Apakah Pencetakan 3D Solusi Manufaktur Berkelanjutan?

Pencetakan 3D, atau manufaktur aditif (AM) seperti yang disebut dalam aplikasi industri, mendapatkan pijakan di pabrik dan lantai toko di seluruh negeri. Dibandingkan dengan manufaktur tradisional, ini bisa lebih cepat, lebih murah, dan lebih fleksibel, tetapi seberapa berkelanjutan? Bisakah itu membantu perusahaan seperti GE, Siemens, dan Volkswagen — perusahaan yang telah mengadopsi AM dan berjanji untuk menurunkan jejak karbon mereka — mencapai tujuan keberlanjutan mereka?

Alat baru keluar minggu ini dari kekuatan, sebuah think tank dan konsultan manufaktur aditif yang berbasis di Uni Eropa, dirancang untuk membantu perusahaan mengukur konsumsi energi dan emisi CO2 dari pencetakan 3D logam.

Kalkulator Keberlanjutan baru perusahaan adalah alat bagi produsen untuk memasukkan dan membandingkan berbagai pilihan bahan logam dan kombinasi teknologi AM untuk menentukan emisi CO2 yang dihasilkan. Opsi penyesuaian dan penggantian dapat menjelaskan pilihan yang dibuat di seluruh rantai proses yang didistribusikan secara global.

“Tidak ada jawaban umum tentang teknologi manufaktur mana yang memiliki jejak karbon terendah,” kata Ampower dalam laporan barunya Keberlanjutan Manufaktur Aditif Logam, karena jejak keseluruhan sangat dipengaruhi oleh jenis logam dan geometri bagian. Namun, dalam membandingkan dua bagian yang serupa: 1,000 braket yang dirancang untuk digiling vs. 1,000 braket serupa yang dirancang untuk dicetak 3D, kalkulator menemukan bahwa pengecoran pasir memiliki emisi CO2 terendah ketika komponen dibuat dari aluminium. Tapi mengubah materi, dan persamaan bergeser. Braket yang sama yang digiling secara tradisional dalam titanium menghasilkan tingkat CO2 dua kali lebih tinggi dari teknologi AM, seperti fusi tempat tidur bubuk laser dan pengaliran pengikat.

Membandingkan keberlanjutan AM dan manufaktur tradisional tidak berakhir ketika bagian tersebut diproduksi, banyak orang di industri pencetakan 3D berpendapat. Ada efek knock-on dengan suku cadang manufaktur aditif yang memungkinkan konservasi jauh di bawah rantai nilai. Pertimbangkan tanda kurung yang disebutkan di atas, yang digunakan untuk aplikasi luar angkasa.

Dengan suku cadang pesawat, bobot sering dikaitkan langsung dengan konsumsi bahan bakar dan, oleh karena itu, emisi CO2. Teknologi pencetakan 3D dapat membuat bentuk yang tidak mungkin dilakukan dengan teknologi lain yang memungkinkan bagian-bagian yang menggunakan lebih sedikit bahan dan berbobot lebih sedikit tetapi memiliki kekuatan yang sama. Contoh braket AMpower yang dirancang untuk AM yang digambarkan di bawah ini menggunakan lebih sedikit bahan daripada versi yang diproduksi secara konvensional.

“Kami berharap bahwa perusahaan akan menggunakan alat ini untuk mengoptimalkan proses dan suku cadang mereka menuju jejak karbon rendah,” kata Matthias Schmidt-Lehr, mitra pengelola Ampower. “Juga, ini harus membawa kejelasan mengenai pertanyaan, di mana manufaktur aditif dapat berkontribusi pada jejak yang lebih rendah, dan di mana teknologi tradisional lebih efisien.”

Menurut Ampower, penghematan berat 1 kg di pesawat berarti penghematan tahunan 2,500 liter minyak tanah, dan, dengan asumsi umur pesawat 20 tahun, ini menghasilkan penghematan hingga 126,000 kg CO2. “Penghematan serupa dapat dilakukan untuk banyak aplikasi lain, seperti mesin, pompa, atau turbin, di mana pengurangan bobot atau peningkatan kinerja berdampak besar pada emisi yang digunakan,” kata Schmidt-Lehr.

Saat menilai manufaktur aditif sebagai keunggulan manufaktur yang berkelanjutan, di sinilah, dalam aplikasi penggunaan akhir, di mana teknologi benar-benar dapat bersinar. “Penghematan berat yang digunakan atau efisiensi desain AM yang dioptimalkan dapat jauh lebih besar daripada emisi dari bagian produksi itu sendiri,” kata Ampower dalam laporan terbarunya. “Namun, penghematan yang digunakan, jika ada, sangat bergantung pada aplikasi.”

Selain desain bobot yang lebih ringan dan konsolidasi suku cadang, yang meningkatkan efisiensi, fakta bahwa sebagian besar suku cadang yang diproduksi secara aditif diproduksi secara lokal, menghilangkan pengiriman dan emisi terkait, adalah titik data lain yang mendukung AM. Ada juga praktik yang muncul untuk menyimpan inventaris suku cadang dalam format digital yang siap dicetak 3D sesuai permintaan sesuai kebutuhan, alih-alih sebagai suku cadang fisik yang disimpan di gudang.

Ke depan, Ampower mengatakan peningkatan tingkat daur ulang dalam produksi bahan baku dan teknologi produksi serbuk logam baru dari 100% bahan daur ulang akan berdampak signifikan pada pengurangan jejak CO3 pencetakan 2D lebih jauh lagi.