Kako proizvodna industrija ulazi u novu fazu zelene i inteligentne, zaštita okoliša i održivost 3D tiska postali su jedna od fokusnih tehnologija industrije. Je li 3D tisk doista održiv? Odgovor je složen i vrijedi čekati.

Ovaj članak će sistematski analizirati prednosti i izazove održivosti 3D tiska i predložiti niz praktičnih strategija optimizacije oko uštede energije i smanjenja emisija, učinkovitosti aditivne proizvodnje, recikliranja materijala i zelenih proizvodnih praksi, kako bi se pomoglo tvrtkama koje žele postići zelenu transformaciju da poduzmu ključni korak i promiču stvarnu implementaciju sustava zaštite okoliša 3D tiska.

Tri glavne prednosti 3D tiska za održivost

Smanjenje materijalnog otpada

3D tisk koristi "aditivnu proizvodnju" za izgradnju dijelova sloj po sloj, što može povećati upotrebu materijala za 30% -90% u usporedbi s tradicionalnim metodama proizvodnje "rezanja". Uzimajući titanske dijelove za zrakoplovne motore kao primjer, oko 90% materijala se baca u tradicionalnoj obradi, dok 3D tisk može kontrolirati otpad na manje od 10%. To ne samo da poboljšava učinkovitost proizvodnje, već i postiže pažljiv izračun sirovina na izvoru, što je tipičan predstavnik zelene proizvodnje i 3D tiska na putu zaštite okoliša.

Smanjenje ugljikovog otiska

3D tisk podržava "decentraliziranu proizvodnju" i ostvaruje međuregionalnu, distribuiranu i lokaliziranu proizvodnju. Ovaj model može značajno skratiti logistički put i smanjiti emisije ugljika uzrokovane prijevozom i ključna je veza u strategiji održivosti 3D tiska.

Speedfactory koju je osnovao Adidas u Ansbachu, Njemačka, koristi 3D tisk, robote i digitalne proizvodne tehnologije za postizanje lokalizirane i na zahtjev proizvodnje. Tvornica ima za cilj proizvodnju oko 500.000 parova cipela godišnje, značajno smanjujući logističku potražnju za prijevozom iz azijskih proizvodnih baza na europsko tržište, čime se smanjuju emisije ugljika tijekom prijevoza.

Podrška kružnom gospodarstvu

Sve više dobavljača materijala pokreće reciklirane 3D tiskalne filamente (kao što su PETG, rPET, PLA itd.). Rješenja za kružni 3D tisk postupno se uvode u scenarije kao što su obrazovanje, kućanski aparati i pakiranje, pružajući važne demonstracije za ostvarivanje kružnog gospodarstva 3D tiska i promicanje održivosti 3D tiska.

Pravi izazovi zaštite okoliša u 3D tisku

Iako 3D tisk ima potencijalne prednosti za okoliš, još uvijek se suočava s mnogim ograničenjima u praktičnim primjenama:

Visoka potrošnja energije

Glavni procesi tiska kao što su FDM i SLS troše 3-5 puta više energije po kilogramu materijala nego prosječno ubrizgavanje. Za industrijsku proizvodnju koja zahtijeva masovnu proizvodnju, to je veliki izazov u smislu kontrole emisija ugljika. 3D tisk metala, posebno tehnologija selektivnog laserskog topljenja (SLM), ima prednosti u proizvodnji složenih kalupa, ali se njegov problem potrošnje energije ne može zanemariti.

Prema izvješću Američkog istraživačkog instituta za tehnologiju duboke umjetnosti, za ispis industrijskog kalupa treba 18-24 sata, što je približno jednako potrošnji električne energije kućanstva za tri dana. To predstavlja izravan izazov ciljevima zaštite okoliša 3D tiska, a postoji hitna potreba za optimizacijom održivog puta 3D tiska i smanjenjem potrošnje energije.

Vrste materijala su ograničene i ne mogu se u potpunosti reciklirati.

Unatoč pokušajima recikliranja materijala, glavni komercijalni materijali i dalje su uglavnom petrokemijski proizvodi (kao što su ABS i PA12). Neki materijali teško se ponovno koriste ili se ne mogu biološki razgraditi, a i dalje predstavljaju potencijalnu prijetnju ekosustavu. Poboljšanje mehanizma recikliranja neophodan je dio poboljšanja održivosti 3D tiska.

Emisije čestica i dalje podcijenjene

Studije su pokazale da neki FDM i SLA uređaji oslobađaju ultrafine čestice (UFP) i oscilirajuće organske spojeve tijekom procesa tiskanja. Ako nije instaliran filter, to će predstavljati dugoročnu opasnost za ljudski dišni sustav. To nas podsjeća da "zaštita okoliša" nije samo makro pokazatelj emisija, već i treba obratiti pažnju na mikro kvalitetu zraka, kako bi se doista ostvarila puna provedba koncepta zaštite okoliša 3D tiska.

Kako učiniti 3D tisk ekološki prihvatljivijim?  

Kako bi se realnije krenulo ka održivoj proizvodnji, industrija istražuje niz specifičnih protumjera:

Uspostavite zatvorenu petlju

Mnoge tvrtke grade zatvorenu petlju "recikliranja-obrade-prerađivanja-ponovnog tiskanja". Na primjer, odbačene plastične boce preoblikuju se u filamente na sveučilištima i u prostorima proizvođača, a zatim se koriste za ispis dijelova koji ne nose opterećenje kao što su prikazivači i alati. Promicanje lokalizacije sustava recikliranja važan je put za izgradnju održivosti 3D tiska.

Optimizirajte parametre potrošnje energije

Kroz optimizaciju puta algoritma, kontrolu vruće zone, inteligentni san i druge metode, potrošnja energije jedinice opreme za 3D tisk može se smanjiti za više od 30%. Redovno održavanje opreme i integracija serijskih zadataka također mogu učinkovito smanjiti neučinkovitu potrošnju energije, pomažući u promicanju koordiniranog promicanja zaštite okoliša i ciljeva zelene proizvodnje 3D tiska.

Reciklirajte neuspjele datoteke kako biste smanjili otpad resursa

Stopa neuspjeha 3D tiska je obično između 8% i 15%. Uspostavljanje sustava za ponovnu obradu potpornih konstrukcija i otpadnih dijelova, kao što je uređaj za mikrocirkulaciju za drobljenje → sušenje → ponovno ekstrudiranje žice, može znatno smanjiti otpad potrošnih materijala i dodatno ojačati mehanizam zaštite okoliša i sustav recikliranja materijala 3D tiska.

Povećanje svijesti o okolišu

Mnogo energije i materijala otpada dolazi od nerazumnog dizajna. Promocija standarda zelenog dizajna u sveučilišnim tečajevima i sustavima certificiranja industrije i jačanje svijesti o okolišu na razini dizajna temelj su strategije održivosti 3D tiska.

3D tisk nije prirodno ekološki prihvatljiv, ali ima prednosti niskog otpada materijala, visoke fleksibilnosti i potpuno digitalne aditivne proizvodnje.

Želite li procijeniti ispunjava li vaše rješenje za 3D tisk ekološke standarde? Saznajte više o uslugama 3D tiska koje nudimo.