Adakah Pencetakan 3D Penyelesaian Pembuatan Mampan?

Percetakan 3D, atau pembuatan aditif (AM) seperti yang dipanggil dalam aplikasi perindustrian, semakin bertapak di kilang dan tingkat kedai di seluruh negara. Berbanding dengan pembuatan tradisional, ia boleh menjadi lebih pantas, lebih murah dan lebih fleksibel, tetapi sejauh manakah ia mampan? Bolehkah ia membantu syarikat seperti GE, Siemens dan Volkswagen — syarikat yang telah menerima pakai AM dan berjanji untuk mengurangkan jejak karbon mereka — mencapai matlamat kemampanan mereka?

Alat baharu keluar minggu ini daripada Ampower, badan pemikir dan perundingan pembuatan aditif berasaskan EU, direka untuk membantu syarikat mengukur penggunaan tenaga dan pelepasan CO2 percetakan 3D logam.

Kalkulator Kelestarian baharu syarikat ialah alat untuk pengilang memasukkan dan membandingkan pelbagai pilihan bahan logam dan gabungan teknologi AM untuk menentukan pelepasan CO2 yang terhasil. Pilihan penyesuaian dan penggantian boleh mengambil kira pilihan yang dibuat sepanjang rantaian proses yang diedarkan secara global.

"Tiada jawapan umum tentang teknologi pembuatan mana yang mempunyai jejak karbon terendah," kata Ampower dalam laporan baharunya Kelestarian Pembuatan Bahan Tambahan Logam, memandangkan jejak keseluruhannya banyak dipengaruhi oleh jenis logam dan bahagian geometri. Walau bagaimanapun, dalam membandingkan dua bahagian yang serupa: 1,000 kurungan direka untuk dikisar berbanding 1,000 kurungan serupa yang direka bentuk untuk dicetak 3D, kalkulator mendapati bahawa tuangan pasir mempunyai pelepasan CO2 yang paling rendah apabila bahagian itu dibuat dalam aluminium. Tetapi tukar bahan, dan persamaan berubah. Kurungan yang sama secara tradisional dikisar dalam titanium menghasilkan paras CO2 dua kali lebih tinggi daripada teknologi AM, seperti gabungan katil serbuk laser and jet pengikat.

Membandingkan kemampanan AM dan pembuatan tradisional tidak akan berakhir apabila bahagian itu dikeluarkan, ramai dalam industri percetakan 3D berpendapat. Terdapat kesan ketukan dengan bahagian perkilangan bahan tambahan yang membolehkan pemuliharaan jauh di bawah rantaian nilai. Pertimbangkan kurungan yang dinyatakan di atas, yang digunakan untuk aplikasi aeroangkasa.

Dengan bahagian pesawat, berat sering dikaitkan terus dengan penggunaan bahan api dan, oleh itu, pelepasan CO2. Teknologi pencetakan 3D boleh mencipta bentuk yang tidak mungkin dilakukan dengan teknologi lain yang membolehkan bahagian yang menggunakan bahan yang kurang dan berat yang kurang tetapi sama kekuatannya. Pendakap contoh AMpower yang direka untuk AM yang digambarkan di bawah menggunakan bahan yang kurang daripada versi yang dikeluarkan secara konvensional.

"Kami berharap syarikat akan menggunakan alat itu untuk mengoptimumkan proses dan bahagian mereka ke arah jejak karbon rendah," kata Matthias Schmidt-Lehr, rakan kongsi pengurusan Ampower. "Selain itu, ia harus memberikan kejelasan mengenai persoalan, di mana pembuatan aditif boleh menyumbang kepada jejak yang lebih rendah, dan di mana teknologi tradisional lebih cekap."

Menurut Ampower, penjimatan berat 1 kg dalam pesawat diterjemahkan kepada penjimatan tahunan sebanyak 2,500 liter minyak tanah, dan, dengan mengandaikan jangka hayat pesawat selama 20 tahun, ini menghasilkan penjimatan sehingga 126,000 kg CO2. "Penjimatan yang serupa boleh dibuat untuk banyak aplikasi lain, seperti enjin, pam atau turbin, di mana pengurangan berat atau peningkatan prestasi mempunyai kesan besar pada pelepasan dalam penggunaan," kata Schmidt-Lehr.

Apabila menilai pembuatan aditif sebagai kemenangan yang mampan untuk pembuatan, ia adalah di sini, dalam aplikasi penggunaan akhir, di mana teknologi itu benar-benar boleh bersinar. "Penjimatan dalam penggunaan berat atau reka bentuk AM yang dioptimumkan kecekapan boleh menjadi lebih banyak daripada pelepasan daripada pengeluaran bahagian itu sendiri," kata Ampower dalam laporan terbarunya. "Bagaimanapun, penjimatan dalam penggunaan, jika ada, sangat bergantung pada aplikasi."

Sebagai tambahan kepada reka bentuk beratnya yang lebih ringan dan penyatuan bahagian, yang meningkatkan kecekapan, hakikat bahawa kebanyakan bahagian yang dikeluarkan secara tambahan dihasilkan secara tempatan, menghapuskan penghantaran dan pelepasan yang berkaitan, adalah satu lagi titik data yang memihak kepada AM. Terdapat juga amalan yang muncul untuk memastikan inventori alat ganti dalam format digital sedia untuk dicetak 3D atas permintaan seperti yang diperlukan, dan bukannya sebagai bahagian fizikal yang terdapat di gudang.

Melihat ke hadapan, Ampower berkata peningkatan kadar kitar semula dalam pengeluaran bahan mentah dan teknologi pengeluaran serbuk logam baharu daripada 100% bahan kitar semula akan memberi impak yang ketara dalam mengurangkan jejak CO3 cetakan 2D dengan lebih jauh lagi.