In 3D có phải là một công nghệ sạch?

Ngày tạo: 26/01/2021 4:19:34 CH

Gần đây tôi đã chọn một chiếc Creality Ender 3, một máy in 3D giá rẻ. Với những đứa trẻ không được đến trường và hầu hết các cơ hội làm giàu đã bị đóng lại vì đại dịch COVID-19, gia đình chúng tôi cần một điều gì đó vui vẻ và giáo dục để làm ở nhà. Với mức giá dưới 200 đô la (không bao gồm dây tóc), nó gần như không có trí tuệ. Mặt khác, tôi muốn đảm bảo rằng chúng tôi sẽ không gây ra vấn đề cho tương lai của chúng chỉ để có một số niềm vui giáo dục ngày hôm nay và bài viết này là những gì tôi tìm thấy khi cố gắng trả lời câu hỏi đó.

Tôi ước có một câu trả lời có-hoặc-không đơn giản, nhưng giống như hầu hết mọi thứ trong cuộc sống, nó phụ thuộc vào.

Sản xuất phụ gia so với sản xuất trừ

Điểm cộng lớn nhất về môi trường đối với in 3D là cách nó hoạt động.

Hầu hết các phương pháp sản xuất là loại trừ, có nghĩa là chúng bắt đầu với một phần vật liệu rắn (như nhựa, kim loại hoặc gỗ), sau đó cắt hoặc đốt bỏ những phần không cần thiết. Điều này tạo ra rất nhiều chất thải sau đó phải được vứt bỏ trong các bãi chôn lấp (và có thể kết thúc ở đại dương), hoặc được xử lý để sử dụng cho nhiều nguyên liệu thô hơn, đòi hỏi năng lượng để nấu chảy, làm bột giấy hoặc cách khác.

In 3D, còn được gọi là sản xuất phụ gia, làm ngược lại và về lý thuyết không tạo ra chất thải (sẽ nói thêm về điều này sau).

Máy in 3D mà tôi nhận được sử dụng một ống sợi nhựa làm nguyên liệu thô. Nó giống như một dây câu rất dày (1,75mm) và đi kèm với các ống cuộn nặng 2 kg. Máy in kéo sợi tóc ra khỏi cuộn và đẩy nó qua “đầu nóng” của nó, là một vòi phun hoạt động giống như một súng bắn keo nóng. Vòi phun này được di chuyển theo ba chiều với động cơ bước, bánh răng và dây đai, và nó lắng đọng nhựa nóng chảy thành các lớp mỏng. Nó xếp chồng các lớp này để tạo ra bất kỳ hình dạng nào mà bạn lập trình máy tạo ra.

Tôi chưa lắp ráp máy in 3D của mình, nhưng đây là một video timelapse mà anh trai tôi đã làm về máy in của anh ấy. Bạn không thể nhìn thấy vòi phun chuyển động vì mỗi khung hình được chụp khi vòi ở cùng một vị trí, nhưng bạn có thể thấy cách các lớp xếp chồng lên nhau để tạo ra một mặt hàng.

Hầu hết các máy in 3D tiêu dùng sử dụng nhựa, nhưng các máy in đắt tiền hơn (thường dành cho doanh nghiệp / công nghiệp) có thể sử dụng kim loại và các vật liệu khác để sản xuất phụ gia. Đây là công nghệ nhanh chóng thay đổi, cải tiến và giảm giá, vì vậy, việc in kim loại có thể sẽ được thực hiện tại nhà trong tương lai.

Lãng phí Đôi khi vẫn là một vấn đề

Về lý thuyết, sản xuất phụ gia tạo ra ít lãng phí hơn, nhưng điều đó không phải lúc nào cũng đúng trong thực tế.

Mặc dù các thiết kế đã được thiết kế thường dễ in, nhưng một người nào đó đưa ra một thiết kế ban đầu có thể trải qua nhiều lần thử và thay đổi trước khi thực hiện đúng. Trừ khi họ chia sẻ nó trên một trang web như Thingiverse hoặc DEFCAD để người khác in, thiết kế cuối cùng sẽ chỉ xảy ra một vài lần, dẫn đến tỷ lệ lãng phí trên sản phẩm hữu ích khá cao. Vì lý do đó, việc chia sẻ các thiết kế hữu ích chắc chắn nên được khuyến khích.

Một nguồn lãng phí in 3D khác xảy ra khi một thiết kế có quá nhiều phần nhô ra để nhựa khô có thể tự giữ được. Để khắc phục điều này, người ta phải sử dụng những giá đỡ, hoặc chân và tay mỏng một chút để giữ cho hình in không bị chảy xệ. Khi in xong và lấy ra khỏi bề mặt bản dựng, các giá đỡ này phải được kéo hoặc cắt ra khỏi bản in và loại bỏ.

Trên nhiều trang web nơi các thiết kế in 3D được chia sẻ và cải tiến, bạn có thể thấy rằng các thiết kế ban đầu của một dự án thường cần rất nhiều sự hỗ trợ. Khi thiết kế được cải thiện, các nhà thiết kế lành nghề thường ít thay đổi thiết kế để giảm hoặc loại bỏ nhu cầu hỗ trợ. Các nhà thiết kế lành nghề nhất nghĩ về điều này ngay từ đầu và thường tạo ra các thiết kế hoàn thành điều này ngay từ đầu.

Một nguồn lãng phí cuối cùng là lỗi máy móc. Điều này xảy ra nhiều nhất đối với những người dùng mới, những người không biết họ đang làm gì, nhưng có thể xảy ra với các nhà thiết kế có kinh nghiệm bất cứ khi nào họ thay đổi quy trình làm việc của mình. Các loại nhựa mới, nâng cấp máy móc, máy móc mới và thiết kế phức tạp có thể là thách thức đối với mọi người ở bất kỳ trình độ kỹ năng nào.

Vấn đề lỗi sẽ không bao giờ biến mất, nhưng có thể được giảm nhẹ phần nào thông qua việc học hỏi. Để giúp giảm thiểu lãng phí, tôi đã tham khảo ý kiến của những người có kinh nghiệm mà tôi biết, như anh trai tôi. Tôi cũng đã đọc và xem video rất nhiều để học hỏi từ những sai lầm của người khác. Ví dụ: từ video này, tôi biết rằng tôi sẽ cần một hình vuông khi lắp ráp Ender 3 của mình để đảm bảo tôi nhận được mọi thứ khi lắp ráp máy in. Bằng cách đó, nó sẽ không bị cong và làm rối bản in.

Năng lượng

Máy in 3D sử dụng điện để làm chảy nhựa hoặc các vật liệu khác khi in. Việc đó có phải là tác động tiêu cực đến môi trường hay không sẽ phụ thuộc vào nguồn điện của bạn đến từ đâu, chẳng hạn như ô tô điện. Nếu bạn đang tự sản xuất năng lượng mặt trời tại nhà, tác động của việc này sẽ rất ít. Nếu bạn đang sử dụng năng lượng lưới, tác động sẽ phụ thuộc vào kết hợp các nguồn mà lưới điện địa phương của bạn sử dụng.

Nếu bạn đang sản xuất các mặt hàng để sử dụng tại địa phương, máy in 3D sẽ giảm nhu cầu vận chuyển và sản xuất ở những nơi khác, tạo ra tác động tích cực. Mặt khác, nếu bạn đang sản xuất các mặt hàng để giao cho mọi người, thì sẽ không có lợi gì ở đó. Dù bằng cách nào, dây tóc phải đến từ một nơi nào đó, vì vậy một số phương tiện vận chuyển sẽ được sử dụng.

Khi được sử dụng trong công nghiệp, các bộ phận in 3D có thể có tác động tích cực lớn, đặc biệt là trong giao thông vận tải. Ví dụ: một bộ phận ô tô được in 3D rỗng thay vì chứa đầy kim loại hoặc nhựa sẽ nhẹ hơn và trọng lượng của bộ phận này góp phần tạo ra năng lượng được sử dụng trong suốt thời gian tồn tại của nó khi chỉ di chuyển nó xung quanh. Chế tạo phụ gia cũng cho phép tăng độ phức tạp từ một bộ phận, và GE đã sử dụng điều này để mang lại hiệu quả tuyệt vời với động cơ phản lực và phản lực cánh quạt mới nhất của mình. Điều này không chỉ cho phép động cơ phản lực hiệu quả hơn mà còn cho phép quy trình làm việc được đơn giản hóa, ít phức tạp hơn trong chuỗi cung ứng (và chi phí vận chuyển liên quan) và ít hỏng hóc hơn. Tất cả những điều này làm giảm tác động đến môi trường.

Tác động của tất cả những cải tiến này cộng lại theo thời gian.

Điều gì về ô nhiễm nhựa?

Giống như mọi khía cạnh khác, in 3D cho đến nay, nó phụ thuộc.

Vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong in ấn tại nhà là PLA, hoặc axit polylactic. Hầu hết chọn sử dụng nó vì nó dễ gia công và tương đối bền, nhưng nó cũng rất giòn so với các loại nhựa khác. Mặc dù có những hạn chế, nhưng nó rất dễ tha thứ cho những lỗi nhỏ và có xu hướng tạo ra những bản in tuyệt vời trong nhiều điều kiện khác nhau.

Về mặt môi trường, lợi thế lớn nhất của nó là nó có nguồn gốc từ các nguồn sinh học, thường là từ thực vật như ngô. Bởi vì thực vật lấy carbon dioxide từ không khí, PLA chủ yếu là carbon trung tính. Một ưu điểm khác là nó có thể phân hủy sinh học, nhưng sự phân hủy chậm ở nhiệt độ môi trường. Để thực sự làm cho nó bền vững, bạn cần đảm bảo rằng các sản phẩm in cuối cùng được làm phân trộn hoặc tái chế công nghiệp thay vì kết thúc ở một bãi rác hoặc trong đại dương.

Trong một bãi rác hoặc đại dương, PLA cuối cùng sẽ suy thoái, nhưng điều đó sẽ mất hàng trăm năm. Tuy nhiên, nhựa không độc đối với sinh vật như các loại nhựa khác. Ví dụ, PLA thường được sử dụng trong các thủ tục y tế, nơi phải để lại thứ gì đó như đinh vít. Nó từ từ phân giải thành axit lactic trong cơ thể và không làm tổn thương bệnh nhân trong quá trình này.

Các loại nhựa in thông thường khác không có nguồn gốc sinh học và không phân hủy sinh học. Chúng gây ra những vấn đề tương tự mà bất kỳ sản phẩm nhựa nào khác đặt ra sau khi in.

Cuối cùng, in kim loại công nghiệp có thể tái chế nhiều hơn và công nghệ đó có thể sẽ giảm giá sau này. Điều này cuối cùng có thể làm cho việc in 3D bền vững hơn.

Phát thải từ chính máy in 3D

Một tác động tiêu cực khác của in 3D đến trực tiếp từ chính máy in. Các nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các mẩu nhựa nhỏ và một số hợp chất hữu cơ dễ bay hơi kết thúc trong không khí khi in và hít thở những thứ này không phải là một ý kiến hay. Bệnh hen suyễn và các vấn đề về hô hấp khác có thể trở nên trầm trọng hơn, và một số khí thải được cho là có hại cho mọi người.

Có một số cách để giảm thiểu vấn đề này.

Điều dễ dàng nhất để làm là đặt máy in 3D trong một số trường hợp. Khí thải chỉ xảy ra khi máy in đang chạy và biến mất khá nhanh sau khi nó thoát ra. Bao bọc máy in trong hộp nhựa hoặc gỗ có chứa khí thải và bảo vệ những người xung quanh. Nếu một người phải mở hộp để kiểm tra công việc, nên sử dụng mặt nạ phòng độc.

Một số nơi làm việc đặt tất cả máy in 3D của họ trong một căn phòng và không cho phép công nhân vào mà không có mặt nạ phòng độc khi máy đang chạy. Về cơ bản, điều này giống với cách tiếp cận tình huống, nhưng ở quy mô lớn hơn.

Thông gió là một cách tiếp cận tốt khác để đảm bảo an toàn từ những khí thải này. Bằng cách giữ cho không khí chuyển động, hoặc chuyển không khí qua các hệ thống lọc, bạn có thể giữ không khí sạch cho con người. Lời khuyên chuyên nghiệp được khuyến khích cho các hệ thống lọc. Ngoài ra, hãy cẩn thận để không tạo ra môi trường ẩm ướt cho máy in, vì một số loại nhựa có thể bị cong vênh hoặc uốn cong khi không khí mát hơn thổi qua chúng trong quá trình sấy.

Tổng hợp tất cả

Giống như nhiều công nghệ, tác động môi trường của in 3D phụ thuộc rất nhiều vào lựa chọn của người dùng. Các lựa chọn thiết kế, nguồn năng lượng, loại nhựa được sử dụng và liệu các sản phẩm có được tái chế đúng cách hay không đều tạo ra sự khác biệt lớn. An toàn nơi làm việc và nhà cũng rất quan trọng.

Bằng cách đưa ra những lựa chọn sáng suốt về tất cả những câu hỏi này, công nghệ có thể rất sạch. Bằng cách bỏ qua các tác động hoặc không được thông báo, công nghệ này có thể khá nguy hại.

Source: cleantechnica

Tags: artec eva artec scanner artec 3d scanner artec spider artec eva 3d scanner artec 3d scanner price artec eva price artec eva scanner artec spider scanner artec eva 3d artec eva 3d scanner price artec 3d spider artec spider 3d scanner price máy quét artec máy quét 3d cầm tay máy quét 3D máy scan mini artec máy scan artec máy scan cầm tay máy scan 3d