Od mniejszej ilości odpadów po lokalną produkcję, druk 3D może pochwalić się pewnymi istotnymi cechami przyjaznymi dla środowiska. Przyjrzyjmy się, jak firmy mogą stać się ekologiczne dzięki produkcji addytywnej.
Niezależnie od tego, czy zajmujesz się produkcją, projektowaniem przemysłowym, lotnictwem czy opieką zdrowotną, druk 3D może być krokiem we właściwym kierunku, jeśli chodzi o wrażliwość na środowisko i zrównoważone praktyki, takie jak zmniejszanie śladu węglowego i ilości odpadów oraz zużycia energii i surowców.
Jedną z zalet druku 3D (lub wytwarzania przyrostowego — AM) w zakresie zrównoważonego rozwoju jest to, że wszelkiego rodzaju części, niezależnie od tego, czy są to modele, prototypy, narzędzia, formy czy produkty końcowe, są wytwarzane przez dodawanie materiału zamiast odejmowanie go, co nie generuje odpadów. Na przykład prototyp części silnika wymaga znacznie mniej materiału w przypadku wykonania go za pomocą druku 3D niż wycięcia z bloku metalu. Plastikowy prototyp funkcjonalnego zawiasu drzwiowego można również wydrukować w 3D jako jedną część, zamiast formować wtryskowo z trzech oddzielnych form, a następnie zmontować.
Według badania Komisji Europejskiej do 2050 r. produkcja addytywna (AM) może zaoszczędzić do 90% surowców potrzebnych do produkcji. Departament Energii USA szacuje, że (w porównaniu z tradycyjną produkcją) AM może obniżyć koszty odpadów i materiałów o prawie 90% i zmniejszyć zużycie energii w produkcji o połowę. To zachęcająca wiadomość dla każdej firmy, która bierze pod uwagę ekonomiczne i środowiskowe zalety druku 3D.
Ale jak przyjazny dla środowiska jest dziś biznesowy druk 3D w praktyce? Przyjrzyjmy się zaletom i wadom związanym ze zrównoważonym rozwojem produkcji addytywnej.
Projektuj wydajniej
Drukarki 3D mogą wytwarzać części o kształtach i funkcjach nieosiągalnych przy użyciu innych metod produkcji. Można przeprojektować część lub produkt, aby był bardziej wydajny i zużywał mniej materiału. Produkty, które kiedyś były wykonane z wielu części, można teraz drukować jako jeden, co zmniejsza ilość materiału, czasu i pracy.
Producenci korzystający z druku 3D mogą drukować całe ruchome zespoły i skomplikowane części, takie jak np. wtryskiwacze paliwa, jako jeden element, zamiast kilku komponentów, które muszą być drukowane osobno, a następnie montowane, dzięki czemu zużywa się mniej materiału i energii.
Używaj mniej surowców
Efektem optymalizacji projektu części (zwanej optymalizacją topologii) i konsolidacji części są produkty, takie jak samochody i samoloty, które zużywają mniej surowców i są lżejsze, a przez to bardziej oszczędne pod względem zużycia paliwa, a ponadto emitujące mniej gazów cieplarnianych.
Niezależnie od tego, czy drukujemy na bazie metali czy tworzyw sztucznych, produkcja addytywna zużywa dokładnie taką ilość materiału, jaka jest potrzebna bez generowania jakichkolwiek odpadów.
Naprawy i części zamienne
Drukarki 3D pozwalają szybko i tanio zduplikować zużyte części, również do unikalnych lub wycofanych z produkcji seryjnej urządzeń, utrzymując stare maszyny i pojazdy „przy życiu”. Eliminują w ten sposób zapotrzebowanie na surowce i energię potrzebną do wytworzenia nowych komponentów lub całych maszyn przemysłowych.
Jednym naciśnięciem przycisku inżynierowie mogą wydrukować część, która nie była produkowana od dziesięcioleci. Na przykład niedawno spółka zależna Airbusa — Satair 3D, wydrukowała certyfikowaną, część zamienną do samolotu, której nie można było już nabyć u pierwotnego dostawcy i byłaby zbyt kosztowna dla producenta do wytworzenia przy użyciu tradycyjnych metod.
Produkuj lokalnie
Drukarki 3D mieszczą się w biurze, dzięki czemu można tworzyć części, prototypy i produkty lokalnie, zamiast transportować je z daleka. W rezultacie samoloty, statki i ciężarówki mają mniejszy wpływ na środowisko.
Na przykład podczas pandemii, kiedy globalne łańcuchy dostaw w fabrykach zostały zakłócone, lokalne firmy z drukarkami 3D rozpoczęły produkcję masek na twarz, części do respiratorów i innego sprzętu ochrony osobistej dla osób udzielających pierwszej pomocy w ich społecznościach. Wiele szpitali było w stanie drukować własny sprzęt lub kontraktować z lokalnymi firmami na stosunkowo niewielkie wydruki 3D.
Cyfrowe magazyny zamiast fizycznych
Dzięki drukarkom 3D można wytwarzać na żądanie lub drukować małe partie na podstawie cyfrowych plików modeli, zamiast utrzymywać magazyn części zamiennych i zapasowych, z których wiele może nigdy nie być potrzebnych.
Jednym z przykładów są dziesiątki marek okularów, które nawiązały współpracę z firmą Materialise, świadczącą usługi druku 3D na żądanie, aby wprowadzić na rynek kolekcje okularów 3D. Każda oprawka okularowa może być dostosowana do użytkownika i wyprodukowana na żądanie, eliminując zapasy, które w branży optycznej stanowią poważny problem — wiele oprawek nigdy nie zostaje kupiona i trzeba je zutylizować. Idealnym rozwiązaniem jest możliwość oferowania nowych projektów okularów z wielu materiałów, które można produkować w tempie i ilości odpowiadającej popytowi, przy jednoczesnym ograniczeniu marnotrawstwa i zagrażającego dochodom ryzyka związanego z zapasami.
Usprawnij produkcję
Druk 3D wymaga mniej narzędzi niż tradycyjna produkcja, eliminując znaczną część pracy, sprzętu i energii. Często jest też szybszy.
W przeciwieństwie do innych metod wytwórczych produkcja addytywna bazuje na cyfrowym przepływie pracy, co oznacza, że nie wymaga osprzętu ani form, a jedynie obróbki końcowej, czyli postprocessingu. Dobrym przykładem jest przyrostowe wytwarzanie modeli medycznych — ich wytworzenie za pomocą formowania wtryskowego wiąże się z koniecznością przygotowania unikalnej formy do każdego modelu, co jest bardzo kosztowne i czasochłonne, natomiast na bazie druku 3D modele mogą powstać w ciągu kilku godzin bez jakichkolwiek kosztów związanych z tworzeniem form, które w tym procesie są zbędne. Drukując modele medyczne w 3D, szpitale mogą stworzyć dowolny rodzaj modelu medycznego dla konkretnego pacjenta, przy użyciu tylko jednej maszyny, mieszczącej się w biurze/gabinecie.
Mniejsze i cichsze fabryki
Jedna drukarka 3D może zastąpić kilka maszyn produkcyjnych, ponieważ może drukować szeroką gamę części z różnych materiałów. Mniej sprzętu oznacza mniejsze fabryki i mniej emisji CO2. Rozwiązania nawet do przemysłowego druku 3D mogą znajdować się w centrach miast, a nie w parkach maszynowych, ograniczając konieczność dojazdu/transportu etc. Dodatkowo, jeśli chodzi o generowanie hałasu, drukarki 3D pracują zdecydowanie ciszej w porównaniu do konwencjonalnych maszyn produkcyjnych.
Każdy z powyższych powodów jest wystarczający, aby firmy zwróciły się ku produkcji addytywnej i bardziej zrównoważonemu rozwojowi. Obecne i potencjalne regulacje rządowe w UE i USA, które nakładają kary na firmy za ich ślad węglowy i nagradzają – dotacjami i ulgami podatkowymi – wysiłki na rzecz przyjęcia zrównoważonych praktyk, stanowią kolejną zachętę do przyjęcia wytwarzania przyrostowego jako podstawowej metody wytwórczej w swoich przepływach pracy.
