По мере того как обрабатывающая промышленность вступает в новую стадию зеленого и интеллектуального развития, защита окружающей среды и устойчивость 3D-печати стали одной из основных технологий отрасли. Действительно ли 3D-печать устойчива? Ответ сложный и стоит ждать.

В этой статье будет систематически анализированы преимущества и проблемы устойчивости 3D-печати и предложен ряд практических стратегий оптимизации в области энергосбережения и сокращения выбросов, эффективности производства добавок, переработки материалов и зеленой производственной практики, чтобы помочь компаниям, стремящимся достичь зеленой трансформации, сделать ключевой шаг и содействовать реальной реализации системы защиты окружающей среды 3D-печати.

Три основных преимущества 3D-печати для устойчивости

Снижение материальных отходов

3D-печать использует «аддитивное производство» для построения деталей слой за слоем, что может увеличить использование материала на 30% -90% по сравнению с традиционными методами производства «резки». Принимая в качестве примера титановые детали для авиационных двигателей, около 90% материалов выбрасывается при традиционной обработке, в то время как 3D-печать может контролировать отходы менее 10%. Это не только повышает эффективность производства, но и обеспечивает тщательный расчет сырья на источнике, который является типичным представителем экологического производства и 3D-печати.

Снижение углеродного следа

3D-печать поддерживает "децентрализованное производство" и реализует межрегиональное, распределенное и локализированное производство. Эта модель может значительно сократить логистический путь и снизить выбросы углерода, вызванные транспортом, и является ключевым звеном в стратегии устойчивости 3D-печати.

Speedfactory, созданная Adidas в Ансбахе, Германия, использует технологии 3D-печати, роботов и цифрового производства для достижения локализованного и по запросу производства. Завод стремится производить около 500 000 пар обуви в год, значительно снижая логистический спрос на транспортировку из азиатских производственных баз на европейский рынок, тем самым снижая выбросы углерода во время транспортировки.

Поддержка круговой экономики

Все больше и больше поставщиков материалов запускают перерабатываемые 3D-печатные нити (такие как PETG, rPET, PLA и т. д.). Решения для циркулярной 3D-печати постепенно внедряются в такие сценарии, как образование, бытовая техника и упаковка, обеспечивая важные демонстрации для реализации циркулярной экономики 3D-печати и содействия устойчивости 3D-печати.

Реальные проблемы защиты окружающей среды в 3D-печати

Хотя 3D-печать имеет потенциальные экологические преимущества, она по-прежнему сталкивается с множеством ограничений в практическом применении:

Высокое потребление энергии

Основные процессы печати, такие как FDM и SLS, потребляют в среднем в 3-5 раз больше энергии на килограмм материала, чем литье под впрыском. Для промышленного производства, требующего массового производства, это серьезная задача с точки зрения контроля выбросов углерода. Металлическая 3D-печать, особенно технология селективного лазерного плавления (SLM), имеет преимущества в изготовлении сложных форм, но ее проблему энергопотребления нельзя игнорировать.

Согласно отчету Американского исследовательского института технологий глубокого искусства, для печати промышленной формы требуется 18-24 часа, что примерно равно потреблению электроэнергии домашнего хозяйства в течение трех дней. Это ставит прямой вызов целям защиты окружающей среды 3D-печати, и существует срочная необходимость оптимизации устойчивого пути 3D-печати и снижения энергопотребления.

Типы материалов ограничены и не могут быть полностью переработаны

Несмотря на попытки переработки материалов, основными коммерческими материалами по-прежнему являются нефтехимические продукты (такие как ABS и PA12). Некоторые материалы трудно повторно использовать или не могут быть биоразложены и по-прежнему представляют потенциальную угрозу для экосистемы. Совершенствование механизма переработки является незаменимой частью повышения устойчивости 3D-печати.

Выбросы частиц по-прежнему недооценены

Исследования показали, что некоторые устройства FDM и SLA выделяют ультратонкие частицы (UFP) и колебанные органические соединения во время процесса печати. Если фильтр не установлен, он представляет долгосрочную опасность для дыхательной системы человека. Это напоминает нам, что "защита окружающей среды" - это не только макроиндикатор выбросов, но и следует обратить внимание на микрокачество воздуха, чтобы действительно реализовать полную реализацию концепции защиты окружающей среды 3D-печати.

Как сделать 3D-печать более экологически чистой?  

Чтобы более реалистично перейти к устойчивому производству, промышленность изучает ряд конкретных контрмер:

Создать закрытый цикл

Многие компании строят закрытый цикл «переработки-переработки-перепечати». Например, выброшенные пластиковые бутылки переобразуются в нити в университетах и производственных помещениях, а затем используются для печати неносящих деталей, таких как дисплеи и инструменты. Содействие локализации системы переработки является важным путем для создания устойчивости 3D-печати.

Оптимизация параметров потребления энергии

Благодаря оптимизации пути алгоритма, контролю горячей зоны, интеллектуальному сну и другим методам единичное потребление энергии оборудования для 3D-печати может быть снижено более чем на 30%. Регулярное обслуживание оборудования и интеграция партийных задач также могут эффективно снизить неэффективное потребление энергии, помогая содействовать скоординированному продвижению целей защиты окружающей среды и экологически чистого производства 3D-печати.

Переработка неудачных файлов для уменьшения расходов ресурсов

Уровень неудач 3D-печати обычно составляет от 8% до 15%. Создание системы переработки опорных конструкций и отходов, таких как микроциркуляционное устройство для дробления → сушение → повторное экструдирование проволоки, может значительно уменьшить отходы расходных материалов и еще больше укрепить механизм защиты окружающей среды и систему переработки материалов 3D-печати.

Повышение экологической осведомленности

Большое количество энергии и материальных отходов происходит от неразумного дизайна. Поощрение стандартов экологического дизайна в колледжных курсах и системах сертификации промышленности и укрепление экологической осведомленности на уровне проектирования являются основой стратегии устойчивости 3D-печати.

3D-печать, естественно, не является экологически чистой, но имеет преимущества низких отходов материалов, высокой гибкости и полностью цифрового производства. Создавая механизм переработки материалов, повышая энергоэффективность и внедряя концепции зеленого дизайна, 3D-печать может постепенно превратиться в ключевую силу в зеленом производстве и стать действительно устойчивой производственной технологией.

Хотите оценить, соответствует ли ваше решение для 3D-печати экологическим стандартам? Узнайте больше о услугах 3D-печати, которые мы предоставляем.