Onko Ympäristöystävällinen 3D-Tulostus Myytti? (Op-Ed)

{h1}

Huolimatta mahdollisuuksista mullistaa valmistus, 3d-tulostus ei ole vielä "vihreä" tekniikka.

Melba Kurman, kirjailija ja Hod Lipson, Cornell Universityn mekaanisen ja ilmailutekniikan apulaisprofessori ovat "Valmistettu: 3D-tulostuksen uusi maailma"(John Wiley & Sons, 2013) ja johtavat äänet 3D-painatuksen alalla. Asiantuntijat: Op-Ed & Insightsosana uutta WordsSideKick.com-sarjaa, joka korostaa 3D-painotekniikan ongelmia ja kehitystä.

Muutama vuosi sitten konsensus oli iloisesti (ja naitavasti) positiivinen, että 3D-tulostus oli luonnostaan ​​vihreämpää kuin perinteinen valmistusmenetelmä. Totuus on, että tuomaristo ei ole vielä tänään. Yhteiskunta kasvaa viisaampaa ja ehkä hieman skeptisempää.

Viimeaikaiset tutkimukset ovat harvinainen arvio siitä, että maailmanlaajuisesti noin 2 miljoonaa kuolemaa vuosittain aiheutuu ilmansaasteesta, mikä suurelta osin on teollisen tuotannon aiheuttamaa. Valmistus on yleisesti saastuttavaa, ei väliä kuinka se on tehty. Ekologisesti ottaen 3D-tulostus antaa ja ottaa pois.

Ennen kuin esität huonoja uutisia 3D-painatuksen ympäristövaikutuksista, puhumme hyvistä uutisista: sen mahdollisuuksista. Tulevaisuudessa lisäaineiden valmistusprosessit, kuten 3D-painatus, auttavat tekemään valmistus vihreämmäksi. [Miten 3D-tulostimet toimivat (Infographic)]

Verrattuna perinteisiin valmistusmenetelmiin 3D-tulostusprosessi:

- Ylläpitää vahvaa massatuotantopohjaa, mutta tuo tuotemääriä korkeille marginaaleille ja tukee ammattitaitoista työvoimaa biotekniikassa, uusissa materiaaleissa, tietotekniikassa ja erikoistuneissa huipputuotannossa;

- kykenee auttamaan suunnittelijoita kehittämään osia ja tuotteita optimaaliseen suorituskykyyn, johon voi sisältyä painon aleneminen tai pidempi käyttöikä;

- Tehostaa raaka-aineiden käyttöä: Kolmiulotteinen tulostuspaikka sijoittaa raaka-aineen vain silloin, kun sitä tarvitaan (kyky, jota kutsutaan "netto-muodonvalmistukseksi");

- Vähentää kokoonpanevien osien määrää, lyhentää toimitusketjuja; ja

- osaa valmistaa pieniä räätälöityjä osia tarpeen mukaan (vähentää varastojen ylläpitoa) oston tai kulutuksen lähellä (vähentää liikenteen saastumista).

Sähkön paljon sähköä

Nykyinen tosiasia on, että teknologia ei ole vielä olemassa. Huolimatta additiivisen valmistuksen mahdollisuuksista edistää puhtaampaa valmistusta, 3D-painotekniikat eivät ole vielä ympäristöystävällisiä. 3D-tulostin - riippumatta siitä, millaista raaka-ainetta se työskentelee - on energiakasvatus. [10 parasta 3D-tulostinta vuodelta 2013]

Tutkimus Loughborough Universityssä Yhdistyneessä kuningaskunnassa (Atkins-projektissa) paljasti, että 3D-painatusmenetelmä kuluttaa pelottavaa määrää sähköenergiaa. Tutkijat vertailevat teollisuuskäyttöön tarkoitettuja tulostimia ruiskuvalukoneisiin. He oppivat, että 3D-tulostimet, jotka käyttävät lämpöä tai laser sulaa muovia, kuluttivat arviolta 50-100 kertaa enemmän sähköenergiaa kuin ruiskuvalu, jotta sama paino olisi sama.

Muovien tuhoaminen

Energiankulutus valmistusprosessin aikana syrjään, toinen ei-niin ihanteellinen 3D-painotuotannon ympäristövaikutus on sen raskas luotettavuus muoveihin. Muovi on harvoin hyvä uutinen ympäristöstä riippumatta siitä, millainen valmistusmenetelmä on mukana. Kuitenkin kummallinen, kuten se saattaa kuulostaa, ruiskuvalu (perinteinen menetelmä muovisten esineiden valmistukseen) on todella melko puhdasta, koska se jättää hyvin vähän käyttämättömiä muovikappaleita.

Sitä vastoin teollisuuskäyttöön tarkoitetut muoviset 3D-tulostimet, jotka käyttävät jauhemaisia ​​tai sula-polymeerejä, jättävät merkittävän määrän käyttämätöntä raaka-ainetta taustalevyssä. Tulostustyössä jäljelle jäävää muovista saatavaa tuotetta voidaan joskus käyttää uudelleen, mutta tyypillisemmin sen materiaaliominaisuudet ovat vioittuneet eivätkä siksi enää sovellu. Toivon paisto tarjoaa maissipohjainen painomuste eli PLA, joka on biohajoava (vaikka sen biohajoamisprosessi kestää monta vuotta).

Käytetyt kaasut

Kesti vuosia todistamaan, että poltettu savu oli vaarallista terveydelle. Brent Stephensin johtama uraauurtava tutkimus viittaa siihen, että käytettyjen painotuotteiden sisältämät myrkylliset sivutuotteet ovat pois päältä, kun muovi lämmitetään korkeisiin lämpötiloihin. Vuosien ajan painon harrastajat ovat huomauttaneet siitä, että tietyt 3D-painomusteiset muovit luovat mukavan, miellyttävän tuoksun, joka muistuttaa polttavaa maissin ytimiä. Tarkasteltaessa, onko palava muovihäiriö haitallista eläville, Steele mitasi ilmanlaadun ilmastoiduissa toimistossa, jossa viisi työpöydän 3D-tulostinta valmisti pieniä muovisia esineitä (käyttäen sekä ABS- että PLA-muovia) kahden ja puolen tunnin aikana.

Ilmanlaadun analyysi paljasti, että 3D-tulostimia voitaisiin kutsua "erittäin hienojakoisiksi hiukkasiksi" tai "UFP-yhdisteiksi". Heath Effects Institute -instituutin (HFI) raportin mukaan eläinkokeissa ja ihmisissä tehdyissä tutkimuksissa UFP: n havaitut vaikutukset sisälsivät "keuhkojen toiminnan muutoksia, hengitysteiden tulehdusta, parempia allergisia reaktioita, vaskulaarisia trombogeenisiä vaikutuksia, muutettua endoteelitoimintaa, muutettu syke ja syke vaihtelevuus, nopeutunut ateroskleroosi ja aivojen tulehduksen lisääntyneet markkereet. "Steele-tutkimuksen harvoista 3D-tulostimista saamien UFP: iden hyvä uutinen oli niiden taso suunnilleen sama kuin ruoanlaitto sisätiloissa.Huono uutinen on, että tarvitaan enemmän tutkimusta siitä, mitä kotikäyttöisiä muovituotteita ja UFP-päästöjen vaikutuksia teollisuusmaissa käytetään 3D-tulostusympäristöissä. Lyhyemmällä aikavälillä saattaa olla järkevää, ettet anna lapsesi jättää tulostinta yön yli hänen makuuhuoneessaan. Ja jos painat muovia kotona tai toimistossasi, avaa ikkuna ja käytä tuuletinta, jotta ilmat tuuisevat.

Uuden tuotteen elinkaaren uudelleenarviointi

Entä isompi kuva? Tuotteen ympäristövaikutukset koskevat useita vaiheita valmistusprosessin ulkopuolella. Jokainen tuote - riippumatta siitä, onko se 3D-painettu tai massatuotettu - kulkee tuotteen elinkaaren läpi.

Esimerkiksi tuotteen elinkaaren aikana ympäristöä vahingoittava vaihe on raaka-aineen kaivaminen. Toinen vaihe, joka jättää suuren likaisen jalanjäljen takana, on tuotteen kokoonpanoprosessi. Kestää paljon öljypohjaista polttoainetta tuotteiden lähettämiseen myyntiin. Liike-elämän rakentaminen, lämmitys ja jäähdytys aiheuttaa myös runsaasti ympäristömaksuja. Negatiivisimmat vaikutukset tulevat tuotteen lopullisen toiminnan aikana: kun se heitetään pois.

3D-tulostus voi joskus rohkaista uudenlaista saastumista: nopea roska-sukupolvi. Insinöörejä koulutetaan kunnioittamaan raaka-aineitaan opetetaan "Ajattele kahdesti, leikkaa kerran". Kun ihmiset saavat helppoja tuotannon työkaluja, on kuitenkin helppoa olla ottamatta huomioon viisas vanha sanonta. Kuten painatus luonnoksella sen jälkeen, kun termi paperi sen tuskallisen tarkistusprosessin, suunnittelijat ja tinkerers saattavat joutua nopeasti tulostaa useita inkrementaalisia muunnelmia suunnittelu, ympäristöystävällinen prosessi. [Video - 3D-tulostus: Doodads -protaattiset kädet]

3D-painatuksen mahdollisuuksien hyödyntämiseksi vihreämmäksi tuotantoteknologiaksi avain on luoda ainutlaatuisia, vihreämpiä tuotteen elinkaaria. Ehkäpä yksi 3D-tulostuksen lupaavimmista ympäristöhyödyistä on se, että tietokoneella tuotetut mallit auttavat parantamaan tuotteen muotoa, toimintaa, suorituskykyä ja kestävyyttä. Esimerkiksi 3D-painettu metallilentokone, joka on tehty tietokoneella suunnitelluista, kevyistä osista, kuluttaisi vähemmän polttoainetta käyttöiänsä aikana.

3D-painettu valmistus voi myös muuttaa tuotteen elinkaarta lyhentämällä globaaleja toimitusketjuja ja vähentämällä polttoaineen määrää, joka kulutetaan tuotteiden lähettämiseen paikasta toiseen. Paikalla tapahtuva 3D-painettu valmistus vähentäisi myös ilmastokontrolloidun varastoinnin ylläpitämisen ympäristökustannuksia varastojen varastoimiseksi. Perheklinikkasi voisi tulostaa mukautetun kuulokojeen sinulle, kun tarvitset sitä. Paikallinen automekaanikko voi tulostaa omia autosi uusia osia tarvitsematta tilata niitä kaukana toimittajalta.

"Bursty valmistus" ja uusiutuva energia

Uusiutuva energia on avain vihreämpiin tuotantoon. Useimmat uusiutuvat energialähteet eivät kuitenkaan vielä voi tarjota (kohtuullisella hinnalla) jatkuvaa ja luotettavaa virtausta, joka tarvitaan massatuotantoa varten.

Entä jos uusiutuvan energian pienet purskeet voitaisiin soveltaa pieniin valmistustehtäviin? Tietotekniikan tutkijat kutsuvat voimakkaasti erisuuruisten sähköisten signaalien lähettämistä "räikeä kommunikaatio". Miksi ei tule tulevaisuutta, jossa "räjähtävä energia" sovellettaisiin "räjähtävällä 3D-painotuotteella"?

Huolimatta varastointitekniikoiden ja älykkäiden energiaverkkojen parannuksista huolimatta uusiutuvan energian voi aina olla alttiimpi sopia ja alkaa kuin polttaa kaasua tai kivihiiltä. Kolmiulotteinen tulostin on kuitenkin monipuolinen peto ja se voi käynnistää penniäkään, tuotantoon. Pieni tulevaisuuden tuotantolaitos voisi käyttää useita 3D-tulostimia, joista kukin tuottaa monenlaisia ​​tuotteita. Tätä laitosta voitaisiin käyttää määrätyillä tallennetun uusiutuvan energian määrällä, joka polttoaineena auttaisi käynnistämään ja lopettamaan 3D-painotuotannon. Jonain päivänä olisi hienoa nähdä ketterä 3D-tulostuslaitteisto, joka nopeasti muuttaisi valmistusmääriä käytettävissä olevan uusiutuvan energian tasolle eikä toisinpäin.

Kun maa menee pilaantumispainon alle, ihmiskunnan on paremmin tasapainotettava ympäristön terveyttä vuosittain kasvavasta maailmanlaajuisesta kuluttajataloudesta. Huolimatta lupauksestaan ​​valmistusteknologiana, ei ole mitään vihreää 3D-tulostusta. Koska 3D-tulostustekniikkaa käytetään laajalti kaikilla toimialoilla, siitä aiheutuva ympäristövaikutus riippuu siitä, miten nämä uudet teknologiat hyödynnetään.

Kuman ja Lipsonin viimeisin Op-Ed oli Kuinka 3D-tulostus muuttaa kiinalaista tuotantoa. Seuraa Kurman @melbakurman. Näkemykset ovat tekijän näkemyksiä, eivät välttämättä vastaa julkaisijan näkemyksiä. Tämä artikkeli julkaistiin alunperin WordsSideKick.com.


Video Täydentää: .




Tutkimus


Nopean Valokuvan Ottaminen (Ja Miten Se Tehdään) (Op-Ed)
Nopean Valokuvan Ottaminen (Ja Miten Se Tehdään) (Op-Ed)

Vesi Päihittää Heti Pois Tämä Super-Hylkivä Materiaali
Vesi Päihittää Heti Pois Tämä Super-Hylkivä Materiaali

Tiede Uutiset


Voiko Avokado Pit Todella Pitää Guacamolea Turning Brownista?
Voiko Avokado Pit Todella Pitää Guacamolea Turning Brownista?

Miksi Miehet Ja Naiset Ovat Kateellisia Eri Syistä
Miksi Miehet Ja Naiset Ovat Kateellisia Eri Syistä

Uuden-Seelannin Eruption Tiedot Esiin
Uuden-Seelannin Eruption Tiedot Esiin

Yhteistyötoiminnan Tutkiminen
Yhteistyötoiminnan Tutkiminen

"Grunt: Ihmisten Inhimillinen Tiede Sodassa": Q & A Mary Roachin Kanssa


FI.WordsSideKick.com
Kaikki Oikeudet Pidätetään!
Jäljentämistä Materiaalien Sallittu Vain Prostanovkoy Aktiivinen Linkki Sivustoon FI.WordsSideKick.com

© 2005–2019 FI.WordsSideKick.com