การพิมพ์ 3 มิติคือโซลูชันการผลิตที่ยั่งยืนหรือไม่

การพิมพ์ 3 มิติหรือการผลิตแบบเติมเนื้อ (Additive Manufacturing - AM) ซึ่งเรียกกันในงานอุตสาหกรรม กำลังได้รับการตั้งหลักในโรงงานและร้านค้าทั่วประเทศ เมื่อเทียบกับการผลิตแบบดั้งเดิม สามารถทำได้เร็วกว่า ถูกกว่า และยืดหยุ่นกว่า แต่จะยั่งยืนแค่ไหน? สามารถช่วยบริษัทต่างๆ เช่น GE, Siemens และ Volkswagen ซึ่งเป็นบริษัทที่นำ AM มาใช้และให้คำมั่นว่าจะลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้บรรลุเป้าหมายด้านความยั่งยืนได้หรือไม่

เครื่องมือใหม่ออกสัปดาห์นี้จาก อำนาจซึ่งเป็นคลังความคิดและที่ปรึกษาด้านการผลิตสารเติมแต่งในสหภาพยุโรป ได้รับการออกแบบมาเพื่อช่วยให้บริษัทต่างๆ วัดการใช้พลังงานและการปล่อย CO2 ของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ

เครื่องคำนวณความยั่งยืนใหม่ของบริษัทเป็นเครื่องมือสำหรับผู้ผลิตในการป้อนข้อมูลและเปรียบเทียบตัวเลือกวัสดุโลหะต่างๆ และการผสมผสานเทคโนโลยี AM เพื่อกำหนดการปล่อย CO2 ที่เป็นผล ตัวเลือกการปรับแต่งและการแทนที่สามารถอธิบายตัวเลือกที่เกิดขึ้นทั่วทั้งห่วงโซ่กระบวนการแบบกระจายทั่วโลก

“ไม่มีคำตอบทั่วไปว่าเทคโนโลยีการผลิตใดมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่ำที่สุด” Ampower กล่าวในรายงานฉบับใหม่ ความยั่งยืนของการผลิตสารเติมแต่งโลหะเนื่องจากรอยเท้าโดยรวมได้รับอิทธิพลอย่างมากจากประเภทของโลหะและรูปทรงของชิ้นส่วน อย่างไรก็ตาม ในการเปรียบเทียบสองส่วนที่เหมือนกัน: ตัวยึด 1,000 ตัวที่ออกแบบมาเพื่อการโม่ กับ 1,000 ตัวยึดที่คล้ายกันซึ่งออกแบบให้พิมพ์ 3 มิติ เครื่องคิดเลขพบว่าการหล่อทรายมีการปล่อย CO2 ต่ำที่สุดเมื่อชิ้นส่วนทำจากอะลูมิเนียม แต่เปลี่ยนวัสดุและสมการเปลี่ยน ตัวยึดแบบเดียวกันที่บดด้วยไททาเนียมแบบดั้งเดิมส่งผลให้ระดับ CO2 สูงเป็นสองเท่าของเทคโนโลยี AM เช่น เลเซอร์ผงเตียงฟิวชั่น และ การพ่นสารยึดเกาะ.

การเปรียบเทียบความยั่งยืนของ AM และการผลิตแบบดั้งเดิมไม่ได้สิ้นสุดเมื่อชิ้นส่วนถูกผลิตขึ้น หลายคนในอุตสาหกรรมการพิมพ์ 3 มิติโต้แย้ง ชิ้นส่วนที่ผลิตด้วยสารเติมแต่งทำให้เกิดผลกระทบต่อการใช้งานจริง ซึ่งช่วยให้สามารถอนุรักษ์ได้ตลอดห่วงโซ่คุณค่า พิจารณาวงเล็บที่กล่าวถึงข้างต้นซึ่งใช้สำหรับการใช้งานด้านอวกาศและอวกาศ

สำหรับชิ้นส่วนเครื่องบิน น้ำหนักมักจะเชื่อมโยงโดยตรงกับปริมาณการใช้เชื้อเพลิงและดังนั้นจึงเป็นการปล่อย CO2 เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติสามารถสร้างรูปทรงที่ไม่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีอื่นๆ ทำให้ชิ้นส่วนที่ใช้วัสดุน้อยลงและมีน้ำหนักน้อยลง แต่มีความแข็งแรงเท่ากัน ตัวยึดตัวอย่างของ AMpower ที่ออกแบบมาสำหรับ AM ตามภาพด้านล่างใช้วัสดุน้อยกว่ารุ่นที่ผลิตตามแบบทั่วไป

Matthias Schmidt-Lehr หุ้นส่วนผู้จัดการของ Ampower กล่าวว่า "เราหวังว่าบริษัทต่างๆ จะใช้เครื่องมือนี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการและชิ้นส่วนของตนเพื่อลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ “นอกจากนี้ มันควรนำมาซึ่งความชัดเจนในคำถาม ที่ซึ่งการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุสามารถช่วยลดรอยเท้า และเทคโนโลยีแบบดั้งเดิมจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น”

จากข้อมูลของ Ampower การลดน้ำหนัก 1 กก. ในเครื่องบินหมายถึงการประหยัดน้ำมันก๊าดได้ 2,500 ลิตรต่อปี และด้วยอายุเครื่องบิน 20 ปี ส่งผลให้ประหยัด CO126,000 ได้ถึง 2 กก. Schmidt-Lehr กล่าวว่า “การประหยัดที่คล้ายกันสามารถทำได้สำหรับการใช้งานอื่นๆ เช่น เครื่องยนต์ ปั๊ม หรือเทอร์ไบน์ ซึ่งการลดน้ำหนักหรือการเพิ่มประสิทธิภาพมีผลกระทบอย่างมากต่อการปล่อยมลพิษในการใช้งาน” Schmidt-Lehr กล่าว

เมื่อประเมินการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุว่าเป็นชัยชนะที่ยั่งยืนสำหรับการผลิต นี่คือการใช้งานขั้นสุดท้ายที่เทคโนโลยีสามารถฉายแสงได้อย่างแท้จริง "การประหยัดน้ำหนักในการใช้งานหรือการออกแบบ AM ที่ได้รับการเพิ่มประสิทธิภาพอาจมีจำนวนมากกว่าการปล่อยมลพิษจากการผลิตชิ้นส่วน" Ampower กล่าวในรายงานล่าสุด “อย่างไรก็ตาม เงินออมที่ใช้อยู่ หากมี จะขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันอย่างยิ่ง”

นอกจากการออกแบบน้ำหนักเบาและการรวมชิ้นส่วนซึ่งเพิ่มประสิทธิภาพแล้ว ข้อเท็จจริงที่ว่าชิ้นส่วนที่ผลิตแบบเติมแต่งส่วนใหญ่ผลิตขึ้นในท้องถิ่น ขจัดการขนส่งและการปล่อยมลพิษที่เกี่ยวข้อง เป็นจุดข้อมูลอีกจุดหนึ่งที่ AM โปรดปราน นอกจากนี้ยังมีแนวทางปฏิบัติที่เกิดขึ้นใหม่ในการรักษาสินค้าคงคลังอะไหล่ในรูปแบบดิจิทัลให้พร้อมสำหรับการพิมพ์ 3 มิติตามความต้องการ แทนที่จะเป็นชิ้นส่วนจริงที่อยู่ในคลังสินค้า

เมื่อมองไปข้างหน้า Ampower กล่าวว่าการเพิ่มอัตราการรีไซเคิลในการผลิตวัตถุดิบและเทคโนโลยีการผลิตผงโลหะใหม่จากวัสดุรีไซเคิล 100% จะมีผลกระทบอย่างมากต่อการลดการปล่อย CO3 ของการพิมพ์ 2 มิติให้ดียิ่งขึ้นไปอีก