Оскільки виробнича промисловість вступає в нову стадію зеленого та інтелектуального, захист навколишнього середовища та стійкість 3D-друку стали однією з основних технологій галузі. Чи дійсно 3D-друк сталий? Відповідь складна і варта чекати.

Ця стаття буде систематично аналізувати переваги та виклики стійкості 3D-друку та запропонувати ряд практичних стратегій оптимізації навколо енергозбереження та зменшення викидів, ефективності додаткового виробництва, переробки матеріалів та зелених виробничих практик, щоб допомогти компаніям, які прагнуть досягти зеленої трансформації, зробити ключовий крок та сприяти реальному впровадженню системи захисту

Три основні переваги 3D-друку для стійкості

Зменшення матеріальних відходів

3D-друк використовує "додаткове виробництво" для побудови деталей шар за шаром, що може збільшити використання матеріалу на 30% -90% в порівнянні з традиційними методами виробництва "різання". Взявши за приклад титанові деталі для двигунів літаків, близько 90% матеріалів викидаються при традиційній обробці, в той час як 3D-друк може контролювати відходи менше 10%. Це не тільки підвищує ефективність виробництва, але й досягає ретельного розрахунку сировини на джерелі, що є типовим представником шляху екологічного захисту зеленого виробництва та 3D-друку.

Зменшення вуглецевого сліду

3D-друк підтримує "децентралізоване виробництво" та реалізує міжрегіональне, розподілене та локалізоване виробництво. Ця модель може значно скоротити логістичний шлях та зменшити викиди вуглецю, викликані транспортом, і є ключовим ланком стратегії стійкості 3D-друку.

Speedfactory, створений Adidas в Ансбаху, Німеччина, використовує 3D-друк, роботи та цифрові виробничі технології для досягнення локалізованого та на вимогу виробництва. Завод має на меті виробляти близько 500 000 пар взуття на рік, значно зменшуючи логістичний попит на транспортування з азіатських виробничих баз на європейський ринок, тим самим зменшуючи викиди вуглецю під час транспортування.

Підтримка циркулярної економіки

Все більше постачальників матеріалів запускають переробні 3D-друковані нитки (такі як PETG, rPET, PLA тощо). Циркулярні рішення 3D-друку поступово впроваджуються в таких сценаріях, як освіта, побутова техніка та упаковка, що забезпечує важливі демонстрації для реалізації циркулярної економіки 3D-друку та сприяння стійкості 3D-друку.

Реальні виклики захисту навколишнього середовища в 3D-друку

Хоча 3D-друк має потенційні екологічні переваги, він все ще стикається з багатьма обмеженнями в практичних застосуваннях:

Високе споживання енергії

Основні процеси друку, такі як FDM та SLS, споживають в середньому в 3-5 разів більше енергії на кілограм матеріалу, ніж лиття під вприском. Для промислового виробництва, яке вимагає масового виробництва, це є великим викликом з точки зору контролю викидів вуглецю. 3D-друк металу, особливо технологія селективного лазерного плавлення (SLM), має переваги в виробництві складних форм, але його проблему споживання енергії не можна ігнорувати.

Згідно з доповіддю Американського дослідницького інституту технологій глибокого мистецтва, на друк промислової вставки форми потрібно 18-24 години, що приблизно дорівнює споживанню електроенергії домогосподарства протягом трьох днів. Це ставить прямий виклик цілям захисту навколишнього середовища 3D-друку, і існує термінова необхідність оптимізації сталого шляху 3D-друку та зменшення споживання енергії.

Види матеріалів обмежені і не можуть бути повністю перероблені

Незважаючи на спроби переробки матеріалів, основними комерційними матеріалами все ще є переважно нафтохімічні продукти (наприклад, ABS і PA12). Деякі матеріали важко повторно використовувати або не можуть бути біологічно розкладені, і все ще представляють потенційну загрозу для екосистеми. Покращення механізму переробки є незамінною частиною поліпшення стійкості 3D-друку.

Викиди частинок досі недооцінюються

Дослідження показали, що деякі пристрої FDM та SLA виділяють ультратонкі частинки (UFP) та коливаючі органічні сполуки під час процесу друку. Якщо фільтр не встановлюється, він створює довгострокову небезпеку для дихальної системи людини. Це нагадує нам, що "захист навколишнього середовища" - це не тільки макроіндикатор викидів, але і слід звернути увагу на мікроякість повітря, щоб дійсно реалізувати повну реалізацію концепції захисту навколишнього середовища 3D-друку.

Як зробити 3D-друк більш екологічно чистим?  

Щоб більш реалістично перейти до сталого виробництва, галузь вивчає ряд конкретних контрзаходів:

Створення закритого циклу

Багато компаній будують закриту петлю "переробки-переробки-передруку". Наприклад, викинуті пластикові пляшки перетворюються на нитки в університетах та виробничих приміщеннях, а потім використовуються для друку невантажувальних деталей, таких як дисплеї та інструменти. Сприяння локалізації системи переробки є важливим шляхом до побудови стійкості 3D-друку.

Оптимізація параметрів споживання енергії

Завдяки оптимізації шляху алгоритму, управлінню гарячою зоною, інтелектуальному сну та іншим методам споживання енергії одиницею обладнання для 3D-друку може бути зменшено більш ніж на 30%. Регулярне обслуговування обладнання та інтеграція партійних завдань також можуть ефективно зменшити неефективне споживання енергії, сприяючи скоординованому просуванню 3D-друку захисту навколишнього середовища та цілей зеленого виробництва.

Переробка невдалих файлів для зменшення витрат ресурсів

Показатель невдач 3D-друку зазвичай становить від 8% до 15%. Створення системи переробки опорних конструкцій та відходів, таких як мікроциркуляційний пристрій для дроблення → сушіння → повторна екструзія дроту, може значно зменшити відходи споживальних матеріалів та подальше зміцнити механізм захисту навколишнього середовища та систему переробки матеріалів 3D-друку.

Підвищення екологічної обізнаності

Багато енергії та матеріальних відходів походить від нерозумного дизайну. Сприяння стандартам зеленого дизайну в коледжних курсах та системах сертифікації промисловості та посилення екологічної обізнаності на рівні дизайну є основою стратегії стійкості 3D-друку.

3D-друк природно не є екологічно чистим, але має переваги низьких матеріальних відходів, високої гнучкості та повністю цифрового додаткового виробництва.

Хочете оцінити, чи відповідає ваше рішення 3D-друку екологічним стандартам? Дізнайтеся більше про послуги 3D-друку, які ми надаємо.