Является ли 3D-печать решением для устойчивого производства?

3D-печать, или аддитивное производство (аддитивное производство), как его называют в промышленности, прочно закрепилась на заводах и в цехах по всей стране. По сравнению с традиционным производством оно может быть быстрее, дешевле и гибче, но насколько оно устойчиво? Может ли это помочь таким компаниям, как GE, Siemens и Volkswagen — компаниям, которые внедрили AM и обязались снизить выбросы углекислого газа, — достичь своих целей в области устойчивого развития?

На этой неделе выходит новый инструмент от Ампауэр, базирующийся в ЕС аналитический центр и консультант по аддитивному производству, призван помочь компаниям измерить потребление энергии и выбросы CO2 при 3D-печати металлом.

Новый Калькулятор устойчивого развития компании — это инструмент, с помощью которого производители могут вводить и сравнивать различные варианты металлических материалов и комбинации технологий аддитивного производства для определения результирующих выбросов CO2. Параметры настройки и переопределения могут учитывать выбор, сделанный в рамках глобально распределенной цепочки процессов.

«Нет общего ответа на вопрос, какая технология производства имеет наименьший углеродный след», — говорится в новом отчете Ampower. Устойчивое развитие аддитивного производства металлов, так как общая площадь основания сильно зависит от типа металла и геометрии детали. Однако при сравнении двух одинаковых деталей: 1,000 брекетов, предназначенных для фрезерования, и 1,000 аналогичных брекетов, предназначенных для 3D-печати, калькулятор обнаружил, что литье в песчаные формы имеет самые низкие выбросы CO2, когда детали изготовлены из алюминия. Но измените материал, и уравнение изменится. Те же брекеты, которые традиционно фрезеруются из титана, обеспечивают уровень CO2 в два раза выше, чем технологии AM, такие как лазерная порошковая сварка и струйная обработка связующего.

Многие представители индустрии 3D-печати утверждают, что сравнение устойчивости аддитивного производства и традиционного производства не заканчивается после изготовления детали. Детали, изготовленные методом аддитивного производства, имеют эффект домино, который позволяет экономить на всех звеньях производственно-сбытовой цепочки. Обратите внимание на упомянутые выше кронштейны, которые используются в аэрокосмической отрасли.

В случае авиационных деталей вес часто напрямую связан с расходом топлива и, следовательно, выбросами CO2. Технология 3D-печати может создавать формы, невозможные с помощью других технологий, позволяющих создавать детали, которые используют меньше материала и весят меньше, но имеют одинаковую прочность. Примерный кронштейн AMpower, разработанный для AM, изображенный ниже, использует меньше материала, чем версия, изготовленная традиционным способом.

«Мы надеемся, что компании будут использовать этот инструмент для оптимизации своих процессов и деталей с целью снижения углеродного следа», — говорит Матиас Шмидт-Лер, управляющий партнер Ampower. «Кроме того, это должно внести ясность в вопрос, где аддитивное производство может способствовать уменьшению воздействия на окружающую среду, а где традиционные технологии более эффективны».

По данным Ampower, снижение веса самолета на 1 кг означает ежегодную экономию 2,500 литров керосина, а при 20-летнем сроке службы самолета это приводит к экономии до 126,000 2 кг COXNUMX. «Аналогичная экономия может быть достигнута для многих других применений, таких как двигатели, насосы или турбины, где снижение веса или повышение производительности оказывают большое влияние на выбросы при использовании», — говорит Шмидт-Лер.

При оценке аддитивного производства как устойчивой победы для производства, именно здесь, в приложениях для конечного использования, технология может действительно проявить себя. «Экономия в процессе эксплуатации за счет веса или оптимизированных по эффективности конструкций АД может быть во много раз больше, чем выбросы от самого производства деталей», — говорится в последнем отчете Ampower. «Однако экономия при использовании, если таковая имеется, сильно зависит от приложения».

В дополнение к более легкой конструкции и консолидации деталей, что повышает эффективность, тот факт, что большинство деталей, изготовленных методом аддитивного производства, производится на месте, что исключает транспортировку и связанные с этим выбросы, является еще одним аргументом в пользу AM. Также появляется практика хранения запасных частей в цифровом формате, готовых к 3D-печати по требованию по мере необходимости, а не в виде физических частей, хранящихся на складах.

Забегая вперед, Ampower заявляет, что увеличение степени переработки при производстве сырья и новые технологии производства металлического порошка из 100% переработанного материала окажут значительное влияние на дальнейшее сокращение выбросов CO3 при 2D-печати.