A impressão 3D é a solução de fabricação sustentável?

A impressão 3D, ou manufatura aditiva (AM), como é chamada em aplicações industriais, está ganhando espaço em fábricas e chão de fábrica em todo o país. Comparado à fabricação tradicional, pode ser mais rápido, mais barato e mais flexível, mas quão sustentável é? Pode ajudar empresas como GE, Siemens e Volkswagen – empresas que adotaram a AM e se comprometeram a reduzir sua pegada de carbono – a atingir suas metas de sustentabilidade?

Uma nova ferramenta lançada esta semana a partir de Poder, um think tank e consultoria de manufatura aditiva com sede na UE, foi projetado para ajudar as empresas a medir o consumo de energia e a emissão de CO2 da impressão 3D de metal.

A nova Calculadora de Sustentabilidade da empresa é uma ferramenta para os fabricantes inserirem e compararem várias opções de materiais metálicos e combinações de tecnologia AM para determinar as emissões de CO2 resultantes. As opções e substituições de personalização podem levar em conta as escolhas feitas em uma cadeia de processos distribuída globalmente.

“Não há uma resposta geral para qual tecnologia de fabricação tem a menor pegada de carbono”, diz a Ampower em seu novo relatório Sustentabilidade da Manufatura Aditiva de Metal, uma vez que a pegada geral é fortemente influenciada pelo tipo de metal e pela geometria da peça. No entanto, ao comparar duas peças semelhantes: 1,000 suportes projetados para serem fresados ​​versus 1,000 suportes semelhantes projetados para serem impressos em 3D, a calculadora descobriu que a fundição em areia teve as menores emissões de CO2 quando as peças são feitas em alumínio. Mas mude o material e a equação muda. Os mesmos braquetes tradicionalmente fresados ​​em titânio resultam em níveis de CO2 duas vezes maiores que as tecnologias AM, como fusão de leito de pó a laser e jateamento de ligante.

Comparar a sustentabilidade da AM e a fabricação tradicional não termina quando a peça é fabricada, argumentam muitos na indústria de impressão 3D. Há um efeito indireto com peças fabricadas com aditivos que permitem a conservação ao longo da cadeia de valor. Considere os suportes mencionados acima, que são usados ​​para aplicações aeroespaciais.

Com peças de aeronaves, o peso está muitas vezes ligado diretamente ao consumo de combustível e, portanto, às emissões de CO2. A tecnologia de impressão 3D pode criar formas que não são possíveis com outras tecnologias, permitindo peças que usam menos material e pesam menos, mas são iguais em força. O suporte de exemplo da AMpower projetado para AM na foto abaixo usa menos material do que a versão fabricada convencionalmente.

“Esperamos que as empresas usem a ferramenta para otimizar seus processos e peças para uma pegada de carbono baixa”, diz Matthias Schmidt-Lehr, sócio-gerente da Ampower. “Além disso, deve trazer clareza sobre a questão, onde a manufatura aditiva pode contribuir para uma pegada menor e onde as tecnologias tradicionais são mais eficientes.”

De acordo com a Ampower, uma economia de peso de 1 kg em um avião se traduz em uma economia anual de 2,500 litros de querosene e, assumindo uma vida útil de 20 anos de uma aeronave, isso resulta em uma economia de até 126,000 kg de CO2. “Economias semelhantes podem ser feitas para muitas outras aplicações, como motores, bombas ou turbinas, onde a redução de peso ou o aumento de desempenho têm um grande impacto na emissão em uso”, diz Schmidt-Lehr.

Ao avaliar a manufatura aditiva como uma vitória sustentável para a manufatura, é aqui, nas aplicações de uso final, que a tecnologia pode realmente brilhar. “A economia em uso de peso ou projetos de AM otimizados para eficiência podem ser muito maiores do que a emissão da própria produção de peças”, diz a Ampower em seu último relatório. “No entanto, a economia em uso, se houver, depende fortemente do aplicativo.”

Além de seu design mais leve e consolidação de peças, o que aumenta a eficiência, o fato de que a maioria das peças fabricadas com aditivos são produzidos localmente, eliminando o transporte e as emissões associadas, é outro ponto de dados a favor da AM. Há também a prática emergente de manter estoques de peças de reposição em formato digital prontos para serem impressos em 3D sob demanda, conforme necessário, em vez de peças físicas em depósitos.

Olhando para o futuro, a Ampower diz que o aumento das taxas de reciclagem na produção de matérias-primas e novas tecnologias de produção de pó metálico a partir de material 100% reciclado terão um impacto significativo na redução ainda mais da pegada de CO3 da impressão 2D.