Da li je 3D štampa rešenje za održivu proizvodnju?

3D štampa, ili aditivna proizvodnja (AM) kako se naziva u industrijskim aplikacijama, dobija uporište u fabrikama i radnjama širom zemlje. U poređenju sa tradicionalnom proizvodnjom, može biti brža, jeftinija i fleksibilnija, ali koliko je održiva? Može li to pomoći kompanijama kao što su GE, Siemens i Volkswagen – kompanijama koje su usvojile AM ​​i obećale da će smanjiti svoj ugljični otisak – da ostvare svoje ciljeve održivosti?

Nova alatka izlazi ove sedmice Ampower, istraživački centar i konsultant za proizvodnju aditiva sa sjedištem u EU, dizajniran je da pomogne kompanijama da mjere potrošnju energije i emisiju CO2 metalnog 3D štampanja.

Novi kalkulator održivosti kompanije je alat za proizvođače da unose i upoređuju različite izbore metalnih materijala i kombinacije AM tehnologije kako bi odredili rezultirajuću emisiju CO2. Opcije prilagođavanja i zaobilaženja mogu uzeti u obzir izbore napravljene kroz globalno distribuirani procesni lanac.

"Ne postoji generalni odgovor na to koja proizvodna tehnologija ima najmanji ugljični otisak", kaže Ampower u svom novom izvještaju Održivost proizvodnje metalnih aditiva, budući da je na ukupni otisak pod velikim utjecajem vrsta metala i geometrija dijela. Međutim, upoređujući dva slična dijela: 1,000 nosača dizajniranih za glodanje u odnosu na 1,000 sličnih nosača dizajniranih za 3D štampanje, kalkulator je otkrio da lijevanje u pijesak ima najnižu emisiju CO2 kada su dijelovi izrađeni od aluminija. Ali promijenite materijal i jednačina se pomjeri. Isti nosači tradicionalno mljeveni u titanijumu rezultiraju dvostruko većim nivoom CO2 od AM tehnologija, kao npr fuzija laserskog sloja praha i brizganje veziva.

Uspoređivanje održivosti AM i tradicionalne proizvodnje ne prestaje kada se dio proizvodi, tvrde mnogi u industriji 3D printanja. Postoji efekat „knock-on“ aditiva proizvedenih delova koji omogućavaju očuvanje daleko niz lanac vrednosti. Uzmite u obzir gore spomenute nosače, koji se koriste za primjenu u svemiru.

Kod dijelova aviona, težina je često direktno povezana s potrošnjom goriva i, prema tome, emisijom CO2. Tehnologija 3D štampe može stvoriti oblike koji nisu mogući s drugim tehnologijama omogućavajući dijelove koji koriste manje materijala i teže, ali su jednake snage. Primer nosača AMpower dizajniran za AM na slici ispod koristi manje materijala od konvencionalno proizvedene verzije.

„Nadamo se da će kompanije koristiti alat za optimizaciju svojih procesa i dijelova prema niskom ugljičnom otisku“, kaže Matthias Schmidt-Lehr, Ampowerov menadžer. „Također, trebalo bi da unese jasnoću u vezi sa pitanjem gde aditivna proizvodnja može doprineti manjem otisku, a gde su tradicionalne tehnologije efikasnije.”

Prema Ampoweru, ušteda od 1 kg težine u avionu znači godišnju uštedu od 2,500 litara kerozina, a uz pretpostavku životnog vijeka aviona od 20 godina, to rezultira uštedom do 126,000 kg CO2. „Slične uštede mogu se postići i za mnoge druge primjene, kao što su motori, pumpe ili turbine, gdje smanjenje težine ili povećanje performansi imaju veliki utjecaj na emisiju izduvnih gasova tijekom upotrebe“, kaže Schmidt-Lehr.

Kada se aditivna proizvodnja procjenjuje kao održiva pobjeda za proizvodnju, ovdje, u primjenama krajnje upotrebe, tehnologija može zaista zablistati. „Uštede u upotrebi na težini ili efikasnosti optimizovanih AM dizajna mogu biti mnogo veće od emisije iz same proizvodnje delova“, kaže Ampower u svom najnovijem izveštaju. “Međutim, uštede u korištenju, ako postoje, uvelike ovise o aplikaciji.”

Pored njihovog dizajna manje težine i konsolidacije delova, što povećava efikasnost, činjenica da se većina aditivno proizvedenih delova proizvodi lokalno, eliminišući transport i povezane emisije, još je jedan podatak u prilog AM-u. Tu je i nova praksa da se zalihe rezervnih dijelova drže u digitalnom formatu spremne za 3D štampanje na zahtjev po potrebi, umjesto da se fizički dijelovi drže u skladištima.

Gledajući naprijed, Ampower kaže da će povećanje stope recikliranja u proizvodnji sirovina i nove tehnologije proizvodnje metalnog praha od 100% recikliranog materijala imati značajan utjecaj na još više smanjenje CO3 otiska 2D štampanja.