Este imprimarea 3D soluția de producție durabilă?

Imprimarea 3D sau fabricarea aditivă (AM), așa cum este numită în aplicațiile industriale, câștigă un loc în fabrici și magazine din întreaga țară. În comparație cu producția tradițională, poate fi mai rapidă, mai ieftină și mai flexibilă, dar cât de durabilă este? Poate ajuta companii precum GE, Siemens și Volkswagen – companii care au adoptat AM și s-au angajat să își reducă amprenta de carbon – să-și atingă obiectivele de sustenabilitate?

Un nou instrument lansat în această săptămână de la Ampower, un think tank și consultanță în domeniul producției aditive din UE, este conceput pentru a ajuta companiile să măsoare consumul de energie și emisiile de CO2 ale imprimării 3D din metal.

Noul Calculator de durabilitate al companiei este un instrument pentru producători pentru a introduce și compara diverse opțiuni de materiale metalice și combinații de tehnologie AM pentru a determina emisiile de CO2 rezultate. Opțiunile de personalizare și înlocuirile pot lua în considerare alegerile făcute de-a lungul unui lanț de proces distribuit la nivel global.

„Nu există un răspuns general la care tehnologia de producție are cea mai mică amprentă de carbon”, spune Ampower în noul său raport Durabilitatea producției de aditivi metalici, deoarece amprenta generală este puternic influențată de tipul de metal și de geometria piesei. Cu toate acestea, comparând două piese asemănătoare: 1,000 de suporturi proiectate pentru a fi frezate față de 1,000 de suporturi similare proiectate pentru a fi imprimate 3D, calculatorul a constatat că turnarea cu nisip a avut cele mai scăzute emisii de CO2 atunci când piesele sunt fabricate din aluminiu. Dar schimbă materialul și ecuația se schimbă. Aceleași suporturi frezate în mod tradițional în titan au ca rezultat niveluri de CO2 de două ori mai mari decât tehnologiile AM, cum ar fi fuziune cu strat de pulbere laser și jet de liant.

Compararea durabilității AM și a producției tradiționale nu se termină atunci când piesa este fabricată, susțin mulți din industria imprimării 3D. Există un efect secundar cu piesele fabricate cu aditivi, care permite conservarea mult mai departe în lanțul valoric. Luați în considerare parantezele menționate mai sus, care sunt utilizate pentru aplicații aerospațiale.

În cazul pieselor de aeronave, greutatea este adesea legată direct de consumul de combustibil și, prin urmare, de emisiile de CO2. Tehnologia de imprimare 3D poate crea forme care nu sunt posibile cu alte tehnologii, permițând piese care folosesc mai puțin material și cântăresc mai puțin, dar au rezistență egală. Exemplul de suport AMpower conceput pentru AM din imaginea de mai jos utilizează mai puțin material decât versiunea fabricată în mod convențional.

„Sperăm că companiile vor folosi instrumentul pentru a-și optimiza procesele și piesele în vederea unei amprente reduse de carbon”, spune Matthias Schmidt-Lehr, partenerul de conducere al Ampower. „De asemenea, ar trebui să aducă claritate în ceea ce privește întrebarea în care fabricarea aditivă poate contribui la o amprentă mai mică și unde tehnologiile tradiționale sunt mai eficiente.”

Potrivit Ampower, o economie de greutate de 1 kg într-un avion se traduce printr-o economie anuală de 2,500 de litri de kerozin și, presupunând o durată de viață de 20 de ani a unei aeronave, aceasta duce la economii de până la 126,000 kg de CO2. „Se pot face economii similare pentru multe alte aplicații, cum ar fi motoarele, pompele sau turbinele, unde reducerea greutății sau creșterea performanței au un impact mare asupra emisiilor în timpul utilizării”, spune Schmidt-Lehr.

Când evaluăm fabricarea aditivă ca un câștig durabil pentru producție, este aici, în aplicațiile de utilizare finală, unde tehnologia poate străluci cu adevărat. „Economiile de greutate în timpul utilizării sau proiectele AM ​​optimizate cu eficiență pot fi mult mai mari decât emisiile din producția de piese în sine”, spune Ampower în ultimul său raport. „Cu toate acestea, economiile în timpul utilizării, dacă există, depind puternic de aplicație.”

În plus față de designul lor mai ușor și de consolidarea pieselor, care crește eficiența, faptul că majoritatea pieselor fabricate aditiv sunt produse local, eliminând transportul și emisiile asociate, este un alt punct de date în favoarea AM. Există, de asemenea, practica în curs de dezvoltare de a păstra inventarele de piese de schimb în format digital gata pentru a fi imprimate 3D la cerere, după cum este necesar, în loc de piese fizice aflate în depozite.

Privind în viitor, Ampower spune că creșterea ratelor de reciclare în producția de materii prime și noile tehnologii de producție a pulberii metalice din material 100% reciclat vor avea un impact semnificativ asupra reducerii și mai mult a amprentei de CO3 a imprimării 2D.