Ketika industri manufaktur memasuki tahap baru hijau dan cerdas, perlindungan lingkungan dan keberlanjutan pencetakan 3D telah menjadi salah satu teknologi fokus industri. Apakah 3D printing benar-benar berkelanjutan? Jawabannya rumit dan layak ditunggu.

Artikel ini akan secara sistematis menganalisis keuntungan dan tantangan keberlanjutan pencetakan 3D, dan mengusulkan serangkaian strategi optimasi praktis sekitar konservasi energi dan pengurangan emisi, efisiensi manufaktur aditif, daur ulang bahan dan praktik manufaktur hijau, untuk membantu perusahaan yang ingin mencapai transformasi hijau mengambil langkah kunci dan mempromosikan implementasi nyata sistem perlindungan lingkungan pencetakan 3D.

Tiga keuntungan utama dari pencetakan 3D untuk keberlanjutan

Mengurangi limbah bahan

Pencetakan 3D menggunakan "manufaktur aditif" untuk membangun bagian lapisan demi lapisan, yang dapat meningkatkan pemanfaatan bahan sebesar 30% -90% dibandingkan dengan metode manufaktur "pemotongan" tradisional. Mengambil bagian titanium untuk mesin pesawat sebagai contoh, sekitar 90% bahan dibuang dalam pengolahan tradisional, sementara pencetakan 3D dapat mengontrol limbah kurang dari 10%. Hal ini tidak hanya meningkatkan efisiensi produksi, tetapi juga mencapai perhitungan bahan baku yang hati-hati di sumber, yang merupakan perwakilan khas dari manufaktur hijau dan jalur perlindungan lingkungan cetak 3D.

Mengurangi jejak karbon

Percetakan 3D mendukung "produksi terdesentralisasi" dan mewujudkan manufaktur lintas wilayah, terdistribusi, dan lokalisasi. Model ini dapat secara signifikan memperpendek jalur logistik dan mengurangi emisi karbon yang disebabkan oleh transportasi, dan merupakan tautan kunci dalam strategi keberlanjutan pencetakan 3D.

Speedfactory yang didirikan oleh Adidas di Ansbach, Jerman, menggunakan pencetakan 3D, robot dan teknologi manufaktur digital untuk mencapai produksi lokalisasi dan on-demand. Pabrik ini bertujuan untuk memproduksi sekitar 500.000 sepasang sepatu per tahun, secara signifikan mengurangi permintaan logistik untuk transportasi dari pangkalan manufaktur Asia ke pasar Eropa, dengan demikian mengurangi emisi karbon selama transportasi.

Mendukung Ekonomi Sirkular

Semakin banyak pemasok bahan meluncurkan filamen cetak 3D yang dapat didaur ulang (seperti PETG, rPET, PLA, dll.). Solusi pencetakan 3D sirkular secara bertahap diperkenalkan ke dalam skenario seperti pendidikan, peralatan rumah tangga, dan kemasan, memberikan demonstrasi penting untuk mewujudkan ekonomi sirkular pencetakan 3D dan mempromosikan keberlanjutan pencetakan 3D.

Tantangan nyata yang dihadapi perlindungan lingkungan dalam pencetakan 3D

Meskipun pencetakan 3D memiliki potensi keuntungan lingkungan, ia masih menghadapi banyak batasan dalam aplikasi praktis:

Konsumsi energi tinggi

Proses cetak arus utama seperti FDM dan SLS mengkonsumsi 3-5 kali lebih banyak energi per kilogram bahan daripada cetakan injeksi rata-rata. Untuk manufaktur industri yang membutuhkan produksi massal, ini adalah tantangan besar dalam hal pengendalian emisi karbon. Metal 3D printing, terutama teknologi laser melting selektif (SLM), memiliki keuntungan dalam manufaktur cetakan kompleks, tetapi masalah konsumsi energi tidak dapat diabaikan.

Menurut laporan dari American Deep Art Technology Research Institute, butuh waktu 18-24 jam untuk mencetak sisipan cetakan industri, yang kira-kira sama dengan konsumsi listrik rumah tangga selama tiga hari. Hal ini menimbulkan tantangan langsung terhadap tujuan perlindungan lingkungan pencetakan 3D, dan ada kebutuhan mendesak untuk mengoptimalkan jalur pencetakan 3D yang berkelanjutan dan mengurangi konsumsi energi.

Jenis bahan terbatas dan tidak dapat didaur ulang sepenuhnya

Meskipun berusaha untuk mendaur ulang bahan, bahan komersial arus utama masih terutama produk petrokimia (seperti ABS dan PA12). Beberapa bahan sulit digunakan kembali atau tidak dapat biodegradasi, dan masih merupakan ancaman potensial bagi ekosistem. Meningkatkan mekanisme daur ulang adalah bagian yang sangat diperlukan dalam meningkatkan keberlanjutan pencetakan 3D.

Emisi partikel masih diremehkan

Penelitian telah menunjukkan bahwa beberapa perangkat FDM dan SLA melepaskan partikel ultrahalus (UFP) dan senyawa organik berosilasi selama proses pencetakan. Jika tidak ada filter yang dipasang, itu akan menimbulkan bahaya jangka panjang bagi sistem pernapasan manusia. Hal ini mengingatkan kita bahwa "perlindungan lingkungan" bukan hanya indikator emisi makro, tetapi juga harus memperhatikan kualitas udara mikro, sehingga benar-benar menyadari implementasi penuh konsep perlindungan lingkungan pencetakan 3D.

Bagaimana membuat pencetakan 3D lebih ramah lingkungan?  

Untuk bergerak lebih realistis menuju manufaktur berkelanjutan, industri ini mengeksplorasi serangkaian tindakan balas khusus:

Membangun loop tertutup

Banyak perusahaan membangun loop tertutup "daur ulang-pemrosesan-pembuatan ulang-pencetakan". Misalnya, botol plastik yang dibuang dibentuk ulang menjadi filamen di universitas dan ruang pembuat, dan kemudian digunakan untuk mencetak bagian yang tidak menanggung beban seperti potongan tampilan dan alat. Mempromosikan lokalisasi sistem daur ulang adalah jalan penting untuk membangun keberlanjutan pencetakan 3D.

Mengoptimalkan parameter konsumsi energi

Melalui optimasi jalur algoritma, kontrol zona panas, tidur cerdas dan metode lainnya, konsumsi energi unit peralatan pencetakan 3D dapat dikurangi lebih dari 30%. Pemeliharaan peralatan teratur dan integrasi tugas batch juga dapat secara efektif mengurangi konsumsi energi yang tidak efektif, membantu mempromosikan promosi terkoordinasi perlindungan lingkungan cetak 3D dan tujuan manufaktur hijau.

Daur ulang file yang gagal untuk mengurangi limbah sumber daya

Tingkat kegagalan pencetakan 3D biasanya antara 8% dan 15%. Membangun sistem pemrosesan ulang untuk struktur dukungan dan bagian limbah, seperti perangkat sirkulasi mikro untuk menghancurkan → pengeringan → kawat mengekstrusi ulang, dapat secara signifikan mengurangi limbah bahan habis guna dan lebih memperkuat mekanisme perlindungan lingkungan dan sistem daur ulang bahan pencetakan 3D.

Meningkatkan kesadaran lingkungan

Banyak limbah energi dan bahan berasal dari desain yang tidak masuk akal. Mempromosikan standar desain hijau ke dalam kursus perguruan tinggi dan sistem sertifikasi industri dan memperkuat kesadaran lingkungan di tingkat desain adalah dasar dari strategi keberlanjutan pencetakan 3D.

Pencetakan 3D tidak ramah lingkungan secara alami, tetapi memiliki keuntungan limbah bahan yang rendah, fleksibilitas tinggi, dan manufaktur aditif digital sepenuhnya. Dengan membangun mekanisme daur ulang bahan, meningkatkan efisiensi energi, dan menerapkan konsep desain hijau, pencetakan 3D dapat secara bertahap berubah menjadi kekuatan kunci dalam manufaktur hijau dan menjadi teknologi manufaktur yang benar-benar berkelanjutan.

Ingin menilai apakah solusi pencetakan 3D Anda memenuhi standar lingkungan? Pelajari lebih lanjut tentang layanan cetak 3D yang kami sediakan.