När tillverkningsindustrin går in i en ny fas av grönt och intelligent, har 3D-utskrift miljöskydd och hållbarhet blivit en av branschens fokustekniker. Är 3D-utskrift verkligen hållbart? Svaret är både komplext och värt att se fram emot.

Denna artikel kommer systematiskt att analysera fördelarna och utmaningarna med 3D-utskriftshållbarhet och föreslå en rad praktiska optimeringsstrategier kring energibesparing och utsläppsminskning, effektivitet i additiv tillverkning, materialåtervinning och grön tillverkningspraxis, för att hjälpa företag som är ivriga efter att uppnå grön omvandling ta ett nyckelsteg och främja det verkliga genomförandet av 3D-utskrifts miljöskyddssystem.

Tre stora fördelar med 3D-utskrift för hållbarhet

Minska materialavfall

3D-utskrift använder "additiv tillverkning" för att bygga delar lager för lager, vilket kan öka materialanvändningen med 30% -90% jämfört med traditionella "skärning" tillverkningsmetoder. Med titandelar för flygmotorer som exempel kastas cirka 90% av materialen i traditionell bearbetning, medan 3D-utskrift kan kontrollera avfallet till mindre än 10%. Detta förbättrar inte bara produktionseffektiviteten, men uppnår också noggrann beräkning av råvaror vid källan, vilket är en typisk representant för grön tillverkning och 3D-utskrift miljöskyddsbana.

Minska koldioxidfotavtryck

3D-utskrift stöder "decentraliserad produktion" och realiserar tvärregional, distribuerad och lokaliserad tillverkning. Denna modell kan avsevärt förkorta logistikvegen och minska koldioxidutsläppen som orsakas av transport, och är en nyckellänk i hållbarhetsstrategin för 3D-utskrift.

Den Speedfactory som grundades av Adidas i Ansbach, Tyskland, använder 3D-utskrift, robotar och digital tillverkningsteknik för att uppnå lokaliserad och på begäran produktion. Fabriken syftar till att producera cirka 500 000 par skor per år, vilket avsevärt minskar logistikkefterfrågan på transport från asiatiska tillverkningsbaser till den europeiska marknaden och därmed minskar koldioxidutsläppen under transporten.

Stödja den cirkulära ekonomin

Fler och fler materialleverantörer lanserar återvinnbara 3D-utskriftsfilament (som PETG, rPET, PLA, etc.). Cirkulära 3D-utskriftslösningar introduceras gradvis i scenarier som utbildning, hushållsapparater och förpackningar, vilket ger viktiga demonstrationer för att förverkliga den cirkulära ekonomin för 3D-utskrift och främja hållbarheten hos 3D-utskrift.

Verkliga utmaningar för miljöskydd i 3D-utskrift

Även om 3D-utskrift har potentiella miljöfördelar står den fortfarande inför många begränsningar i praktiska tillämpningar:

Hög energiförbrukning

Mainstream-tryckprocesser som FDM och SLS förbrukar i genomsnitt 3-5 gånger mer energi per kilo material än sprutgjutning. För industriell tillverkning som kräver massproduktion är detta en stor utmaning när det gäller kontroll av koldioxidutsläpp. Metall 3D-utskrift, särskilt selektiv laser smältning (SLM) teknik, har fördelar vid tillverkning av komplexa former, men dess energiförbrukningsproblem kan inte ignoreras.

Enligt en rapport från American Deep Art Technology Research Institute tar det 18-24 timmar att skriva ut en industriell forminsats, vilket är ungefär lika med elförbrukningen i ett hushåll i tre dagar. Detta utgör en direkt utmaning för miljöskyddsmålen för 3D-utskrift, och det finns ett brådskande behov av att optimera 3D-utskriftens hållbara väg och minska energiförbrukningen.

Materialtyperna är begränsade och kan inte återvinnas helt

Trots försök att återvinna material är de vanligaste kommersiella materialen fortfarande huvudsakligen petrokemiska produkter (såsom ABS och PA12). Vissa material är svåra att återanvända eller kan inte biologiskt nedbrytas och utgör fortfarande ett potentiellt hot mot ekosystemet. Att förbättra återvinningsmekanismen är en oumbärlig del av att förbättra hållbarheten hos 3D-utskrift.

Utsläpp av partiklar är fortfarande underskattade

Studier har visat att vissa FDM- och SLA-enheter frigör ultrafina partiklar (UFP) och oscillerande organiska föreningar under tryckprocessen. Om inget filter installeras utgör det en långsiktig fara för människans andningssystem. Detta påminner oss om att "miljöskydd" inte bara är en makroemissionsindikator, utan också bör uppmärksamma mikroluftkvalitet, för att verkligen realisera det fullständiga genomförandet av miljöskyddskonceptet för 3D-utskrift.

Hur gör man 3D-utskrift mer miljövänligt?  

För att gå mer realistiskt mot hållbar tillverkning undersöker branschen en rad specifika motåtgärder:

Skapa en stängd loop

Många företag bygger en stängd slinga av "återvinning-bearbetning-omarbetning-omtryckning". Till exempel kastas plastflaskor om till filament på universitet och tillverkare utrymmen, och sedan används för att skriva ut icke-bärande delar som visningar och verktyg. Att främja lokaliseringen av återvinningssystemet är en viktig väg för att bygga 3D-utskrifts hållbarhet.

Optimera energiförbrukningsparametrar

Genom algoritmvägoptimering, varmzonskontroll, intelligent sömn och andra metoder kan enhetens energiförbrukning av 3D-utskriftsutrustning minskas med mer än 30%. Regelbundet underhåll av utrustning och batch-uppgiftsintegration kan också effektivt minska ineffektiv energiförbrukning, vilket bidrar till att främja det samordnade främjandet av miljöskydd och gröna tillverkningsmål för 3D-utskrift.

Återvinna misslyckade filer för att minska resursavfall

Felsatsen för 3D-utskrift är vanligtvis mellan 8% och 15%. Upprättande av ett system för återbearbetning av stödstrukturer och avfallsdelar, såsom en mikrocirkulationsanordning för krossning → torkning → återextrudera tråd, kan avsevärt minska avfallet av förbrukningsmaterial och ytterligare stärka miljöskyddsmekanismen och materialåtervinningssystemet för 3D-utskrift.

Öka miljömedvetenheten

Mycket av energi och materiellt avfall kommer från orimlig design. Att främja gröna designstandarder i högskolekurser och certifieringssystem för branschen och stärka miljömedvetenheten på designnivå är grunden för hållbarhetsstrategin för 3D-utskrift.

3D-utskrift är inte naturligtvis miljövänligt, men det har fördelarna med lågt materialavfall, hög flexibilitet och helt digital additiv tillverkning. Genom att bygga en materialåtervinningsmekanism, förbättra energieffektiviteten och implementera gröna designkoncept kan 3D-utskrift gradvis förvandlas till en nyckelkraft i grön tillverkning och bli en verkligen hållbar tillverkningsteknik.

Vill du bedöma om din 3D-utskriftslösning uppfyller miljöstandarder? Läs mer om de 3D-utskriftstjänster vi erbjuder.