Czy druk 3D jest rozwiązaniem z zakresu zrównoważonej produkcji?

Druk 3D lub produkcja addytywna (AM), jak nazywa się to w zastosowaniach przemysłowych, zyskuje przyczółek w fabrykach i halach produkcyjnych w całym kraju. W porównaniu z tradycyjną produkcją może być szybsza, tańsza i bardziej elastyczna, ale na ile jest zrównoważona? Czy może pomóc firmom takim jak GE, Siemens i Volkswagen — firmom, które przyjęły AM i zobowiązały się do obniżenia swojego śladu węglowego — osiągnąć ich cele w zakresie zrównoważonego rozwoju?

Nowe narzędzie wydane w tym tygodniu od Siła, unijny think tank i firma konsultingowa zajmująca się produkcją addytywną, ma pomóc firmom mierzyć zużycie energii i emisję CO2 podczas drukowania 3D z metalu.

Nowy Kalkulator Zrównoważonego Rozwoju firmy jest narzędziem dla producentów do wprowadzania i porównywania różnych wyborów materiałów metalowych i kombinacji technologii AM w celu określenia wynikającej z tego emisji CO2. Opcje dostosowywania i nadpisania mogą uwzględniać wybory dokonywane w globalnie rozproszonym łańcuchu procesów.

„Nie ma ogólnej odpowiedzi na pytanie, która technologia produkcji ma najniższy ślad węglowy”, mówi Ampower w swoim nowym raporcie Zrównoważony rozwój produkcji dodatków do metali, ponieważ na ogólny ślad ma duży wpływ rodzaj metalu i geometria części. Jednak porównując dwie podobne części: 1,000 wsporników zaprojektowanych do frezowania i 1,000 podobnych wsporników zaprojektowanych do druku 3D, kalkulator wykazał, że odlewanie w piasku miało najniższą emisję CO2, gdy części są wykonane z aluminium. Ale zmień materiał, a równanie się przesunie. Te same zamki tradycyjnie frezowane w tytanie dają dwukrotnie wyższe poziomy CO2 niż technologie AM, takie jak laserowa fuzja proszku proszkowego i rozpryskiwanie spoiwa.

Porównywanie trwałości AM i tradycyjnej produkcji nie kończy się na wyprodukowaniu części, twierdzi wielu przedstawicieli branży druku 3D. W przypadku części wytwarzanych metodą przyrostową istnieje efekt domina, który umożliwia konserwację na dalszych etapach łańcucha wartości. Rozważ wsporniki wymienione powyżej, które są używane do zastosowań lotniczych.

W przypadku części lotniczych waga jest często bezpośrednio powiązana ze zużyciem paliwa, a tym samym z emisją CO2. Technologia druku 3D może tworzyć kształty, które nie są możliwe w innych technologiach, umożliwiając tworzenie części, które zużywają mniej materiału i ważą mniej, ale mają taką samą wytrzymałość. Przykładowy wspornik AMpower zaprojektowany dla AM przedstawiony poniżej wykorzystuje mniej materiału niż wersja produkowana konwencjonalnie.

„Mamy nadzieję, że firmy wykorzystają to narzędzie do optymalizacji swoich procesów i części pod kątem niskiego śladu węglowego”, mówi Matthias Schmidt-Lehr, partner zarządzający Ampower. „Powinno to również wyjaśnić pytanie, gdzie wytwarzanie addytywne może przyczynić się do zmniejszenia zajmowanego miejsca i gdzie tradycyjne technologie są bardziej wydajne”.

Według Ampower, zmniejszenie wagi o 1 kg w samolocie przekłada się na roczne oszczędności 2,500 litrów nafty, a przy założeniu 20-letniej żywotności samolotu daje to oszczędność do 126,000 2 kg COXNUMX. „Podobne oszczędności można uzyskać w wielu innych zastosowaniach, takich jak silniki, pompy lub turbiny, w których zmniejszenie masy lub zwiększenie wydajności mają duży wpływ na emisję w trakcie użytkowania”, mówi Schmidt-Lehr.

Oceniając wytwarzanie addytywne jako trwałe zwycięstwo dla produkcji, właśnie tutaj, w zastosowaniach końcowych, technologia może naprawdę zabłysnąć. „Oszczędności na wadze lub zoptymalizowanych pod kątem wydajności projektów AM mogą być o wiele większe niż emisja z samej produkcji części”, mówi Ampower w swoim najnowszym raporcie. „Jednak oszczędności związane z użytkowaniem, jeśli istnieją, są silnie zależne od aplikacji”.

Poza lżejszą konstrukcją i konsolidacją części, która zwiększa wydajność, fakt, że większość części wytwarzanych metodą przyrostową jest wytwarzana lokalnie, co eliminuje transport i związane z tym emisje, jest kolejnym punktem danych na korzyść AM. Pojawia się również praktyka utrzymywania zapasów części zamiennych w formacie cyfrowym, gotowych do wydrukowania 3D na żądanie w razie potrzeby, zamiast jako części fizycznych znajdujących się w magazynach.

Patrząc w przyszłość, Ampower twierdzi, że rosnące wskaźniki recyklingu w produkcji surowców i nowe technologie produkcji proszków metali z materiałów pochodzących w 100% z recyklingu będą miały znaczący wpływ na dalsze zmniejszenie emisji CO3 z druku 2D.