مع دخول صناعة التصنيع مرحلة جديدة من الخضراء والذكاء، أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد حماية البيئة والاستدامة واحدة من تقنيات التركيز في الصناعة. هل الطباعة ثلاثية الأبعاد مستدامة حقا؟ الإجابة معقدة وتستحق التطلع إليها.

سوف تحلل هذه المقالة بشكل منهجي مزايا وتحديات استدامة الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وتقترح سلسلة من استراتيجيات التحسين العملية حول حفظ الطاقة وخفض الانبعاثات وكفاءة التصنيع الإضافي وإعادة تدوير المواد وممارسات التصنيع الخضراء ، لمساعدة الشركات الحريصة على تحقيق التحول الأخضر على اتخاذ خطوة رئيسية وتعزيز التنفيذ الحقيقي لنظام حماية البيئة للطباعة ثلاثية الأ

ثلاث مزايا رئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد للاستدامة

تقليل النفايات الموادية

تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد "التصنيع الإضافي" لبناء أجزاء طبقة طبقة ، والتي يمكن أن تزيد من استخدام المواد بنسبة 30٪ -90٪ مقارنة بأساليب التصنيع التقليدية "القطع". ونأخذ أجزاء التيتانيوم لمحركات الطائرات على سبيل المثال ، يتم التخلص من حوالي 90٪ من المواد في المعالجة التقليدية ، في حين يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد التحكم في النفايات إلى أقل من 10٪. هذا لا يحسن كفاءة الإنتاج فحسب ، بل يحقق أيضًا حساب دقيق للمواد الخام في المصدر ، وهو ممثل نموذجي للتصنيع الأخضر والطباعة ثلاثية الأبعاد مسار حماية البيئة.

تقليل بصمة الكربون

تدعم الطباعة ثلاثية الأبعاد "الإنتاج اللامركزي" وتحقق التصنيع عبر المناطق والموزع والمحلي. يمكن لهذا النموذج تقصير المسار اللوجستي بشكل كبير وتقليل انبعاثات الكربون الناجمة عن النقل ، وهو رابط رئيسي في استراتيجية استدامة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

تستخدم Speedfactory التي أنشأتها أديداس في أنسباخ بألمانيا الطباعة ثلاثية الأبعاد والروبوتات وتقنيات التصنيع الرقمي لتحقيق الإنتاج المحلي حسب الطلب. ويهدف المصنع إلى إنتاج حوالي 500 ألف أزواج من الأحذية سنويا، مما يقلل بشكل كبير من الطلب اللوجستي على النقل من قواعد التصنيع الآسيوية إلى السوق الأوروبية، وبالتالي تقليل انبعاثات الكربون أثناء النقل.

دعم الاقتصاد الدائري

يقوم المزيد والمزيد من موردي المواد بإطلاق خيوط الطباعة ثلاثية الأبعاد القابلة لإعادة التدوير (مثل PETG ، rPET ، PLA ، إلخ). يتم إدخال حلول الطباعة ثلاثية الأبعاد الدائرية تدريجيا في سيناريوهات مثل التعليم والأجهزة المنزلية والتعبئة والتغليف ، مما يوفر عروض مهمة لتحقيق الاقتصاد الدائري للطباعة ثلاثية الأبعاد وتعزيز استدامة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

التحديات الحقيقية التي تواجه حماية البيئة في الطباعة ثلاثية الأبعاد

على الرغم من أن الطباعة ثلاثية الأبعاد لها مزايا بيئية محتملة ، إلا أنها لا تزال تواجه العديد من القيود في التطبيقات العملية:

استهلاك الطاقة العالي

تستهلك عمليات الطباعة الرئيسية مثل FDM و SLS طاقة أكبر من 3 إلى 5 مرات لكل كيلوغرام من المواد من صب الحقن في المتوسط. بالنسبة للتصنيع الصناعي الذي يتطلب إنتاجًا ضخمًا ، يشكل هذا تحديًا كبيرًا من حيث التحكم في انبعاثات الكربون. الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن ، وخاصة تكنولوجيا الذوبان الليزري الانتقائي (SLM) ، لها مزايا في تصنيع القوالب المعقدة ، ولكن مشكلة استهلاك الطاقة لا يمكن تجاهلها.

وفقًا لتقرير من المعهد الأمريكي لأبحاث تكنولوجيا الفن العميق ، يستغرق طباعة إدراج قالب صناعي من 18 إلى 24 ساعة ، وهو ما يعادل تقريبًا استهلاك الكهرباء في الأسرة لمدة ثلاثة أيام. ويشكل هذا تحديا مباشرا لأهداف حماية البيئة للطباعة ثلاثية الأبعاد، وهناك حاجة ملحة لتحسين المسار المستدام للطباعة ثلاثية الأبعاد وتقليل استهلاك الطاقة.

أنواع المواد محدودة ولا يمكن إعادة تدويرها بالكامل

على الرغم من محاولات إعادة تدوير المواد، لا تزال المواد التجارية السائدة هي أساسا منتجات البتروكيماويات (مثل ABS و PA12). بعض المواد صعبة إعادة استخدامها أو لا يمكن تحللها بيولوجيا، ولا تزال تشكل تهديدا محتملا للنظام الإيكولوجي. تحسين آلية إعادة التدوير هو جزء لا غنى عنه من تحسين استدامة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

لا تزال انبعاثات الجسيمات غير مقدرة

أظهرت الدراسات أن بعض أجهزة FDM و SLA تطلق جسيمات فائقة الدقة (UFPs) ومركبات عضوية متذبذبة أثناء عملية الطباعة. إذا لم يتم تثبيت فلتر ، فإنه سيشكل خطرا على المدى الطويل على الجهاز التنفسي البشري. هذا يذكرنا بأن "حماية البيئة" ليست فقط مؤشر الانبعاثات الكلية ، ولكن يجب أيضًا إيلاء الاهتمام لجودة الهواء الصغير ، حتى يتم تحقيق التنفيذ الكامل لمفهوم حماية البيئة للطباعة ثلاثية الأبعاد.

كيف تجعل الطباعة ثلاثية الأبعاد أكثر صديقة للبيئة؟  

من أجل التحرك بشكل أكثر واقعية نحو التصنيع المستدام، تستكشف الصناعة سلسلة من التدابير المضادة المحددة:

إنشاء حلقة مغلقة

وتبني العديد من الشركات حلقة مغلقة من "إعادة التدوير والمعالجة وإعادة التصنيع وإعادة الطباعة". على سبيل المثال، يتم إعادة تشكيل الزجاجات البلاستيكية التي تم التخلص منها إلى خيوط في الجامعات ومساحات المصنعين، ثم يتم استخدامها لطباعة أجزاء غير محملة مثل قطع العرض والأدوات. تشجيع توطين نظام إعادة التدوير هو طريق مهم لبناء استدامة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

تحسين معايير استهلاك الطاقة

من خلال تحسين مسار الخوارزمية والتحكم في المنطقة الساخنة والنوم الذكي وغيرها من الطرق ، يمكن تقليل استهلاك الطاقة الوحدة لمعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد بأكثر من 30٪. يمكن للصيانة المنتظمة للمعدات ودمج مهام الدفعات أيضًا تقليل استهلاك الطاقة غير الفعال بشكل فعال ، مما يساعد على تعزيز الترويج المنسق لحماية البيئة والطباعة ثلاثية الأبعاد وأهداف التصنيع الأخضر.

إعادة تدوير الملفات الفاشلة للحد من هدر الموارد

معدل الفشل في الطباعة ثلاثية الأبعاد عادة ما يتراوح بين 8٪ و 15٪. إنشاء نظام لإعادة معالجة هياكل الدعم وأجزاء النفايات، مثل جهاز الدورة الدقيقة للسحق → تجفيف → إعادة طرد الأسلاك ، يمكن أن تقلل بشكل كبير من نفايات المواد الاستهلاكية وتعزيز آلية حماية البيئة ونظام إعادة تدوير المواد للطباعة ثلاثية الأبعاد.

رفع مستوى الوعي البيئي

الكثير من نفايات الطاقة والمواد تأتي من تصميم غير معقول. تشكل تعزيز معايير التصميم الأخضر في الدورات الجامعية وأنظمة شهادة الصناعة وتعزيز الوعي البيئي على مستوى التصميم أساس استراتيجية استدامة الطباعة ثلاثية الأبعاد.

الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست صديقة للبيئة بطبيعة الحال ، لكنها تمتلك مزايا انخفاض نفايات المواد ، والمرونة العالية ، والتصنيع الإضافي الرقمي بالكامل. من خلال بناء آلية إعادة تدوير المواد ، وتحسين كفاءة الطاقة ، وتنفيذ مفاهيم التصميم الأخضر ، يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تتحول تدريجيا إلى قوة رئيسية في التصنيع الأخضر وتصبح تكنولوجيا تصنيع مست

هل تريد تقييم ما إذا كان حل الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاص بك يلبي المعايير البيئية؟ تعرف على المزيد عن خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد التي نقدمها.