3D打印的可持续性:神话还是现实?
时间:2020-06-12 07:41 来源:中国3D打印网 作者:中国3D打印网 点击:次
中国3D打印网6月12日讯,从历史上看,质量,成本和交付一直是制造决策的主要动力。今天,高管们想到了另一个词:可持续发展。可持续发展在消费者决策中越来越重要,年轻的消费者涌向比竞争对手“更绿色”的品牌。可持续性倡议可以使能源价格波动和物质资源可获得性的影响变钝,可持续发展都必须成为您业务的核心部分。 一个普遍的主张是3D打印可以实现更可持续的供应链:通过在使用时进行制造,3D打印可以减少由于零件运输而自然产生的碳排放。 3D打印是一种低浪费的过程,与减法制造方法相比,它需要的原材料更少。对文献的搜索仅产生了数量有限的研究,这些研究占了3D打印零件的整个生命周期。因此,我们实际验证了这一理论:我们比较了中国生产的批量生产的注塑成型零件和本地3D打印的零件的使用寿命。 实验方法 我们以通用汽车手机座为案例,开发了一种方法,可以比较集中生产和分布式生产廉价大量生产产品的碳足迹。我们通过亚马逊从中国一家供应商那里购买了一个电话支架,并分析了整个供应链,从在注塑机中加工聚合物颗粒到到达我们家门口的零件。我们还检查了在消费型3D打印机上生产的3D打印副本的整个过程链。 图1:最终产品(左),注塑组件(中)和3D打印平台(右)。 由总碳足迹定义的结果如下: 尽管3D打印在运输中所需的能源更少,但在生产中却消耗了更多的能源。这种结果是典型的:与注塑成型相比,3D打印机通常需要10倍的能量来处理1KG的材料,而与CNC加工相比则需要100倍的能量。随便的观察者可能会从上面的图像中注意到,3D打印的零件需要打印其他最终零件中没有的材料。这些“支撑结构”通常是3D打印过程的必要部分。构建错误也很常见(尤其是在消费者级别的3D打印机中),我们的分析考虑了这一点。凭借3D打印方面的经验,可以减少但不完全消除支撑结构和构建风险。 在运输阶段检查碳足迹的结果后,批量生产的零件从中国的港口运到我们的所在地,而3D打印的零件的旅行则很少(即从工厂到办公室的ABS),造成了显着差异。最后,两者之间的实际寿命碳足迹比较相似(分别为50克和54克),只是因为每个零件的重量都在误差范围之内。 那么,3D打印不可持续吗?
显然,广为接受的说法是3D打印本质上比传统制造更具可持续性。正如我们在手机支架上所展示的那样,批量生产通常在经济上和可持续性上都更可行,尤其是对于需要大量生产且可以通过传统制造方式生产的零件。我们的示例暴露了工程师和组织如何考虑采用新技术的更大问题。在我们的实验中,我们采用了一个通用的,批量生产的零件,该零件专为注塑成型而设计,可以“点击印刷”并分析结果。为了展示相关的用例,我们做了太多简化,但是这样做是为了展示更大,更重要的一点:3D打印并不是传统制造的直接替代品,但我们通常会这样对待,因为我们再好不过了。我们还要说的是,如果您不打算利用3D打印的特定功能,就不要打扰; 3D打印很少有优势可以替代传统制造。 如果3D打印不是临时替代品,我们如何以有意义的方式开始使用它?使用3D打印来提高可持续性要求了解这些工具可以做什么,如何最好地部署它们以及它们可以在哪里填补业务模型中的漏洞。我们需要开始思考AdditivelyTM。
首先,考虑3D打印可用的设计自由度。利用添加剂的设计自由度来优化零件,同时保持结构要求并达到可接受的成本。通过累加思考,设计师可以释放出三个主要优点:
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