3D 打印是可持续制造解决方案吗？

3D 打印或在工业应用中被称为增材制造 (AM)，正在全国各地的工厂和车间站稳脚跟。 与传统制造相比，它可以更快、更便宜、更灵活，但它的可持续性如何？ 它能否帮助通用电气、西门子和大众汽车等既采用增材制造并承诺降低碳足迹的公司实现其可持续发展目标？

本周推出的新工具 安宝是一家总部位于欧盟的增材制造智囊团和咨询公司，旨在帮助企业测量金属 2D 打印的能耗和二氧化碳排放量。

该公司的新型可持续性计算器是制造商输入和比较各种金属材料选择和增材制造技术组合以确定由此产生的二氧化碳排放量的工具。 定制选项和覆盖可以解释在整个全球分布式流程链中所做的选择。

“对于哪种制造技术的碳足迹最低，没有一个普遍的答案，”Ampower 在其新报告中说 金属增材制造的可持续性，因为整体占地面积受金属类型和零件几何形状的影响很大。 然而，在比较两个相似的零件：1,000 个设计为铣削的支架与 1,000 个相似的设计为 3D 打印的支架时，计算器发现当零件由铝制成时，砂型铸造的二氧化碳排放量最低。 但是改变材料，方程式就会改变。 传统上用钛铣削的相同支架产生的二氧化碳含量是增材制造技术的两倍，例如 激光粉末床融合 和 粘合剂喷射.

3D 打印行业的许多人认为，比较增材制造和传统制造的可持续性并没有在制造零件时结束。 增材制造零件具有连锁效应，可以在价值链的下游实现保护。 考虑上面提到的用于航空航天应用的支架。

对于飞机部件，重量通常与燃料消耗直接相关，因此也与二氧化碳排放量相关。 2D 打印技术可以创造出其他技术无法实现的形状，使部件使用更少的材料、更轻的重量但强度相同。 下图为 AMpower 设计的示例支架使用的材料比传统制造的版本少。

“我们希望公司将使用该工具来优化他们的流程和部件以实现低碳足迹，”Ampower 的管理合伙人 Matthias Schmidt-Lehr 说。 “此外，它应该清楚地说明增材制造可以在哪些方面有助于减少占地面积，以及传统技术在哪些方面更有效。”

据 Ampower 称，在飞机上减轻 1 公斤的重量意味着每年可节省 2,500 升煤油，假设飞机的使用寿命为 20 年，这将节省多达 126,000 公斤的二氧化碳。 Schmidt-Lehr 说：“对于许多其他应用，例如发动机、泵或涡轮机，重量减轻或性能提高对使用中的排放有很大影响，也可以实现类似的节省。”

在将增材制造评估为制造业的可持续胜利时，它就在这里，在最终用途应用中，技术可以真正发挥作用。 “在使用中节省的重量或效率优化的 AM 设计可能比零件生产本身的排放量大很多，”Ampower 在其最新报告中说。 “但是，使用中的节省（如果有的话）在很大程度上取决于应用程序。”

除了重量更轻的设计和提高效率的零件整合之外，大多数增材制造的零件都是在当地生产的，消除了运输和相关排放，这是 AM 的另一个数据点。 还有一种新兴做法是以数字格式保存备件库存，以便根据需要按需进行 3D 打印，而不是作为存放在仓库中的物理部件。

展望未来，Ampower 表示，提高原材料生产的回收率和使用 100% 回收材料生产新的金属粉末生产技术将对进一步减少 3D 打印的二氧化碳排放量产生重大影响。