Ang 3D Printing ba ay Ang Sustainable Manufacturing Solution?

Ang 3D printing, o additive manufacturing (AM) gaya ng tawag dito sa mga pang-industriya na application, ay nakakakuha ng isang foothold sa mga pabrika at shop floor sa buong bansa. Kung ikukumpara sa tradisyunal na pagmamanupaktura, maaari itong maging mas mabilis, mas mura, at mas nababaluktot, ngunit gaano ito napapanatiling? Makakatulong ba ito sa mga kumpanya tulad ng GE, Siemens, at Volkswagen — mga kumpanyang parehong nagpatibay ng AM at nangako na babaan ang kanilang carbon footprint — na makamit ang kanilang mga layunin sa pagpapanatili?

Isang bagong tool mula sa linggong ito Ampower, isang additive manufacturing think tank at consultancy na nakabase sa EU, ay idinisenyo upang tulungan ang mga kumpanya na sukatin ang pagkonsumo ng enerhiya at CO2 emission ng metal 3D printing.

Ang bagong Sustainability Calculator ng kumpanya ay isang tool para sa mga tagagawa na mag-input at maghambing ng iba't ibang mga pagpipilian sa materyal na metal at mga kumbinasyon ng teknolohiyang AM upang matukoy ang mga resultang CO2 emissions. Maaaring isaalang-alang ng mga opsyon sa pag-customize at pag-override ang mga pagpipiliang ginawa sa buong chain ng proseso na ipinamamahagi sa buong mundo.

"Walang pangkalahatang sagot kung aling teknolohiya sa pagmamanupaktura ang may pinakamababang carbon footprint," sabi ng Ampower sa bagong ulat nito Sustainability ng Metal Additive Manufacturing, dahil ang pangkalahatang footprint ay lubos na naiimpluwensyahan ng uri ng metal at bahaging geometry. Gayunpaman, sa paghahambing ng dalawang magkatulad na bahagi: 1,000 bracket na idinisenyo upang gilingin kumpara sa 1,000 katulad na bracket na idinisenyo upang maging 3D printed, nalaman ng calculator na ang sand casting ay may pinakamababang CO2 emissions kapag ang mga bahagi ay gawa sa aluminum. Ngunit baguhin ang materyal, at ang equation ay nagbabago. Ang parehong mga bracket na tradisyonal na giniling sa titanium ay nagreresulta sa mga antas ng CO2 nang dalawang beses na mas mataas kaysa sa mga teknolohiyang AM, tulad ng laser powder bed fusion at binder jetting.

Ang paghahambing ng pagpapanatili ng AM at tradisyonal na pagmamanupaktura ay hindi nagtatapos kapag ang bahagi ay ginawa, marami sa industriya ng pag-print ng 3D ay nagtatalo. Mayroong knock-on effect na may mga additive na gawang bahagi na nagbibigay-daan sa pag-iingat sa malayong bahagi ng value chain. Isaalang-alang ang mga bracket na nabanggit sa itaas, na ginagamit para sa mga aplikasyon ng aerospace.

Sa mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid, ang bigat ay madalas na direktang nauugnay sa pagkonsumo ng gasolina at, samakatuwid, ang mga paglabas ng CO2. Ang teknolohiya ng 3D printing ay maaaring lumikha ng mga hugis na hindi posible sa iba pang teknolohiyang nagpapagana ng mga bahagi na gumagamit ng mas kaunting materyal at mas kaunti ang timbang ngunit pantay ang lakas. Ang halimbawang bracket ng AMpower na idinisenyo para sa AM na nakalarawan sa ibaba ay gumagamit ng mas kaunting materyal kaysa sa kumbensyonal na ginawang bersyon.

"Umaasa kami na gagamitin ng mga kumpanya ang tool upang i-optimize ang kanilang mga proseso at bahagi patungo sa mababang carbon footprint," sabi ni Matthias Schmidt-Lehr, ang namamahala na partner ng Ampower. "Gayundin, dapat itong magdala ng kalinawan tungkol sa tanong, kung saan ang additive manufacturing ay maaaring mag-ambag sa isang mas mababang footprint, at kung saan ang mga tradisyonal na teknolohiya ay mas mahusay."

Ayon sa Ampower, ang isang 1-kg na pagtitipid sa timbang sa isang eroplano ay isinasalin sa isang taunang pagtitipid na 2,500 litro ng kerosine, at, kung ipagpalagay na 20-taong habang-buhay ng isang sasakyang panghimpapawid, nagreresulta ito sa pagtitipid ng hanggang 126,000 kg ng CO2. "Ang mga katulad na pagtitipid ay maaaring gawin para sa maraming iba pang mga application, tulad ng mga makina, bomba o turbine, kung saan ang pagbabawas ng timbang o pagtaas ng pagganap ay may malaking epekto sa ginagamit na emisyon," sabi ni Schmidt-Lehr.

Kapag tinatasa ang additive na pagmamanupaktura bilang isang napapanatiling panalo para sa pagmamanupaktura, narito ito, sa mga end-use na application, kung saan ang teknolohiya ay maaaring talagang lumiwanag. "Ang mga ginagamit na pagtitipid ng timbang o kahusayan na na-optimize na mga disenyo ng AM ay maaaring mas malaki kaysa sa emisyon mula sa mismong bahagi ng produksyon," sabi ng Ampower sa pinakabagong ulat nito. "Gayunpaman, ang mga in-use na pagtitipid, kung mayroon man, ay lubos na nakadepende sa aplikasyon."

Bilang karagdagan sa kanilang mas magaan na disenyo ng timbang at pagsasama-sama ng bahagi, na nagpapataas ng kahusayan, ang katotohanan na ang karamihan sa mga additively manufactured na bahagi ay lokal na ginawa, na inaalis ang pagpapadala at ang mga nauugnay na emisyon, ay isa pang datapoint na pabor sa AM. Nariyan din ang umuusbong na kasanayan sa pagpapanatiling nakahanda ang mga ekstrang bahagi na imbentaryo sa digital na format na 3D printed on-demand kung kinakailangan, sa halip na bilang mga pisikal na bahagi na nasa mga bodega.

Inaasahan, sinabi ng Ampower na ang pagtaas ng mga rate ng pag-recycle sa produksyon ng hilaw na materyal at mga bagong teknolohiya sa paggawa ng pulbos ng metal mula sa 100% na recycled na materyal ay magkakaroon ng malaking epekto sa pagbabawas ng CO3 footprint ng 2D printing nang higit pa.