(WK-intern) – Um die natürliche Energiequelle Windkraft zur Stromerzeugung auch im privaten Umfeld zu nutzen, kommen immer häufiger Kleinwindräder zum Einsatz. Für deren Produktion ist vor allem der 3D-Druck derzeit besonders interessant. Aber warum ist das so und wo kommen 3D-Drucker heute schon überwiegend zum Einsatz? Worauf kommt es bei der Verwendung von Kleinwindräder aus dem 3D-Drucker an?

Warum wird das Thema 3D Druck auch im Bereich Windkraft immer interessanter?

Bei 3D-Druck handelt es sich nicht etwa um einen vorübergehenden Hype, sondern in Zukunft lassen sich zahlreiche Objekte einfach mithilfe des 3D-Druckers ausdrucken. Fehlt dem Koffer kurz vor Reiseantritt ein Fuß oder einem Modellflugzeug ein passender Flügel, kann dieser einfach „nachgedruckt“ und angeklebt werden. Auch und gerade in der Industrie werden immer öfter 3D Drucker verwendet und auch im Bereich der Windkraft kommt die additive Fertigung immer häufiger zum Einsatz. So gelang es einem polnischen Unternehmen bereits im vergangenen Jahr, ein voll funktionstüchtiges Windrad auszudrucken, mit dem eine Gesamtleistung von rund 300 Watt erreicht werden kann. Der Vorteil von gedruckten 3D Windrädern liegt vor allem in den geringen Kosten, der guten Leistung sowie der einfachen Transportfähigkeit. Insbesondere die Produktionskosten liegen deutlich unter den Preisen vergleichbarer Windräder, sodass solche Modelle für den eigenen Stromverbrauch eine gute, nachhaltige Ergänzung darstellen. Dies gilt sowohl für den privaten als auch für den gewerblichen Bereich.

Für welche Bereiche und Zwecke werden 3D Drucker immer häufiger verwendet?

Schon heute kommt der 3D-Druck in immer mehr Bereichen zum Einsatz. So auch in Architektur und Bau sowie in der Lebensmittelindustrie. Während im Architekturwesen unter anderem Modelle z.B. von Gebäuden mit dem 3D-Drucker erstellt werden, kommen die Geräte in der Lebensmittelindustrie derzeit vor allem für die Individualisierung der Nahrung zur Geltung. Aber auch in der Luft- und Raumfahrt werden additive Fertigungsverfahren eingesetzt, um verschiedene Flugzeugteile in Leichtbauweise zu realisieren. Nicht zuletzt spielt der 3D-Druck auch in den Bereichen Maschinenbau & Fertigung sowie in der Medizinbranche eine erhebliche Rolle, denn nicht nur, dass sich mithilfe des 3D-Drucks Kleinstserien und Prototypen deutlich schneller herstellen lassen, sondern auch eine vollkommen werkzeugfreie Produktion ist möglich. Somit können auch medizinische Produkte und Hilfsmittel personalisiert produziert werden, wie etwa ein künstliches Kniegelenk.

Welche Vorteile ergeben sich durch die Herstellung von Bauelementen mit 3D-Druckern im Vergleich zu anderen Verfahren?

Durch additive Fertigungsmethoden lassen sich besonders hohe Produktionsgeschwindigkeiten erreichen, wobei es kaum einen Unterschied macht, ob es sich dabei um einfache oder komplexe, geometrische Werkstücke handelt. Fertigungsprozesse, die bisher Wochen und Monate in Anspruch genommen haben, können mit dem 3D-Druck innerhalb weniger Stunden ablaufen. Das verringert spürbar die Entwicklungs- und Produktionskosten. Weiterhin können Kosten durch die Tatsache gesenkt werden, dass weder Werkzeuge noch Programme benötigt werden und eine Produktion der benötigten Bauteile direkt vor Ort möglich ist. Darüber hinaus ist auch die nachhaltige Produktion ein entscheidender Vorteil, denn werden Werkstücke mittels des 3D-Druckverfahrens hergestellt, wird deutlich weniger Abfall verursacht als bei anderen Produktionsverfahren. Nicht zuletzt sind auch die Designfreiheit und Individualisierung ein entscheidender Vorteil, denn durch die additive Fertigung können kostengünstig und schnell individuelle Lösungen erschaffen werden. Selbst die komplexesten Geometrien sind mit 3D-Druckern möglich.

Worauf kommt es bei der Nutzung von 3D Druckern im Bereich Windkraft an und worauf sollte man der Wahl der Druckgeräte achten?

Der technisch-wissenschaftliche Verein VDI erstellt derzeit zahlreiche Richtlinien zu den additiven Fertigungsverfahren. Bereits Mitte des Jahres 2018 hat das Deutsche Institut für Normung den „Fachbereichsbeirat additive Fertigungsverfahren“ gegründet, sodass bis jetzt bereits diverse internationale Normen ausgearbeitet werden konnten, die sich mit dem Thema des 3D-Drucks beschäftigen. 2019 wurde dann ein Leitfaden mit der Bezeichnung DIN SPEC 17071 erstellt, der an additive Fertigungsverfahren einheitliche Anforderungen definiert. Diese gilt es vor allem im unternehmerischen Bereich zu beachten. Zudem gibt es eine große Auswahl an Materialien bzw. unterschiedliche Filamente für 3D-Drucker. Für Windkrafträder müssen harte, stabile und temperaturbeständige Materialien zum Einsatz kommen, die darüber hinaus auch noch möglichst flexibel sind. So sollte der Drucker auch mit Metall, Holzfasern, Steinpulver, Carbon und dergleichen umgehen können. Nicht zuletzt ist auch die Auswahl der richtigen Software entscheidend für die resultierende Druckqualität.

Zusammenfassung

Der 3D-Druck ermöglicht es, voll funktionsfähige Windkrafträder herzustellen, die für eine signifikante Kosteneinsparung sorgen können. Schon heute kommen 3D Printer in zahlreichen Bereichen zum Einsatz und auch in Zukunft werden die Geräte nicht mehr wegzudenken sein. Sie versprechen nicht nur eine besonders günstige, sondern auch überdurchschnittlich schnelle Produktion.

Foto: von Lutz Peter auf Pixabay