A 3D nyomtatás a fenntartható gyártási megoldás?

A 3D nyomtatás vagy az ipari alkalmazásokban az additív gyártás (AM) az ország gyáraiban és üzleteiben hódítja meg a lábát. A hagyományos gyártáshoz képest lehet gyorsabb, olcsóbb és rugalmasabb, de mennyire fenntartható? Segíthet-e az olyan vállalatoknak, mint a GE, a Siemens és a Volkswagen – amelyek egyrészt elfogadták az AM-t, másrészt vállalták, hogy csökkentik szénlábnyomukat – fenntarthatósági céljaik elérésében?

Egy új eszköz ezen a héten Ampower, egy EU-alapú adalékanyag-gyártó agytröszt és tanácsadó cég, amelynek célja, hogy segítse a vállalatokat a fém 2D-nyomtatás energiafogyasztásának és CO3-kibocsátásának mérésében.

A vállalat új Fenntarthatósági kalkulátora egy olyan eszköz, amellyel a gyártók megadhatják és összehasonlíthatják a különböző fémanyagokat és az AM technológia kombinációit, hogy meghatározzák a keletkező CO2-kibocsátást. A testreszabási opciók és felülírások figyelembe vehetik a globálisan elosztott folyamatláncban hozott döntéseket.

„Nincs általános válasz arra, hogy melyik gyártási technológia rendelkezik a legalacsonyabb szénlábnyommal” – mondja az Ampower új jelentésében A fémadalékos gyártás fenntarthatósága, mivel a teljes lábnyomot erősen befolyásolja a fém típusa és az alkatrész geometriája. Két hasonló alkatrész összehasonlítása során azonban: 1,000 marásra tervezett konzolt és 1,000 hasonló, 3D-nyomtatásra tervezett tartót, a kalkulátor megállapította, hogy a homoköntésnél volt a legalacsonyabb a CO2-kibocsátás, ha az alkatrészek alumíniumból készültek. De változtasd meg az anyagot, és az egyenlet eltolódik. Ugyanazok a konzolok, amelyeket hagyományosan titánba martak, kétszer olyan magas CO2-szintet eredményeznek, mint az AM technológiák, mint pl. lézerporágy fúzió és a kötőanyag-sugárzás.

Az AM és a hagyományos gyártás fenntarthatóságának összehasonlítása nem ér véget az alkatrész gyártásával – érvelnek sokan a 3D-nyomtatási iparágban. Az adalékanyagból gyártott alkatrészek egy ráütő hatást fejtenek ki, amely lehetővé teszi a megőrzést az értéklánc mélyén. Tekintsük a fent említett zárójeleket, amelyeket repülési alkalmazásokhoz használnak.

A repülőgép-alkatrészek tömege gyakran közvetlenül kapcsolódik az üzemanyag-fogyasztáshoz és így a CO2-kibocsátáshoz. A 3D nyomtatási technológiával olyan formák hozhatók létre, amelyek más technológiával nem lehetségesek, lehetővé téve a kevesebb anyagot használó és kisebb súlyú, de azonos szilárdságú alkatrészeket. A lenti képen látható AMpower AM-hez tervezett példatartója kevesebb anyagot használ, mint a hagyományosan gyártott változat.

„Reméljük, hogy a vállalatok az eszköz segítségével optimalizálják folyamataikat és alkatrészeiket az alacsony szén-dioxid-kibocsátás érdekében” – mondja Matthias Schmidt-Lehr, az Ampower ügyvezető partnere. "Egyértelművé kell tennie azt a kérdést is, hogy hol járulhat hozzá az additív gyártás kisebb lábnyomhoz, és hol hatékonyabbak a hagyományos technológiák."

Az Ampower szerint egy repülőgép 1 kg-os súlymegtakarítása évi 2,500 liter kerozin megtakarítást jelent, és egy repülőgép 20 éves élettartamát feltételezve akár 126,000 2 kg COXNUMX megtakarítást is eredményezhet. „Hasonló megtakarítás érhető el sok más alkalmazásnál, például motoroknál, szivattyúknál vagy turbináknál, ahol a tömegcsökkentés vagy a teljesítménynövekedés nagy hatással van a használat közbeni károsanyag-kibocsátásra” – mondja Schmidt-Lehr.

Ha az additív gyártást a gyártás fenntartható nyereményének tekintjük, akkor itt a végfelhasználói alkalmazásokban, ahol a technológia valóban ragyoghat. „Az optimalizált AM-konstrukciók használat közbeni súly- vagy hatékonyságmegtakarítása sokkal nagyobb lehet, mint magának az alkatrészgyártásnak a károsanyag-kibocsátása” – mondja az Ampower legújabb jelentésében. "A használat közbeni megtakarítások azonban, ha vannak ilyenek, erősen az alkalmazástól függenek."

Kisebb súlyuk és a hatékonyságot növelő alkatrész-összevonásuk mellett az a tény is az AM javára szól, hogy a legtöbb additív gyártású alkatrészt helyben gyártják, kiküszöbölve a szállítást és a kapcsolódó károsanyag-kibocsátásokat. Az a feltörekvő gyakorlat is, hogy az alkatrészkészleteket digitális formátumban tartják készen arra, hogy igény szerint 3D-s nyomtatásra kerüljenek, ahelyett, hogy a fizikai alkatrészeket raktárban tárolnák.

A jövőre nézve az Ampower azt állítja, hogy a nyersanyaggyártásban az újrahasznosítási arányok növelése és a 100%-ban újrahasznosított anyagokból új fémporgyártási technológiák jelentős hatással lesznek a 3D nyomtatás CO2-lábnyomának további csökkentésére.