Generation sinnvoller nutzen, wie Prof. Thomas Hirth, Vizepräsident Transfer und Internationales des KIT betont. Nur mit nachhaltigen Innovationen und ressourceneffizienten Technologien könne eine lebenswerte Zukunft für alle gewährleistet werden. Mit nachhaltigen Produktionsmethoden können wir den Herausforderungen knapper Ressourcen begegnen. Neben innovativen Ideen erfordert dies eine offene, interdisziplinäre und vertrauensvolle Kooperation, betont Prof. Joa­chim Knebel, Leiter des Bereichs III – Maschinenbau und Elektrotechnik des KIT. Dies schaffen wir, indem wir die Innovationskraft junger Menschen zusammenbringen und ihnen sowohl Verantwortung anvertrauen als auch Gestaltungsfreiheiten ermöglichen.

Entwicklung ­ressourcenschonender Prozessketten

Ziel des Centers ist es, hochwertige Vor­materialien zu gewinnen und die gesamte Prozesskette in der additiven Fertigung ressourceneffizient zu gestalten. Neben der Optimierung von ökologischen und ökonomischen Parametern führen die Beteiligten umfassende Lebenszyklusanalysen durch. Damit wollen sie belegen und sichtbar machen, inwiefern die integrierte Sekundärstoffnutzung dazu beiträgt, den Einsatz von Primärrohstoffen zu reduzieren. Darüber hinaus verfolgt das Center das Ziel, Energieketten detailliert zu erfassen und zu optimieren, um einen nachhaltigen Beitrag zur Ressourcenschonung zu leisten. Die Zusammenarbeit mit 24 externen Kooperationspartnern, überwiegend aus der Industrie, soll zudem die Übertragbarkeit der neu entwickelten Lösungen auf verschiedenste Anwendungsfelder sicherstellen.

Am 15. Mai 2025 haben die Projektverantwortlichen den offiziellen Startschuss für das neue Zentrum gegeben. Standortleiter am KIT ist Prof. Frederik Zanger vom wbk Institut für Produktionstechnik des KIT. Gemeinsam mit Prof. Christian Greiner vom Institut für Angewandte Materialien – Werkstoff- und Grenzflächenmechanik des KIT und Prof. Christoph Klahn vom Institut für Mikroverfahrenstechnik des KIT arbeitet er an den gesteckten Zielen des Centers.

Über die Carl-Zeiss-Stiftung

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie Grundlagenforschung und anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen. 1889 vom Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist sie eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland.

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