L'impression 3D est-elle la solution de fabrication durable ?

L'impression 3D, ou fabrication additive (FA) comme on l'appelle dans les applications industrielles, prend pied dans les usines et les ateliers à travers le pays. Par rapport à la fabrication traditionnelle, elle peut être plus rapide, moins chère et plus flexible, mais dans quelle mesure est-elle durable ? Peut-il aider des entreprises comme GE, Siemens et Volkswagen - des entreprises qui ont toutes deux adopté la FA et se sont engagées à réduire leur empreinte carbone - à atteindre leurs objectifs de durabilité ?

Un nouvel outil sorti cette semaine de Ampower, un groupe de réflexion et de conseil sur la fabrication additive basé dans l'UE, est conçu pour aider les entreprises à mesurer la consommation d'énergie et les émissions de CO2 de l'impression 3D métallique.

Le nouveau calculateur de durabilité de la société est un outil permettant aux fabricants de saisir et de comparer divers choix de matériaux métalliques et combinaisons de technologies AM afin de déterminer les émissions de CO2 qui en résultent. Les options de personnalisation et les remplacements peuvent tenir compte des choix effectués tout au long d'une chaîne de processus distribuée à l'échelle mondiale.

"Il n'y a pas de réponse générale à la technologie de fabrication qui a la plus faible empreinte carbone", déclare Ampower dans son nouveau rapport. Durabilité de la fabrication additive métallique, car l'empreinte globale est fortement influencée par le type de métal et la géométrie de la pièce. Cependant, en comparant deux pièces similaires : 1,000 1,000 supports conçus pour être usinés contre 3 2 supports similaires conçus pour être imprimés en 2D, le calculateur a constaté que le moulage au sable avait les émissions de COXNUMX les plus faibles lorsque les pièces sont fabriquées en aluminium. Mais changez de matériau et l'équation change. Les mêmes supports traditionnellement fraisés en titane entraînent des niveaux de COXNUMX deux fois plus élevés que les technologies AM, telles que fusion laser sur lit de poudre ainsi que jet de liant.

La comparaison de la durabilité de la FA et de la fabrication traditionnelle ne s'arrête pas à la fabrication de la pièce, affirment de nombreux acteurs de l'industrie de l'impression 3D. Il y a un effet d'entraînement avec les pièces fabriquées additives qui permettent la conservation tout au long de la chaîne de valeur. Considérez les supports mentionnés ci-dessus, qui sont utilisés pour les applications aérospatiales.

Dans le cas des pièces d'avion, le poids est souvent directement lié à la consommation de carburant et, par conséquent, aux émissions de CO2. La technologie d'impression 3D peut créer des formes impossibles avec d'autres technologies permettant des pièces qui utilisent moins de matériau et pèsent moins mais sont de résistance égale. L'exemple de support d'AMpower conçu pour AM illustré ci-dessous utilise moins de matériau que la version fabriquée de manière conventionnelle.

« Nous espérons que les entreprises utiliseront cet outil pour optimiser leurs processus et leurs pièces vers une faible empreinte carbone », déclare Matthias Schmidt-Lehr, associé directeur d'Ampower. "En outre, cela devrait clarifier la question, où la fabrication additive peut contribuer à une empreinte réduite et où les technologies traditionnelles sont plus efficaces."

Selon Ampower, une économie de poids de 1 kg dans un avion se traduit par une économie annuelle de 2,500 20 litres de kérosène, et, en supposant une durée de vie de 126,000 ans d'un avion, cela se traduit par des économies allant jusqu'à 2 XNUMX kg de COXNUMX. "Des économies similaires peuvent être réalisées pour de nombreuses autres applications, telles que les moteurs, les pompes ou les turbines, où la réduction de poids ou l'augmentation des performances ont un impact important sur les émissions en cours d'utilisation", déclare Schmidt-Lehr.

Lors de l'évaluation de la fabrication additive comme une victoire durable pour la fabrication, c'est ici, dans les applications d'utilisation finale, que la technologie peut vraiment briller. "Les économies en cours d'utilisation de conceptions AM optimisées en termes de poids ou d'efficacité peuvent être des multitudes plus importantes que les émissions de la production de pièces elle-même", déclare Ampower dans son dernier rapport. "Cependant, les économies d'utilisation, le cas échéant, dépendent fortement de l'application."

En plus de leur conception plus légère et de la consolidation des pièces, ce qui augmente l'efficacité, le fait que la plupart des pièces fabriquées de manière additive sont produites localement, éliminant l'expédition et les émissions associées, est un autre point de données en faveur d'AM. Il existe également une pratique émergente consistant à conserver des inventaires de pièces de rechange au format numérique prêts à être imprimés en 3D à la demande, au lieu de pièces physiques stockées dans des entrepôts.

Pour l'avenir, Ampower affirme que l'augmentation des taux de recyclage dans la production de matières premières et les nouvelles technologies de production de poudre métallique à partir de matériaux 100 % recyclés auront un impact significatif sur la réduction encore plus importante de l'empreinte carbone de l'impression 3D.