Καθώς η κατασκευαστική βιομηχανία εισέρχεται σε ένα νέο στάδιο πράσινου και έξυπνου, η προστασία του περιβάλλοντος και η βιωσιμότητα της 3D εκτύπωσης έχουν γίνει μία από τις τεχνολογίες εστίασης της βιομηχανίας. Είναι πραγματικά βιώσιμη η 3D εκτύπωση; Η απάντηση είναι τόσο πολύπλοκη όσο και αξίζει να περιμένουμε.
Αυτό το άρθρο θα αναλύσει συστηματικά τα πλεονεκτήματα και τις προκλήσεις της βιωσιμότητας της τρισδιάστατης εκτύπωσης και θα προτείνει μια σειρά πρακτικών στρατηγικών βελτιστοποίησης γύρω από την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των εκπομπών, την αποδοτικότητα της προσθετικής κατασκευής, την ανακύκλωση υλικών και τις πράσινες πρακτικές κατασκευής, για να βοηθήσει τις εταιρείες που επιθυμούν να επιτύχουν πράσινο μετασχηματ
Τρία μεγάλα πλεονεκτήματα της 3D εκτύπωσης για τη βιωσιμότητα
Μείωση των αποβλήτων υλικών
Η τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιεί την "προσθετική κατασκευή" για να κατασκευάσει μέρη στρώμα προς στρώμα, η οποία μπορεί να αυξήσει τη χρήση του υλικού κατά 30% -90% σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής "κοπής". Λαμβάνοντας ως παράδειγμα τα εξαρτήματα τιτανίου για τους κινητήρες αεροσκαφών, περίπου το 90% των υλικών απορρίπτονται στην παραδοσιακή επεξεργασία, ενώ η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να ελέγξει τα απόβλητα σε λιγότερο από 10%. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει την αποδοτικότητα της παραγωγής, αλλά επιτυγχάνει επίσης προσεκτικό υπολογισμό των πρώτων υλών στην πηγή, η οποία είναι ένας τυπικός εκπρόσωπος της πράσινης κατασκευής και της περιβαλλοντικής προστασίας 3D εκτύπωσης.
Μείωση του αποτυπώματος άνθρακα
Η τρισδιάστατη εκτύπωση υποστηρίζει την "αποκεντρωμένη παραγωγή" και πραγματοποιεί διαπεριφερειακή, διανεμημένη και τοπικοποιημένη κατασκευή. Αυτό το μοντέλο μπορεί να συντομεύσει σημαντικά τη διαδρομή εφοδιαστικής και να μειώσει τις εκπομπές άνθρακα που προκαλούνται από τη μεταφορά και αποτελεί βασικό σύνδεσμο στη στρατηγική βιωσιμότητας της τρισ
Το Speedfactory που ιδρύθηκε από την Adidas στο Ansbach της Γερμανίας, χρησιμοποιεί 3D εκτύπωση, ρομπότ και ψηφιακές τεχνολογίες κατασκευής για να επιτύχει τοπικοποιημένη και κατά ζήτηση παραγωγή. Το εργοστάσιο έχει ως στόχο να παράγει περίπου 500.000 ζευγάρια παπούτσια ετησίως, μειώνοντας σημαντικά τη ζήτηση logistics για τη μεταφορά από τις ασιατικές βάσεις παραγωγής στην ευρωπαϊκή αγορά, μειώνοντας έτσι τις εκπομπές άνθρακα κατά τη διάρκεια της μεταφοράς.
Υποστήριξη της κυκλικής οικονομίας
Όλο και περισσότεροι προμηθευτές υλικών κυκλοφορούν ανακυκλώσιμα νήματα 3D εκτύπωσης (όπως PETG, rPET, PLA κλπ.). Οι λύσεις κυκλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης εισάγονται σταδιακά σε σενάρια όπως η εκπαίδευση, οι οικιακές συσκευές και η συσκευασία, παρέχοντας σημαντικές επιδείξεις για την υλοποίηση της κυκλικής οικονομίας της τρισδιάστατης εκτύπωσης και την προώθηση της βιωσιμότητας της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Πραγματικές προκλήσεις που αντιμετωπίζει η προστασία του περιβάλλοντος στην 3D εκτύπωση
Αν και η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει πιθανά περιβαλλοντικά πλεονεκτήματα, εξακολουθεί να αντιμετωπίζει πολλούς περιορισμούς σε πρακτικές εφαρμογές:
Υψηλή κατανάλωση ενέργειας
Οι κύριες διαδικασίες εκτύπωσης όπως FDM και SLS καταναλώνουν κατά μέσο όρο 3-5 φορές περισσότερη ενέργεια ανά κιλό υλικού από την έγχυση. Για τη βιομηχανική κατασκευή που απαιτεί μαζική παραγωγή, αυτή είναι μια μεγάλη πρόκληση όσον αφορά τον έλεγχο των εκπομπών άνθρακα. Η τρισδιάστατη εκτύπωση μετάλλων, ιδιαίτερα η τεχνολογία επιλεκτικής τήξης λέιζερ (SLM), έχει πλεονεκτήματα στην κατασκευή σύνθετων καλούπιων, αλλά το πρόβλημα κατανάλωσης ενέργειας δεν μπορεί να αγνοηθεί.
Σύμφωνα με μια έκθεση του Αμερικανικού Ινστιτούτου Ερευνών Τεχνολογίας Deep Art, χρειάζεται 18-24 ώρες για να εκτυπωθεί ένα βιομηχανικό έντυπο καλούπι, το οποίο είναι περίπου ίσο με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας ενός νοικοκυρίου για τρεις ημέρες. Αυτό αποτελεί άμεση πρόκληση για τους στόχους προστασίας του περιβάλλοντος της τρισδιάστατης εκτύπωσης και υπάρχει επείγουσα ανάγκη να βελτιστοποιηθεί η βιώσιμη πορεία της τρισδιάστατης εκτύπωσης και να μειωθεί η κατανάλωση ενέργειας.
Οι τύποι υλικών είναι περιορισμένοι και δεν μπορούν να ανακυκλωθούν πλήρως.
Παρά τις προσπάθειες ανακύκλωσης υλικών, τα κύρια εμπορικά υλικά εξακολουθούν να είναι κυρίως πετροχημικά προϊόντα (όπως ABS και PA12). Ορισμένα υλικά είναι δύσκολο να επαναχρησιμοποιηθούν ή δεν μπορούν να βιοαποσπαστούν και εξακολουθούν να αποτελούν πιθανή απειλή για το οικοσύστημα. Η βελτίωση του μηχανισμού ανακύκλωσης είναι απαραίτητο μέρος της βελτίωσης της βιωσιμότητας της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Οι εκπομπές σωματιδίων εξακολουθούν να υποτιμούνται
Μελέτες έχουν δείξει ότι ορισμένες συσκευές FDM και SLA απελευθερώνουν υπερλεπτά σωματίδια (UFP) και ταλαντεύοντες οργανικές ενώσεις κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκτύπωσης. Εάν δεν εγκατασταθεί φίλτρο, θα αποτελέσει μακροπρόθεσμο κίνδυνο για το ανθρώπινο αναπνευστικό σύστημα. Αυτό μας υπενθυμίζει ότι η "προστασία του περιβάλλοντος" δεν είναι μόνο ένας δείκτης μακροεκπομπών, αλλά πρέπει επίσης να δώσει προσοχή στην ποιότητα του μικροαέρα, έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί πραγματικά η πλήρης εφαρμογή της έννοιας προστασίας του περιβάλλοντος της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Πώς να κάνουμε την 3D εκτύπωση πιο φιλική προς το περιβάλλον;
Για να προχωρήσει πιο ρεαλιστικά προς την αειφόρο παραγωγή, η βιομηχανία εξερευνά μια σειρά συγκεκριμένων αντιμέτρων:
Δημιουργία ενός κλειστού βρόχου
Πολλές εταιρείες οικοδομούν ένα κλειστό κύκλο "ανακύκλωσης-επεξεργασίας-επανακατασκευής-εκτύπωσης". Για παράδειγμα, τα απορριπτόμενα πλαστικά μπουκάλια μεταμορφώνονται σε νήματα σε πανεπιστήμια και χώρους κατασκευαστών και στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για την εκτύπωση μη φορτητών εξαρτημάτων όπως κομμάτια οθόνης και εργαλεία. Η προώθηση της τοπικοποίησης του συστήματος ανακύκλωσης είναι ένας σημαντικός δρόμος για την οικοδόμηση της βιωσιμότητας της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Βελτιστοποίηση παραμέτρων κατανάλωσης ενέργειας
Μέσω βελτιστοποίησης διαδρομής αλγόριθμου, ελέγχου ζεστής ζώνης, έξυπνου ύπνου και άλλων μεθόδων, η κατανάλωση ενέργειας μονάδας του εξοπλισμού τρισδιάστατης εκτύπωσης μπορεί να μειωθεί κατά περισσότερο από 30%. Η τακτική συντήρηση του εξοπλισμού και η ενσωμάτωση εργασιών παρτίδων μπορούν επίσης να μειώσουν αποτελεσματικά την αναποτελεσματική κατανάλωση ενέργειας, συμβάλλοντας στην προώθηση της συντονισμένης προώθησης της προστασίας του περιβάλλοντος 3D εκτύπωσης και των στόχων πράσινης κατασκευής
Ανακύκλωση αποτυχημένων αρχείων για τη μείωση της σπατάλης πόρων
Το ποσοστό αποτυχίας της τρισδιάστατης εκτύπωσης είναι γενικά μεταξύ 8% και 15%. Δημιουργία συστήματος επανεξεργασίας για δομές υποστήριξης και απορριμμάτων, όπως συσκευή μικροκυκλοφορίας για συντριβή → ξήρανση → επαναεξώθηση καλωδίου, μπορεί να μειώσει σημαντικά την απόβλητα καταναλώσιμων υλικών και να ενισχύσει περαιτέρω τον μηχανισμό προστασίας του περιβάλλοντος και το σύστημα ανακύκλωσης υλικών της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Αύξηση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης
Πολλά αποβλήτα ενέργειας και υλικών προέρχονται από παράλογο σχεδιασμό. Η προώθηση των προτύπων πράσινου σχεδιασμού σε πανεπιστημιακά μαθήματα και συστήματα πιστοποίησης της βιομηχανίας και η ενίσχυση της περιβαλλοντικής ευαισθητοποίησης σε επίπεδο σχεδιασμού αποτελούν το θεμέλιο της στρατηγικής βιωσιμότητας της τρισδιάστατης εκτύπωσης.
Η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν είναι φυσικά φιλική προς το περιβάλλον, αλλά έχει τα πλεονεκτήματα της χαμηλής απόβλητας υλικών, της υψηλής ευελιξίας και της πλήρως ψηφιακής προσθετικής κατασκευής. Με την κατασκευή ενός μηχανισμού ανακύκλωσης υλικών, τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης και την εφαρμογή εννοιών πράσινου σχεδιασμού, η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί σταδιακά να μετατραπεί σε
Θέλετε να αξιολογήσετε εάν η λύση 3D εκτύπωσης σας πληροί τα περιβαλλοντικά πρότυπα; Μάθετε περισσότερα για τις υπηρεσίες 3D εκτύπωσης που παρέχουμε.