In 3D là một phương pháp sản xuất bền vững như thế nào?

Ngày tạo: 15/01/2021 4:21:17 CH

Được đánh giá là một công nghệ quan trọng để cải thiện thông tin môi trường và tính bền vững của sản xuất, in 3D (hoặc sản xuất phụ gia) chắc chắn đáp ứng các tiêu chí chính về tính bền vững - giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế. Nhưng khi xem xét kỹ hơn, nó có khả thi như thế nào để thay thế cho các quy trình sản xuất hiện tại?

Tại sao nên in 3D?

Sử dụng thiết kế có sự hỗ trợ của máy tính, in 3D xây dựng một mục theo từng lớp một cách rất chính xác. Ban đầu, nhựa và bột kim loại được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình này, nhưng hiện nay nhựa, sợi carbon, thậm chí cả than chì và graphene cũng được sử dụng rộng rãi.

Kỹ thuật này có nhiều ưu điểm so với các phương pháp sản xuất truyền thống: nó cho phép tạo mẫu nhanh, tăng hiệu quả và cho phép sản xuất các mặt hàng độc đáo. Nó cũng có thể giảm chi phí sản xuất và lượng khí thải carbon dioxide từ quá trình này, đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng trong suốt vòng đời của sản phẩm.

Ví dụ, một nghiên cứu của Đại học Công nghệ Michigan cho thấy năng lượng được sử dụng để in 3D một mặt hàng ít hơn 41-64% so với sản xuất ở nước ngoài và vận chuyển đến Mỹ; kết quả là yêu cầu ít vật liệu hơn và giảm nhu cầu vận chuyển.

Bài viết này khám phá phương pháp in 3D trong bối cảnh 3 Rs - giảm thiểu, tái sử dụng và tái chế để xác định mức độ bền vững của phương pháp này.

Giảm chất thải bằng in 3D

Các phương pháp sản xuất truyền thống có thể gây lãng phí và tiêu tốn một lượng lớn năng lượng và nguyên liệu thô. Thay vì điêu khắc một vật phẩm từ một mảnh kim loại hoặc nhựa khổng lồ, in 3D chế tạo chính xác từng lớp vật phẩm. Do đó, có ít phế liệu hơn đáng kể - từ 70% đến 90% so với một số phương pháp sản xuất truyền thống như sản xuất CNC hoặc đúc phun.

Phần lớn quá trình thiết kế được thực hiện trên máy tính, và với sự ra đời của các mô phỏng máy tính được cải tiến, người ta có thể xác định được nơi có thể cải tiến các bộ phận. Cũng có thể xác định nơi chúng có thể bị lỗi, nghĩa là cần ít nguyên mẫu hơn và ít chất thải được tạo ra hơn.

Nó cũng có thể hợp lý hóa quy trình sản xuất, dẫn đến tăng hiệu quả và thường ít bộ phận hơn. Điều này được thấy trong thiết bị điện tử in 3D, nơi các chức năng điện và cơ học có thể được kết hợp, và do đó số lượng các bộ phận giảm xuống. Điều này không chỉ có nghĩa là ít bộ phận cần được thiết kế hoặc sản xuất hơn mà còn có thể tạo ra các bộ phận hoạt động tốt hơn với độ bền được cải thiện.

Làm thế nào để in 3D giảm phát thải trong quá trình sản xuất

Cũng có thể giảm lượng khí thải carbon dioxide. Thứ nhất, bởi vì in thường là một quá trình hiệu quả hơn, cần ít năng lượng hơn để tạo ra các sản phẩm kết quả, đặc biệt là khi hợp nhất các bộ phận. Thứ hai, hợp nhất một phần có thể tạo ra tiết kiệm nhiên liệu lâu dài và ít phát thải hơn từ ô tô và máy bay nơi chúng được sử dụng.

Bởi vì quá trình thiết kế chủ yếu được tiến hành trên máy tính, các bản thiết kế kết quả có thể được chia sẻ bằng kỹ thuật số và các bộ phận được in gần đó, tại chỗ hoặc thậm chí tại nhà của mọi người. Điều này làm giảm nhu cầu vận chuyển rộng rãi cần thiết của sản xuất hàng loạt thông thường, nơi không chỉ sản phẩm cuối cùng mà nguyên liệu thô cần vận chuyển trên một quãng đường dài, giảm lượng khí thải carbon dioxide.

Tái sử dụng nguyên liệu thô và các sản phẩm bị lỗi trong sản xuất phụ gia

Trong bất kỳ quá trình sản xuất nào, nhiều nguyên mẫu và lặp đi lặp lại được thực hiện trước khi tìm ra thiết kế sản phẩm tối ưu, dẫn đến những vật phẩm không mong muốn và bị loại bỏ - những vật phẩm được tạo ra từ những nguyên liệu thô quan trọng có thể được tái sử dụng. Điều này cũng áp dụng cho các sản phẩm bị lỗi hoặc do nhầm lẫn.

Có một quan niệm sai lầm rằng kim loại không thể được tái sử dụng ở dạng bột của chúng nhưng nếu được tái chế và sử dụng lại đúng cách, sẽ có rất ít hoặc không ảnh hưởng đến các tính chất cơ học của sản phẩm cuối cùng.

Tái chế các sản phẩm sử dụng một lần

Các công ty và người tiêu dùng được khuyến khích sử dụng các nguyên liệu thô bền vững hơn. Những người sử dụng in 3D có thể chọn từ nhiều loại nguyên liệu bền vững, có thể tái chế và môi trường. Một số máy in 3D tái chế nhựa sử dụng một lần sau khi tiêu dùng như chai nước và chuyển chúng thành nguyên liệu thô có thể sử dụng, trong khi những máy in khác sử dụng các vật liệu tự nhiên như bã cà phê đã qua sử dụng, tảo và cellulose.

Mối quan tâm tiềm ẩn của in 3D

Mặc dù in 3D cho phép tạo mẫu nhanh chóng và sản xuất nhanh chóng và dễ dàng các mặt hàng mới, nhưng nó vẫn góp phần vào việc ngày càng có nhiều sản phẩm tiêu dùng sẵn có có khả năng được đưa vào các bãi chôn lấp.

Mặc dù quy trình này ít lãng phí hơn và tuân thủ chặt chẽ 3 Rs so với các phương pháp sản xuất khác, nó không phải là không có đất; vẫn còn lãng phí sau xử lý và những phần không đạt cần xem xét. Các mặt hàng in 3D thường yêu cầu giá đỡ để tránh biến dạng trong quá trình in và cách xử lý chúng phải được xem xét khi xác định mức độ bền vững của quá trình.

Tương lai của in 3D trong sản xuất

Nhiều khả năng ngành sản xuất trong tương lai sẽ là sự pha trộn giữa phương pháp truyền thống và in 3D. Loại thứ hai có xu hướng tiết kiệm tài nguyên hơn và cho phép các thiết kế mới và hiệu quả hơn góp phần giảm yêu cầu sản xuất. Nó cũng xanh hơn, sạch hơn và bền vững hơn so với các kỹ thuật sản xuất truyền thống; ngay cả như vậy, vẫn có chỗ để cải thiện.

Nguồn: azom

---

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