Pe măsură ce industria manufacturieră intră într-o nouă etapă de verde și inteligent, protecția mediului și durabilitatea imprimării 3D au devenit una dintre tehnologiile de focalizare ale industriei. Este printarea 3D într-adevăr durabilă? Răspunsul este atât complex cât şi merită aşteptat.

Acest articol va analiza sistematic avantajele și provocările durabilității imprimării 3D și va propune o serie de strategii practice de optimizare în jurul economisirii energiei și reducerii emisiilor, eficienței producției aditive, reciclării materialelor și practicilor de producție ecologică, pentru a ajuta companiile dornice de a realiza transformarea ecologică să facă un pas cheie și să promoveze implementarea reală a sistemului de protecție a mediului prin imprimare 3D.

Trei avantaje majore ale imprimării 3D pentru durabilitate

Reducerea deșeurilor materiale

Imprimarea 3D utilizează "fabricarea aditivă" pentru a construi piese strat cu strat, ceea ce poate crește utilizarea materialului cu 30% -90% în comparație cu metodele tradiționale de fabricație "de tăiere". Luând ca exemplu piesele din titan pentru motoarele aeronavelor, aproximativ 90% din materiale sunt aruncate în prelucrarea tradițională, în timp ce imprimarea 3D poate controla deșeurile la mai puțin de 10%. Acest lucru nu numai că îmbunătățește eficiența producției, ci și atinge un calcul atent al materiilor prime la sursă, care este un reprezentant tipic al producției verzi și al căii de protecție a mediului prin imprimare 3D.

Reducerea amprentei de carbon

Imprimarea 3D sprijină "producția descentralizată" și realizează producția transregională, distribuită și localizată. Acest model poate scurta semnificativ calea logistică și reduce emisiile de carbon cauzate de transport și este o legătură cheie în strategia de durabilitate a imprimării 3D.

Speedfactory înființată de Adidas în Ansbach, Germania, utilizează imprimare 3D, roboți și tehnologii de producție digitală pentru a obține producție localizată și la cerere. Fabrica își propune să producă aproximativ 500.000 de perechi de pantofi pe an, reducând semnificativ cererea logistică de transport de la bazele de producție din Asia către piața europeană, reducând astfel emisiile de carbon în timpul transportului.

Sprijinirea economiei circulare

Din ce în ce mai mulți furnizori de materiale lansează filamente de imprimare 3D reciclabile (cum ar fi PETG, rPET, PLA etc.). Soluțiile de imprimare 3D circulară sunt introduse treptat în scenarii cum ar fi educația, aparatele de uz casnic și ambalajele, oferind demonstrații importante pentru realizarea economiei circulare a imprimării 3D și promovarea durabilității imprimării 3D.

Provocări reale cu care se confruntă protecția mediului în imprimarea 3D

Deși imprimarea 3D are potențiale avantaje de mediu, se confruntă încă cu multe constrângeri în aplicațiile practice:

Consum ridicat de energie

Procesele de tipărire principale, cum ar fi FDM și SLS, consumă de 3-5 ori mai multă energie pe kilogram de material decât turnarea prin injecție în medie. Pentru producția industrială care necesită producția în masă, aceasta reprezintă o provocare majoră în ceea ce privește controlul emisiilor de carbon. Imprimarea 3D a metalelor, în special tehnologia de topire laser selectivă (SLM), are avantaje în fabricarea matrițelor complexe, dar problema consumului de energie nu poate fi ignorată.

Potrivit unui raport al Institutului American de Cercetare a Tehnologiei Deep Art, este nevoie de 18-24 de ore pentru a imprima o inserție de mucegai industrial, care este aproximativ egală cu consumul de electricitate al unei gospodării timp de trei zile. Acest lucru reprezintă o provocare directă pentru obiectivele de protecție a mediului ale imprimării 3D și există o nevoie urgentă de a optimiza calea durabilă a imprimării 3D și de a reduce consumul de energie.

Tipurile de materiale sunt limitate și nu pot fi reciclate complet.

În ciuda încercărilor de reciclare a materialelor, materialele comerciale principale sunt încă în principal produse petrochimice (cum ar fi ABS și PA12). Unele materiale sunt dificil de reutilizat sau nu pot fi biodegradate și încă reprezintă o amenințare potențială pentru ecosistem. Îmbunătățirea mecanismului de reciclare este o parte indispensabilă a îmbunătățirii durabilității imprimării 3D.

Emisiunile de particule sunt încă subestimate

Studiile au arătat că unele dispozitive FDM și SLA eliberează particule ultrafine (UFP) și compuși organici oscilanti în timpul procesului de tipărire. Dacă nu este instalat niciun filtru, acesta va reprezenta un pericol pe termen lung pentru sistemul respirator uman. Acest lucru ne reamintește că "protecția mediului" nu este doar un indicator de emisii macro, ci ar trebui, de asemenea, să acorde atenție calității micro-aerului, astfel încât să se realizeze cu adevărat punerea în aplicare deplină a conceptului de protecție a mediului al imprimării 3D.

Cum să faci imprimarea 3D mai ecologică?  

Pentru a trece mai realist spre producția durabilă, industria explorează o serie de contramăsuri specifice:

Stabiliți o buclă închisă

Multe companii construiesc o buclă închisă de "reciclare-prelucrare-refacere-reprimare". De exemplu, sticlele de plastic aruncate sunt remodelate în filamente în universități și spații de producători și apoi utilizate pentru a imprima piese care nu suportă sarcină, cum ar fi piese de afișare și unelte. Promovarea localizarii sistemului de reciclare este o cale importantă pentru construirea durabilității imprimării 3D.

Optimizarea parametrilor consumului de energie

Prin optimizarea calei algoritmului, controlul zonei calde, somnul inteligent și alte metode, consumul de energie unitar al echipamentelor de imprimare 3D poate fi redus cu mai mult de 30%. Întreținerea regulată a echipamentelor și integrarea sarcinilor de lot pot reduce în mod eficient consumul ineficient de energie, ajutând la promovarea coordonată a protecției mediului prin imprimare 3D și a obiectivelor de producție ecologică.

Reciclarea fișierelor eșuate pentru a reduce risipa de resurse

Rata de eșec a imprimării 3D este în general între 8% și 15%. Stabilirea unui sistem de reprocesare a structurilor de suport și a pieselor deșeurilor, cum ar fi un dispozitiv de microcirculație pentru zdrobirea → uscare → re-extrudarea sârmei, poate reduce semnificativ deșeurile de consumabile și poate consolida în continuare mecanismul de protecție a mediului și sistemul de reciclare a materialelor de imprimare 3D.

Creșterea gradului de conștientizare a mediului

O mulțime de deșeuri de energie și materiale provin din proiectare nerezonabilă. Promovarea standardelor de design verde în cursurile universitare și sistemele de certificare a industriei și consolidarea conștientizării mediului la nivel de design sunt baza strategiei de durabilitate a imprimării 3D.

Imprimarea 3D nu este în mod natural ecologică, dar are avantajele deșeurilor reduse de materiale, flexibilității ridicate și producției aditive complet digitale. Prin construirea unui mecanism de reciclare a materialelor, îmbunătățirea eficienței energetice și implementarea conceptelor de design verde, imprimarea 3D se poate transforma treptat într-o forță cheie în producția verde și poate deveni o tehnologie de producție cu adevărat durabilă.

Doriți să evaluați dacă soluția dvs. de imprimare 3D îndeplinește standardele de mediu? Aflați mai multe despre serviciile de imprimare 3D pe care le oferim.