Mivel a gyártási ipar a zöld és intelligens új szakaszba lép, a 3D nyomtatás környezetvédelme és fenntarthatóság az ipar egyik fókusztechnológiájává vált. Tényleg fenntartható a 3D nyomtatás? A válasz összetett és érdemes várni.

Ez a cikk szisztematikusan elemzi a 3D-s nyomtatás fenntarthatóságának előnyeit és kihívásait, és egy sor gyakorlati optimalizációs stratégiát javasol az energiatakarékosság és a kibocsátáscsökkentés, az aditív gyártás hatékonysága, az anyag-újrahasznosítás és a zöld gyártási gyakorlatok körül, hogy segítsen a zöld átalakulás elérésére vágyó vállalatoknak kulcsfontosságú lépést tenni és elő

A 3D nyomtatás három fő előnye a fenntarthatósághoz

Az anyaghulladék csökkentése

A 3D nyomtatás az "aditív gyártást" használja az alkatrészek rétegről rétegre történő építéséhez, ami 30% -90% -kal növelheti az anyagfelhasználást a hagyományos "vágási" gyártási módszerekhez képest. Például a repülőgépek motorjaihoz használt titán alkatrészeket tekintve az anyagok mintegy 90%-át a hagyományos feldolgozás során dobják el, míg a 3D nyomtatás kevesebb, mint 10%-ra képes ellenőrizni a hulladékot. Ez nemcsak javítja a termelési hatékonyságot, hanem a nyersanyagok alapos kiszámítását is eléri a forrásnál, ami a zöld gyártás és a 3D nyomtatás környezetvédelmi útjának tipikus képviselője.

A szénlabnyom csökkentése

A 3D nyomtatás támogatja a "decentralizált termelést" és megvalósítja a regionális, elosztott és lokalizált gyártást. Ez a modell jelentősen lerövidítheti a logisztikai utat és csökkentheti a közlekedés által okozott szén-dioxid-kibocsátást, és kulcsfontosságú eleme a 3D nyomtatás fenntarthatósági stratégiájának.

Az Adidas által Németország Ansbachban alapított Speedfactory 3D nyomtatást, robotokat és digitális gyártási technológiákat használ a lokalizált és igény szerint történő gyártás eléréséhez. A gyár célja, hogy évente mintegy 500 000 pár cipőt gyártson, ami jelentősen csökkenti az ázsiai gyártási bázisokról az európai piacra irányuló szállításra irányuló logisztikai igényt, ezzel csökkentve a szállítás során a szén-dioxid-kibocsátást.

A körforgalmi gazdaság támogatása

Egyre több anyagbeszállító indít újrahasznosítható 3D nyomtatási szálakat (például PETG, rPET, PLA stb.). A körkörös 3D-nyomtatási megoldásokat fokozatosan bevezetik olyan forgatókönyvekbe, mint az oktatás, a háztartási készülékek és a csomagolás, amelyek fontos bemutatókat nyújtanak a 3D-nyomtatás körös gazdaságának megvalósításához és a 3D-nyomtatás fenntarthatóságának előmozdításához.

A 3D nyomtatás környezetvédelmének valódi kihívásai

Bár a 3D nyomtatás potenciális környezeti előnyökkel rendelkezik, a gyakorlati alkalmazásban még mindig sok korlátozással szembesül:

Nagy energiafogyasztás

Az általános nyomtatási folyamatok, mint például az FDM és az SLS, átlagosan 3-5-szer több energiát fogyasztanak kilogrammonként, mint a fröccsöntés. A tömeggyártást igénylő ipari gyártás számára ez nagy kihívás a szén-dioxid-kibocsátás ellenőrzése szempontjából. A fém 3D-s nyomtatás, különösen a szelektív lézeres olvadás (SLM) technológia előnyei vannak a komplex penészek gyártásában, de az energiafogyasztási problémáját nem lehet figyelmen kívül hagyni.

Az American Deep Art Technology Research Institute jelentése szerint 18-24 órába telik egy ipari penészbetétek nyomtatása, ami körülbelül megegyezik egy háztartás három napos elektromos fogyasztásával. Ez közvetlen kihívást jelent a 3D nyomtatás környezetvédelmi céljainak, és sürgős szükség van a 3D nyomtatás fenntartható útjának optimalizálására és az energiafogyasztás csökkentésére.

Az anyagok típusai korlátozottak, és nem teljesen újrahasznosíthatók.

Az anyagok újrahasznosításának kísérletei ellenére a főbb kereskedelmi anyagok még mindig elsősorban petrolkémiai termékek (például ABS és PA12). Egyes anyagok nehéz újrahasználni, vagy nem lebomlanak, és még mindig potenciális veszélyt jelentenek az ökoszisztémára. Az újrahasznosítási mechanizmus javítása elengedhetetlen része a 3D nyomtatás fenntarthatóságának javításának.

Még mindig alábecsülték a részecskék kibocsátását

Tanulmányok kimutatták, hogy egyes FDM és SLA eszközök ultrafinom részecskéket (UFP) és oszcilláló szerves vegyületeket bocsátanak ki a nyomtatási folyamat során. Ha nincs szűrő telepítve, hosszú távú veszélyt jelent az emberi légzőrendszerre. Ez emlékeztet minket arra, hogy a "környezetvédelem" nem csak makro kibocsátási mutató, hanem figyelmet kell fordítanunk a mikro levegő minőségére is, hogy valóban megvalósítsuk a 3D nyomtatás környezetvédelmi koncepciójának teljes végrehajtását.

Hogyan lehet a 3D nyomtatást környezetbarátabbá tenni?  

Annak érdekében, hogy a fenntartható gyártás felé valóságosabban lépjen, az ipar egy sor konkrét ellenintézkedést vizsgál:

Zárt hurok létrehozása

Sok vállalat épít egy zárt hurkot az "újrahasznosítás-feldolgozás-újrahasznosítás-újranyomtatás". Például a dobott műanyag palackokat az egyetemeken és a gyártóterületeken szálakká alakítják át, majd nem terhelő alkatrészek nyomtatására használják, például kijelződarabokra és szerszámokra. Az újrahasznosítási rendszer lokalizációjának előmozdítása fontos út a 3D nyomtatás fenntarthatóságának építéséhez.

Energiafogyasztási paraméterek optimalizálása

Az algoritmus útvonal optimalizálásával, a forró zóna vezérlésével, az intelligens alvással és más módszerekkel a 3D nyomtatási berendezések egységi energiafogyasztása több mint 30%-kal csökkenthető. A rendszeres berendezések karbantartása és a tétel feladatainak integrálása hatékonyan csökkentheti a hatékony energiafogyasztást is, segítve a 3D nyomtatás környezetvédelmi és zöld gyártási céljainak koordinált előmozdítását.

Sikertelen fájlok újrahasznosítása az erőforrás-hulladék csökkentése érdekében

A 3D nyomtatás meghibásodási aránya általában 8-15% között van. Támogatószerkezetek és hulladékalkatrészek újrafeldolgozási rendszerének létrehozása, például a törésre szolgáló mikrocirkulációs eszköz → szárítás → a vezeték újraextrudálása jelentősen csökkentheti a fogyasztási anyagok hulladékát és tovább erősítheti a 3D-s nyomtatás környezetvédelmi mechanizmusát és anyag-újrahasznosítási rendszerét.

Környezeti tudatosság növelése

Sok energia és anyaghulladék az ésszerűtlen tervezésből származik. A zöld tervezési szabványok előmozdítása a főiskolai tanfolyamokban és az ipari tanúsítási rendszerekben, valamint a tervezési szinten a környezettudatosság erősítése a 3D nyomtatás fenntarthatósági stratégiájának alapja.

A 3D nyomtatás természetesen nem környezetbarát, de az alacsony anyaghulladék, a nagy rugalmasság és a teljesen digitális aditív gyártás előnyei vannak. Az anyag újrahasznosítási mechanizmus kiépítésével, az energiahatékonyság javításával és a zöld tervezési koncepciók végrehajtásával a 3D nyomtatás fokozatosan átalakulhat a zöld gyártás kulcsfontosságú erejévé, és valóban fenntartható gyártási

Szeretné értékelni, hogy 3D nyomtatási megoldása megfelel-e a környezetvédelmi szabványoknak? Tudjon meg többet az általunk nyújtott 3D nyomtatási szolgáltatásokról.