Дали 3D принтирането е решение за устойчиво производство?

3D печатът или адитивното производство (AM), както се нарича в индустриалните приложения, навлиза във фабрики и цехове в цялата страна. В сравнение с традиционното производство, то може да бъде по-бързо, по-евтино и по-гъвкаво, но доколко е устойчиво? Може ли да помогне на компании като GE, Siemens и Volkswagen - компании, които са приели AM и са обещали да намалят своя въглероден отпечатък - да постигнат целите си за устойчивост?

Тази седмица излезе нов инструмент от Ampower, базиран в ЕС мозъчен тръст и консултантска компания за производство на добавки, има за цел да помогне на компаниите да измерват потреблението на енергия и емисиите на CO2 от 3D печат на метали.

Новият калкулатор за устойчивост на компанията е инструмент за производителите да въвеждат и сравняват различни избори на метални материали и комбинации от AM технологии, за да определят произтичащите емисии на CO2. Опциите за персонализиране и отмените могат да отчитат изборите, направени в цялата глобално разпределена верига на процеси.

„Няма общ отговор коя производствена технология има най-нисък въглероден отпечатък“, казва Ampower в своя нов доклад Устойчивост на производството на метални добавки, тъй като общият отпечатък е силно повлиян от вида на метала и геометрията на частта. Въпреки това, при сравняване на две подобни части: 1,000 скоби, предназначени за фрезоване, срещу 1,000 подобни скоби, предназначени за 3D отпечатване, калкулаторът установи, че пясъчното леене има най-ниски емисии на CO2, когато частите са направени от алуминий. Но сменете материала и уравнението се променя. Същите скоби, традиционно фрезовани в титан, водят до два пъти по-високи нива на CO2 от AM технологиите, като напр сливане на лазерно прахово легло намлява струйно свързващо вещество.

Сравняването на устойчивостта на AM и традиционното производство не свършва, когато частта е произведена, твърдят мнозина в индустрията за 3D печат. Има допълнителен ефект с части, произведени с добавки, които позволяват опазване далеч надолу по веригата на стойността. Помислете за скобите, споменати по-горе, които се използват за космически приложения.

При частите на самолетите теглото често е пряко свързано с разхода на гориво и следователно с емисиите на CO2. Технологията за 3D печат може да създаде форми, които не са възможни с други технологии, позволяващи части, които използват по-малко материал и тежат по-малко, но са еднакви по сила. Примерната скоба на AMpower, предназначена за AM, показана на снимката по-долу, използва по-малко материал от конвенционално произведената версия.

„Надяваме се, че компаниите ще използват инструмента, за да оптимизират своите процеси и части към нисък въглероден отпечатък“, казва Матиас Шмид-Лер, управляващ партньор на Ampower. „Също така трябва да внесе яснота по отношение на въпроса къде производството на добавки може да допринесе за по-нисък отпечатък и къде традиционните технологии са по-ефективни.“

Според Ampower спестяване на тегло от 1 кг в самолет означава годишно спестяване на 2,500 литра керосин и, като се приеме, че животът на самолета е 20 години, това води до спестяване на до 126,000 2 кг COXNUMX. „Подобни спестявания могат да бъдат направени за много други приложения, като двигатели, помпи или турбини, където намаляването на теглото или увеличаването на производителността имат голямо влияние върху емисиите при употреба“, казва Шмид-Лер.

Когато оценяваме адитивното производство като устойчива печалба за производството, именно тук, в приложенията за крайна употреба, технологията наистина може да блесне. „Икономиите при използване на оптимизираните за ефективност АМ дизайни могат да бъдат многократно по-големи от емисиите от самото производство на части“, казва Ampower в последния си доклад. „Въпреки това спестяванията при употреба, ако има такива, са силно зависими от приложението.“

В допълнение към дизайна с по-леко тегло и консолидацията на частите, което повишава ефективността, фактът, че повечето части, произведени с добавки, се произвеждат на местно ниво, елиминирайки транспортирането и свързаните с него емисии, е друга точка от данни в полза на AM. Съществува и нововъзникващата практика за поддържане на запаси от резервни части в цифров формат, готови за 3D отпечатване при поискване, ако е необходимо, вместо като физически части, които стоят в складовете.

Гледайки напред, Ampower казва, че увеличаването на нивата на рециклиране в производството на суровини и новите технологии за производство на метален прах от 100% рециклиран материал ще имат значително въздействие върху намаляването на CO3 отпечатъка на 2D печата още повече.