Da fremstillingsindustrien går ind i en ny fase af grønt og intelligent, er 3D-udskrivning miljøbeskyttelse og bæredygtighed blevet en af ​​fokusteknologierne i industrien. Er 3D-printing virkelig bæredygtigt? Svaret er både komplekst og værd at se frem til.

Denne artikel vil systematisk analysere fordele og udfordringer ved 3D-udskrivning bæredygtighed, og foreslå en række praktiske optimeringsstrategier omkring energibesparelse og emissionsreduktion, additiv produktionseffektivitet, materialegenbrug og grønne produktionspraksis, for at hjælpe virksomheder ivrige efter at opnå grøn transformation tage et vigtigt skridt og fremme den reelle gennemførelse af 3D-udskrivning miljøbeskyttelsessystem.

Tre store fordele ved 3D-udskrivning for bæredygtighed

Reducer materialeaffald

3D-udskrivning bruger "additiv fremstilling" til at bygge dele lag for lag, hvilket kan øge materialeudnyttelsen med 30% -90% sammenlignet med traditionelle "skæring" fremstillingsmetoder. Med titandele til flymotorer som eksempel kasseres omkring 90% af materialerne i traditionel behandling, mens 3D-udskrivning kan kontrollere affaldet til mindre end 10%. Dette forbedrer ikke kun produktionseffektiviteten, men opnår også omhyggelig beregning af råvarer ved kilden, som er en typisk repræsentant for grøn fremstilling og 3D-udskrivning miljøbeskyttelsesvej.

Reduktion af kulstoffodaftrykket

3D-udskrivning understøtter "decentraliseret produktion" og realiserer tværregionalt, distribueret og lokaliseret produktion. Denne model kan betydeligt forkorte logistikken og reducere kulstofudledningen forårsaget af transport, og er et nøgleled i bæredygtighedsstrategien for 3D-udskrivning.

Speedfactory etableret af Adidas i Ansbach, Tyskland, bruger 3D-udskrivning, robotter og digitale produktionsteknologier til at opnå lokaliseret og on-demand produktion. Fabrikken har til formål at producere omkring 500.000 par sko om året, hvilket betydeligt reducerer logistikkefterspørgslen efter transport fra asiatiske produktionsbaser til det europæiske marked og dermed reducerer kulstofudledningen under transport.

Støtte til den cirkulære økonomi

Flere og flere materialeleverandører lancerer genanvendelige 3D-printfilamenter (såsom PETG, rPET, PLA osv.). Cirkulære 3D-udskriftsløsninger indføres gradvist i scenarier som uddannelse, husholdningsapparater og emballage, hvilket giver vigtige demonstrationer for at realisere den cirkulære økonomi af 3D-udskrift og fremme bæredygtigheden af 3D-udskrift.

Virkelige udfordringer ved miljøbeskyttelse i 3D-udskrivning

Selvom 3D-udskrivning har potentielle miljømæssige fordele, står den stadig over for mange begrænsninger i praktiske anvendelser:

Høj energiforbrug

Mainstream trykprocesser som FDM og SLS forbruger 3-5 gange mere energi pr. kg materiale end sprøjtestøbning i gennemsnit. For industriel fremstilling, der kræver masseproduktion, er dette en stor udfordring med hensyn til kontrol af kulstofemissioner. Metal 3D-udskrivning, især selektiv laser smelting (SLM) teknologi, har fordele ved fremstilling af komplekse former, men dets energiforbrug problem kan ikke ignoreres.

Ifølge en rapport fra det amerikanske Deep Art Technology Research Institute tager det 18-24 timer at udskrive en industriel formindsats, hvilket omtrent svarer til et husholdnings elforbrug i tre dage. Dette udgør en direkte udfordring til miljøbeskyttelsesmålene for 3D-udskrivning, og der er et presserende behov for at optimere 3D-udskrivningens bæredygtige vej og reducere energiforbruget.

Materialerne er begrænsede og kan ikke genanvendes fuldt ud.

På trods af forsøg på at genanvende materialer er de primære kommercielle materialer stadig primært petrokemiske produkter (såsom ABS og PA12). Nogle materialer er vanskelige at genbruge eller ikke kan nedbrydes biologisk, og udgør stadig en potentiel trussel mod økosystemet. Forbedring af genanvendelsesmekanismen er en uundværlig del af at forbedre bæredygtigheden af 3D-udskrivning.

Udledningen af partikler er stadig undervurderet

Undersøgelser har vist, at nogle FDM- og SLA-enheder frigiver ultrafine partikler (UFP'er) og oscillerende organiske forbindelser under trykprocessen. Hvis der ikke er installeret filter, vil det udgøre en langsigtet fare for det menneskelige luftvejssystem. Dette minder os om, at "miljøbeskyttelse" ikke kun er en makroemissionsindikator, men også bør være opmærksom på mikroluftkvalitet, så vi virkelig kan realisere den fulde gennemførelse af miljøbeskyttelseskonceptet for 3D-udskrivning.

Hvordan kan man gøre 3D-udskrivning mere miljøvenlig?  

For at gå mere realistisk mod bæredygtig fremstilling undersøger industrien en række specifikke modforanstaltninger:

Oprette en lukket sløjfe

Mange virksomheder bygger en lukket sløjfe af "genanvendelse-forarbejdning-omfremstilling-omtrykning". Eksempelvis omdannes kasserede plastflasker til filamenter på universiteter og fabrikkamre og bruges derefter til at udskrive ikke-bærende dele som f.eks. udstillingsstykker og værktøjer. Fremme lokaliseringen af genanvendelsessystemet er en vigtig vej til at opbygge bæredygtigheden af 3D-udskrivning.

Optimere energiforbrugsparametre

Gennem algoritmebaneoptimering, varmzonekontrol, intelligent søvn og andre metoder kan enhedens energiforbrug af 3D-udskrivningsudstyr reduceres med mere end 30%. Regelmæssig vedligeholdelse af udstyr og integration af batch-opgaver kan også effektivt reducere ineffektivt energiforbrug og bidrage til at fremme den koordinerede fremme af 3D-printing miljøbeskyttelse og grønne produktionsmål.

Genbrug mislykkede filer for at reducere spild af ressourcer

Fejlraten for 3D-udskrivning er generelt mellem 8% og 15%. Oprettelse af et system til genbehandling af støttestrukturer og affaldsdele, såsom en mikrocirkulationsanordning til knusning → tørring → reekstrudere tråd, kan betydeligt reducere spildet af forbrugsmaterialer og yderligere styrke miljøbeskyttelsesmekanismen og materialegenbrugssystemet for 3D-udskrivning.

Øge miljøbevidstheden

Meget energispild og materiel kommer fra urimeligt design. Fremme grønne designstandarder i universitetskurser og industricertificeringssystemer og styrke miljøbevidstheden på designniveau er fundamentet for bæredygtighedsstrategien for 3D-udskrivning.

3D-udskrivning er ikke naturligt miljøvenlig, men den har fordelene ved lavt materialespild, høj fleksibilitet og fuldt digital additiv produktion. Ved at opbygge en mekanisme for genbrug af materialer, forbedre energieffektiviteten og implementere grønne designkoncepter kan 3D-udskrivning gradvist omdannes til en nøglekraft i grøn produktion og blive en virkelig bæredygtig produktionsteknologi.

Ønsker du at vurdere, om din 3D-udskrivningsløsning opfylder miljøstandarder? Læs mere om de 3D-udskrivningstjenester, vi tilbyder.