Es gibt Dinge, die scheinen sich auf den ersten Blick ganz klar zu widersprechen: 3D-Druck und Nachhaltigkeit etwa. Was bringt es der Natur und der Müllvermeidung, wenn auf einmal alle Menschen daheim noch mehr Plastikmüll produzieren? Bei genauerer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass es durchaus sinnvolle Möglichkeiten gibt, die einen Einsatz von 3D-Druckern auch aus Umweltschutzgründen rechtfertigen würden – allerdings und das ist das große Dilemma an der Sache, es müssten nicht nur die Anwender mit Köpfchen ausdrucken, sondern auch die Hersteller, Lieferanten und die Industrie mitspielen.

Problem Filamente
Grundsätzlich gibt es drei entscheidende Punkte beim 3D-Drucken, die dem Thema Nachhaltigkeit konträr gegenüberstehen: zum einen die Art des Druckens, denn mittlerweile gibt es über 20 verschiedene Technologien, die je nach Einsatzgebiet und Professionalisierungsgrad zum Einsatz kommen. Dann sind noch die langen Druckzeiten und damit der benötigte Strombedarf und die eingesetzten Druckstoffe, sogenannte "Filaments", wesentliche Komponenten. Aktuelle Drucker für den Heimgebrauch schaffen im Durchschnitt nicht mehr als zwei Zentimeter Druckhöhe pro Stunde, was wiederum dazu führt, dass die Drucker einfach nächtelang durchlaufen. Das Filament, aus dem die Druckwerke hergestellt werden, lässt sich im nicht-kommerziellen Bereich auf ABS- und PLA-Stoffe zusammenfassen. Die Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS) sind thermoplastische Terpolymere, deren bekannteste Vertreter die Lego-Bausteine sind. Im 3D-Druckbereich sind sie zwar bei sauberer Trennung problemlos wieder einzuschmelzen und wiederzuverwenden, aber somit entsteht generell einmal mehr Plastik. Polylactide, umgangssprachlich auch Polymilchsäuren (und nach dem englischen Wort Polyactic Acid, kurz PLA) genannt, sind wiederum synthetische Polymere, die zu den Polyestern zählen. Sie sind aus vielen, chemisch aneinander gebundenen Milchsäuremolekülen aufgebaut. Aufgrund dieser Molekülstruktur ist zwar eine biologische Abbaubarkeit gegeben, allerdings sind die dafür notwendigen Umweltbedingungen in der Regel nur in industriellen Kompostieranlagen zu finden. Zudem ist die Abbaubarkeit stark von der chemischen Zusammensetzung sowie dem Einsatz eventueller Copolymere abhängig. Unter industriellen Kompostbedingungen vollzieht sich der Abbau jedoch innerhalb weniger Monate.

Auch auf die Mischung kommt es an: So gibt es Filamente, die die Anmutung von Metall oder Holz haben sollen. Dies geht aber natürlich nur, wenn weitere Stoffe der Ausgangsbasis hinzugefügt wurden. Dass dies nicht nach ökologischen Gesichtspunkten passiert, darf man derzeit noch als gegeben annehmen. Gerade auch wenn Metall ins Spiel kommt, sind noch andere Sicherheitsthemen zu bedenken, etwa was die Abluft oder mögliche Explosionsgefahren betrifft.

Nudeln aus dem 3D-Drucker?
Interessant wird es aber dann, wenn neue Materialien großflächig eingesetzt werden können: So gibt es bereits Druckstoffe aus Algen und Kaffeesatz, die sich kompostieren lassen. Wer also Gegenstände für den Innenbereich druckt, der könnte mit diesen Materialien tatsächlich eine gewisse Nachhaltigkeit erzielen. Die Idee, Essen aus dem Drucker anzubieten, mag zwar verlockend klingen, aber wer sich die Hardware anschafft, danach die Nudelmasse zuliefern lässt, um dann seine Lieblingsnudeln auszudrucken, dem sei aus Nachhaltigkeitsperspektive eindeutig eine simple Nudelmaschine ans Herz gelegt; man kann es ja immer auch etwas übertreiben.

Noch länger wird es hingegen dauern, bis Alternativen zu tierischem Fleisch in größerem Ausmaß im Drucker hergestellt werden können. Die Forscher der Universität Maastricht schätzen, dass es noch 10 bis 20 Jahre dauern wird. Angesicht der bekannten Forschungsausgaben in diesem Bereich wächst der Druck auf die Produzenten. Für die Herstellung ihres ersten Stückes Fleisch in der Größe 2 × 1 × 0,1 Zentimeter wurden vom US-Konzern Modern Meadow rund 250.000 Euro Entwicklungskosten investiert. Sofern dies nicht mit vegetarischen Alternativen gelingt, muss außerdem aus tierethischer Perspektive auch die Gewinnung des Ausgangsmaterials mitbetrachtet werden. Das betrifft nicht nur die Haltung der Spendertiere, sondern auch die Nährlösung für die Zellkulturen, vor allem wenn die Herstellung künstlichen Fleisches hochskaliert wird. Es dürfte aber auch nicht zu erwarten sein, dass jeder Private dann in das Fleischgeschäft einsteigt, um daheim sein Schnitzel auszudrucken.

Das Problem der Kontrolle
Da das Leben aber nicht immer so einfach ist, wird bei den Berechnungen und Studien über die Vor- und Nachteile des 3D-Druckens auch stets ein weiteres Feld genauer betrachtet – die Transportwege, Verpackungseinsparungen und Reparaturen. Was wäre, wenn bei einem Brettspiel oder einem Möbel Kleinteile verloren gingen? Man könnte also nun die fehlenden Teile nachkaufen – sofern diese überhaupt verfügbar sind. Oder aber der Hersteller hat einen Druckplan der Bauteile im Internet veröffentlicht und man kann nun selbst die entsprechenden Gegenstände anfertigen (lassen). Transportwege fallen weg, ebenso wie Versandkosten und Verpackungsmüll. Auch seine eigenen Blumentöpfe könnte man daheim in den angesagten Farben des Jahres – sofern es diese auch als Filamente gibt – erstellen. Hier ist es dann wieder eine Kosten-Nutzen-Frage.

Genau bei diesen Punkten spielen aber noch andere Faktoren mit – Urheberrechte oder Patentrechte zum Beispiel. Es ist nicht zu erwarten, dass Lego Pläne seiner Bausteine für den allgemeinen Nachdruck zur Verfügung stellen wird. Dass aber Ikea kleine Ersatzteile zum Nachdrucken zugänglich macht, das wäre im Bereich des Denkmöglichen. Wer dann nicht in das Möbelhaus fährt, um sich einen kleinen Dübel zu holen, spart definitiv Energie. Kunstwerke nachzudrucken wäre ebenso nicht gestattet, wie auch das Veröffentlichen von Bauteilen für Waffen aus dem 3D-Drucker nicht zu unterschätzende Gefahren böte. Aber wer kann schon kontrollieren, was alles gedruckt wird?
Es liegt am Ende dann doch wieder, wie bei allem, bei jedem einzelnen Anwender selbst. Druckt man sinnlose Spaßprodukte und verursacht viel Abfall eines nicht kompostierbaren Filaments, dann ist eine Nachhaltigkeit natürlich gar nicht gegeben.

Kosten - Nutzen
In anderen Bereichen des 3D-Druckens wäre Nachhaltigkeit wieder eine andere Frage – wenn medizinische Prothesen aus dem Drucker kommen, sollten diese nach Möglichkeit nicht gesundheitsgefährdend und auch nicht allzu rasch kompostierbar sein. In der Forschung wird unter anderem in Richtung ausdruckbarer Prothesen oder Zahnersätze geforscht – hier sind aber die Materialien der große Knackpunkt.
Die Befürworter einer – zumindest kleinen – industriellen Revolution erwarten einschneidende Veränderungen im wirtschaftlichen Gefüge, von einer Veränderung von Produktionsprozessen zu agileren Lieferketten und beschleunigten Innovationsprozessen.

Laut einer Studie des Instituts für ökologische Wirtschaftsforschung eröffnet der mögliche Dezentralisierungstrend Chancen für mehr Nachhaltigkeit. So etwa, wenn sich Netzwerke bilden, in denen Nutzer beginnen, zur Herstellung von Waren kollaborativ zusammenzuarbeiten und sich die bisher monopolisierte Welt der Produktion dadurch demokratisieren. Kritiker wiederum führen die einfache Kosten-Nutzen-Rechnung ins Feld – eine individuelle Fertigung könne nicht mit den Prozess- und Materialkosten bei der Massenfertigung mithalten. Freiheit und Nachhaltigkeit würden damit wieder dem Prinzip der möglichst billigen Preise geopfert und das Thema privater 3D-Druck bliebe ein Nischenthema.

Apropos Nische und Nachhaltigkeit. Museen bieten eine gewisse Form von Nachhaltigkeit. Und so ist die Verbindung mit 3D-Druck eine interessante Überlegung. So wurden nun die versteinerten Überreste eines 210 Millionen Jahre alten Plateosauriers, die das Naturhistorische Museum (NHM) Wien im vergangenen Jahr als Dauerleihgabe erhielt, um fehlende Stücke ersetzt – und zwar aus dem 3D-Drucker. Mittels 3D-Strukturlichtscans vorhandener Knochen werden die nachgebauten Teile gespiegelt und dann Schicht für Schicht und hochpräzise im 3D-Druckverfahren angefertigt. Momentan ist die Scan-Kampagne in der Abschlussphase. Der Druck aller Teile im Rahmen des für das beteiligte Wiener Unternehmens "sehr besonderen" Projekts dauert rund 2000 Stunden.