Er 3D-print den bæredygtige produktionsløsning?

3D-print, eller additiv fremstilling (AM), som det kaldes i industrielle applikationer, vinder indpas på fabrikker og butiksgulve over hele landet. Sammenlignet med traditionel fremstilling kan det være hurtigere, billigere og mere fleksibelt, men hvor bæredygtigt er det? Kan det hjælpe virksomheder som GE, Siemens og Volkswagen - virksomheder, der både har vedtaget AM og lovet at sænke deres COXNUMX-fodaftryk - med at nå deres bæredygtighedsmål?

Et nyt værktøj ude i denne uge fra Ampower, en EU-baseret tænketank og rådgivning inden for additiv fremstilling, er designet til at hjælpe virksomheder med at måle energiforbruget og CO2-emissionen af ​​metal 3D-print.

Virksomhedens nye Sustainability Calculator er et værktøj for producenter til at indtaste og sammenligne forskellige metalmaterialevalg og AM-teknologikombinationer for at bestemme de resulterende CO2-emissioner. Tilpasningsmuligheder og tilsidesættelser kan tage højde for valg foretaget gennem en globalt distribueret proceskæde.

"Der er ikke noget generelt svar på, hvilken produktionsteknologi der har det laveste COXNUMX-fodaftryk," siger Ampower i sin nye rapport Bæredygtighed af metaladditivfremstilling, da det overordnede fodaftryk er stærkt påvirket af metaltypen og delens geometri. Men ved at sammenligne to ens dele: 1,000 beslag designet til at blive fræset vs. 1,000 lignende beslag designet til at blive 3D-printet, fandt regnemaskinen ud af, at sandstøbning havde den laveste CO2-emission, når delene er lavet i aluminium. Men skift materialet, og ligningen skifter. De samme beslag, der traditionelt er fræset i titanium resulterer i CO2-niveauer dobbelt så høje som AM-teknologier, som f.eks. laser pulver bed fusion , bindemiddelstråle.

At sammenligne bæredygtigheden af ​​AM og traditionel fremstilling slutter ikke, når delen er fremstillet, hævder mange i 3D-printindustrien. Der er en afsmittende effekt med additivt fremstillede dele, der muliggør konservering langt nede i værdikæden. Overvej de ovenfor nævnte beslag, som bruges til rumfartsapplikationer.

Med flydele er vægten ofte direkte forbundet med brændstofforbruget og dermed CO2-udledningen. 3D-printteknologi kan skabe former, der ikke er mulige med anden teknologi, hvilket muliggør dele, der bruger mindre materiale og vejer mindre, men er lige stærke. AMpowers eksempelbeslag designet til AM vist nedenfor bruger mindre materiale end den konventionelt fremstillede version.

"Vi håber, at virksomheder vil bruge værktøjet til at optimere deres processer og dele mod lavt COXNUMX-fodaftryk," siger Matthias Schmidt-Lehr, Ampowers administrerende partner. "Det burde også bringe klarhed over spørgsmålet, hvor additiv fremstilling kan bidrage til et lavere fodaftryk, og hvor traditionelle teknologier er mere effektive."

Ifølge Ampower svarer en vægtbesparelse på 1 kg i et fly til en årlig besparelse på 2,500 liter petroleum, og hvis man antager en levetid på 20 år for et fly, giver det en besparelse på op til 126,000 kg CO2. "Tilsvarende besparelser kan opnås for mange andre applikationer, såsom motorer, pumper eller turbiner, hvor vægtreduktion eller ydelsesforøgelse har stor indflydelse på emissioner under brug," siger Schmidt-Lehr.

Når man vurderer additiv fremstilling som en bæredygtig gevinst for fremstilling, er det her, i slutbrugsapplikationerne, hvor teknologien virkelig kan skinne. "Vægtbesparelser under brug eller effektivitetsoptimerede AM-designs kan være mange større end emissionen fra selve delproduktionen," siger Ampower i sin seneste rapport. "Men besparelser i brug, hvis der findes nogen, er stærkt afhængige af applikationen."

Ud over deres lettere vægtdesign og delekonsolidering, som øger effektiviteten, er det faktum, at de fleste additivt fremstillede dele produceres lokalt, hvilket eliminerer forsendelse og de tilhørende emissioner, et andet datapunkt til AM's fordel. Der er også den nye praksis med at holde reservedelsbeholdninger i digitalt format klar til at blive 3D-printet on-demand efter behov, i stedet for som fysiske dele, der sidder i varehuse.

Når man ser fremad, siger Ampower, at stigende genanvendelsesrater i råmaterialeproduktion og nye metalpulverproduktionsteknologier fra 100 % genbrugsmateriale vil have en betydelig indflydelse på at reducere 3D-prints CO2-fodaftryk endnu mere.