Nachhaltigkeitsziele:

Ziele von BNE-Lernprozessen:

Systemische Einordnung von nachhaltigkeitsrelevanten Sachverhalten: Durch die Verknüpfung von Geräteeffizienz, Strommix, Materialwahl (PLA/TPU vs. ABS), Recyclingkreisläufen und Nutzungszwecken wird die Ökobilanz des 3D-Drucks als zusammenhängendes System analysiert.
Beurteilung von Folgen und Wechselwirkungen des vergangenen, gegenwärtigen und zukünftigen gesellschaftlichen Handelns: Die Auseinandersetzung mit Berufs- und Branchenwandel, Transportersatz durch lokale Produktion und Lebensdauerverlängerung von Produkten schärft den Blick für ökologische und ökonomische Trade-offs heute und morgen.
Entwicklung von Lösungsbeiträgen für gesellschaftlich relevante Herausforderungen: Konkrete Praxislösungen wie das Drucken von Ersatzteilen, Spezialwerkzeugen (z. B. Zentrierwinkel) und schwer verfügbaren Komponenten zeigen, wie additive Fertigung Ressourcen spart und Reparaturkultur stärkt.

Einsatz von 3D-Druckern im WP Unterricht Technik

28.03.2025

Spätestens mit dem neuen Kernlehrplan im WP-Fach Wirtschaft und Arbeitswelt wurde es unausweichlich, den 3D-Druck als Teil des Unterrichts zu integrieren. Im Rahmen des Medienentwicklungsplans unserer Schule war hierzu die Anschaffung eines 3D-Druckers vorgesehen, der seit diesem Schuljahr im Fachbereich Technik in Betrieb ist. Bevor das praktische Drucken begann, wurden zunächst die Technologie, die Erstellung des 3D-Modells und das Slicen (Umwandeln des 3D-Modells in ein Schichtmodell) genauer betrachtet. Anschließend wurden parallel zum Unterricht die Entwürfe der Schülerinnen und Schüler mit PLA gedruckt. PLA ist ein Filament, das im Extruder auf 220 Grad erhitzt wird und nach dem Abkühlen eine hohe Festigkeit erreicht. Eine neue Technologie bringt also auch zahlreiche neue Fachbegriffe mit sich...

Im weiteren Verlauf untersuchten die Lernenden in Kleingruppen die Einsatzmöglichkeiten des 3D-Drucks in den Bereichen Bau, Industrie, Lebensmittel und Medizin und präsentierten ihre Ergebnisse dem Kurs. Das Drucken von Häusern, Prototypen,
individualisierten Produkten, Fleischersatzprodukten oder passgenauen Implantaten verdeutlicht, dass der 3D-Druck eine sich kontinuierlich weiterentwickelnde Zukunftstechnologie darstellt. Dabei wurde auch erkennbar, dass durch diese Technologie viele neue Berufsfelder entstehen und sich bestehende Berufsbilder stark verändern werden.

Auch für Privatpersonen bietet der 3D-Druck erhebliche Vorteile. Hierfür benötigt man nicht einmal einen eigenen Drucker oder Kenntnisse in einer CAD-Software. Einerseits stehen zahlreiche, teils kostenlose, 3D-Modelle online zum Download
bereit. Andererseits entwickelt sich ein wachsender Markt von Druckdienstleistern, denen man diese Dateien zusenden kann, um das fertige Druckerzeugnis geliefert zu bekommen. In diesem Zusammenhang durften die Schülerinnen und Schüler eine Vorlage unter der Maßgabe auswählen, dass diese sinnvoll mit TPU gedruckt werden kann – einem Filament, das nach dem Drucken eine silikonähnliche Weichheit aufweist.

Da Nachhaltigkeit an unserer Schule einen hohen Stellenwert einnimmt, beschäftigten sich die Lernenden auch mit der Frage, wie umweltverträglich der 3D-Druck ist. Dabei spielt natürlich das verwendete Druckmaterial eine entscheidende Rolle. Ebenso
wichtig ist die Überlegung, ob es im Vergleich zum 3D-Druck nachhaltigere Alternativen gibt. Durch Unternehmen, die sich mittlerweile auf das Recycling von Fehldrucken, Filamentresten und nicht mehr verwendeter Druckerzeugnissen – auch in kleinen Mengen – spezialisiert haben, lässt sich die Umweltbilanz des 3D-Drucks erheblich verbessern.

3D-Druck und Nachhaltigkeit – Ein differenzierter Blick

Ist 3D-Druck nachhaltig? Die Antwort lautet: JEIN

3D-Drucker sind faszinierende Maschinen, die Strom in Wärme umwandeln, um Kunststoff zu erhitzen und schichtweise zu verteilen. Doch wie nachhaltig ist diese Technologie wirklich? Bei genauerer Betrachtung zeigt sich, dass die Antwort komplexer ist, als sie zunächst scheint.

Was beeinflusst die Nachhaltigkeit beim 3D-Druck?

Die Nachhaltigkeit des 3D-Drucks hängt von verschiedenen Faktoren ab, die genauer betrachtet werden sollten:

Das Drucker-Modell macht einen Unterschied. Die Qualität und Langlebigkeit des Gerätes spielen eine wichtige Rolle, ebenso wie dessen Energieeffizienz. Auch die Art des genutzten Stroms ist entscheidend: Wird der Drucker mit nachhaltig produziertem Strom betrieben, verbessert das die Ökobilanz erheblich.

Die Wahl des Filaments ist zentral. An unserer Schule werden ausschließlich PLA und TPU verwendet. ABS wird nicht verwendet, da beim Druck mit ABS Feinstaub entsteht. Besonders interessant ist, dass Filament aus recyceltem Kunststoff hergestellt werden kann und es auch biologisch abbaubare Varianten gibt. Zudem können Filament-Reste wie Fehldrucke oder gedruckte Unterstützungsstrukturen recycelt werden, was den Materialkreislauf schließt. Dies bieten Unternehmen an, die die eingesendeten Filament-Reste wiegen und entsprechende Rabatte auf neue Filamente geben.

Wofür lässt sich der 3D-Druck nutzen?

Die entscheidende Frage lautet: Was wird gedruckt und warum? Manchmal geht es um Spielerei, manchmal um wirklich sinnvolle Anwendungen im Sinne der Nachhaltigkeit. Ein wichtiger Aspekt: Alles, was gedruckt wird, muss nicht geliefert oder in einer Filiale gekauft werden, was Transportwege und damit CO₂-Emissionen einspart.

Ersatzteile verlängern die Lebensdauer von Gegenständen. Wenn beispielsweise die Kappe eines Füllers bricht, kann sie nachgedruckt werden, statt den gesamten Füller zu ersetzen. Geräte und Gegenstände können so oft deutlich länger genutzt werden.

Werkzeuge werden bedarfsgerecht produziert. Spezielle Werkzeuge lassen sich günstiger und passgenauer herstellen, als sie im Handel verfügbar wären. So haben wir im Technikbereich für ein Unterrichtsthema in Klasse 7 einen passenden Zentrierwinkel gedruckt. Unsere SchülerInnen können nun einfacher die Mitte einer Kreisscheibe anzeichnen, weil das Werkzeug besser handzuhaben ist.

Schwer verfügbare oder nicht existierende Teile werden möglich. Adapter oder andere spezielle Komponenten, die nirgendwo zu kaufen sind, können einfach selbst gedruckt werden. Auch bei Brüchen von Gegenständen, wenn sich etwa der abgebrochene Arm einer Figur nicht mehr ankleben lässt, bietet der 3D-Druck eine Lösung durch Nachproduktion.

Einige Beispiele findet man z.B. hier:

[extern] https://cults3d.com/de/kollectionen/beste-stl-datein-ersatzteile-reparatur-3d-drucken?srsltid=AfmBOooBgjy1Be_LadKWv9Kek2uv1ywTdWuOjV9X58XHEXHnhbxB_P6w

Fazit

Die Antwort auf die Frage nach der Nachhaltigkeit des 3D-Drucks lautet also wirklich JEIN. Wie so oft bei Themen der Nachhaltigkeit ist die Antwort nicht einfach schwarz oder weiß. Es kommt auf den konkreten Zusammenhang an: Welche Materialien werden verwendet? Wie energieeffizient wird gedruckt? Und vor allem: Wird etwas Sinnvolles produziert, das Ressourcen spart und die Lebensdauer von Produkten verlängert?

Bewusst eingesetzt kann der 3D-Druck einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit leisten. Die Technologie sollte verantwortungsvoll genutzt und ein durchdachter Umgang damit gefördert werden.