Je 3D tlač trvalo udržateľným výrobným riešením?

3D tlač alebo aditívna výroba (AM), ako sa nazýva v priemyselných aplikáciách, si získava oporu v továrňach a dielňach po celej krajine. V porovnaní s tradičnou výrobou môže byť rýchlejšia, lacnejšia a flexibilnejšia, ale nakoľko je udržateľná? Môže to pomôcť spoločnostiam ako GE, Siemens a Volkswagen – spoločnostiam, ktoré prijali AM a zaviazali sa znížiť svoju uhlíkovú stopu – dosiahnuť svoje ciele v oblasti udržateľnosti?

Tento týždeň vyšiel nový nástroj Ampower, think-tank a poradenstvo v oblasti aditívnej výroby v EÚ je navrhnutý tak, aby pomohol spoločnostiam merať spotrebu energie a emisie CO2 pri 3D tlači kovov.

Nová kalkulačka udržateľnosti spoločnosti je nástrojom pre výrobcov na zadávanie a porovnávanie rôznych výberov kovových materiálov a kombinácií AM technológií na určenie výsledných emisií CO2. Možnosti prispôsobenia a prepisy môžu zodpovedať za voľby uskutočnené v rámci globálne distribuovaného procesného reťazca.

„Neexistuje žiadna všeobecná odpoveď na to, ktorá výrobná technológia má najnižšiu uhlíkovú stopu,“ uvádza Ampower vo svojej novej správe Udržateľnosť výroby kovových prísad, pretože celková stopa je silne ovplyvnená typom kovu a geometriou dielu. Avšak pri porovnaní dvoch podobných dielov: 1,000 1,000 držiakov navrhnutých na frézovanie vs. 3 2 podobných držiakov navrhnutých na 2D tlač, kalkulačka zistila, že odlievanie do piesku malo najnižšie emisie COXNUMX, keď sú diely vyrobené z hliníka. Zmeňte však materiál a rovnica sa zmení. Rovnaké konzoly tradične frézované z titánu majú za následok dvojnásobnú úroveň COXNUMX ako AM technológie, ako napr laserová prášková fúzia a tryskanie spojiva.

Porovnávanie udržateľnosti AM a tradičnej výroby nekončí, keď je diel vyrobený, tvrdia mnohí v priemysle 3D tlače. Existuje reťazový efekt s aditívne vyrábanými dielmi, ktorý umožňuje ochranu ďaleko v hodnotovom reťazci. Zvážte vyššie uvedené zátvorky, ktoré sa používajú pre letecké aplikácie.

Pri súčiastkach lietadiel je hmotnosť často priamo spojená so spotrebou paliva a tým aj s emisiami CO2. Technológia 3D tlače môže vytvárať tvary, ktoré nie sú možné s inou technológiou, ktorá umožňuje časti, ktoré využívajú menej materiálu a vážia menej, ale majú rovnakú pevnosť. Príklad držiaka AMpower navrhnutý pre AM zobrazený nižšie používa menej materiálu ako konvenčne vyrábaná verzia.

„Dúfame, že spoločnosti využijú tento nástroj na optimalizáciu svojich procesov a dielov smerom k nízkej uhlíkovej stope,“ hovorí Matthias Schmidt-Lehr, riadiaci partner Ampower. "Tiež by to malo objasniť otázku, kde môže aditívna výroba prispieť k nižšej stope a kde sú tradičné technológie efektívnejšie."

Podľa Ampower úspora hmotnosti 1 kg v lietadle znamená ročnú úsporu 2,500 20 litrov kerozínu a pri predpokladanej 126,000-ročnej životnosti lietadla to znamená úsporu až 2 XNUMX kg COXNUMX. „Podobné úspory možno dosiahnuť v mnohých iných aplikáciách, ako sú motory, čerpadlá alebo turbíny, kde zníženie hmotnosti alebo zvýšenie výkonu majú veľký vplyv na emisie pri používaní,“ hovorí Schmidt-Lehr.

Pri posudzovaní aditívnej výroby ako udržateľnej výhry pre výrobu je to práve tu, v aplikáciách konečného použitia, kde táto technológia môže skutočne zažiariť. „Úspory hmotnosti alebo efektívnosti optimalizované AM dizajny pri používaní môžu byť oveľa väčšie ako emisie zo samotnej výroby dielov,“ uvádza Ampower vo svojej najnovšej správe. "Avšak úspory pri používaní, ak nejaké existujú, sú silne závislé od aplikácie."

Okrem ich ľahšej konštrukcie a konsolidácie dielov, ktorá zvyšuje efektivitu, je skutočnosť, že väčšina aditívne vyrábaných dielov sa vyrába lokálne, čím sa eliminuje preprava a súvisiace emisie, ďalším údajom v prospech AM. Objavuje sa aj prax uchovávania zásob náhradných dielov v digitálnom formáte pripravených na 3D tlač na požiadanie podľa potreby namiesto fyzických dielov v skladoch.

Ampower hovorí, že zvýšenie miery recyklácie pri výrobe surovín a nové technológie výroby kovového prášku zo 100 % recyklovaného materiálu budú mať významný vplyv na ďalšie zníženie CO3 stopy 2D tlače.