Tonery a náplne

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Modelové rady nalplni

Typ tlačiarne alebo náplne

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Typ tlačiarne alebo náplne

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Typ tlačiarne alebo náplne

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Typ tlačiarne alebo náplne

Modelová rada tlačiarne

Modelové rady nalplni

Kancelária a škola
IT a Elektronika
Akcie a zľavy

Je 3D tlač ekologická a udržateľná?

Vznik 3D tlače datujeme do druhej polovice 20. storočia, kedy sa ešte natoľko nepreberala environmentálna stránka každej technológie. Odvtedy 3D tlač nielen pokročila vo vývoji, ale dostala sa do masívnejšieho užívateľského povedomia. Stala sa populárnejšia, cenovo dostupnejšia a v neposlednom rade viac kritizovaná a sledovaná v smere k životnému prostrediu.

Posledných 10 rokov vývoj 3D tlače výrazne napreduje a domáci užívatelia si tlačia bežné predmety, ako sú figúrky, drobnosti alebo náhradné súčiastky. V odborných oblastiach sa štúdie posunuli ku konceptom tlači orgánov z buniek. Priemysel ťaží z 3D tlače častí zariadení a stavebný sektor dokonca z 3D tlače celého domu. Otázka, ktorá čoraz viac v súvislosti s 3D tlačou zaznieva je, aké sú environmentálne dôsledky tejto novej technológie tlače?

3D tlač

3D tlač je v podstate viac, ako tlač alebo určitý druh výroby. Výrobné procesy spadajú do dvoch hlavných kategórií: aditívne a subtraktívne. 3D tlač je aditívny výrobný proces, zatiaľ čo typická výroba je subtraktívny.

Aby ste tomu porozumeli, tak pri aditívnej výrobe sa produkty tvoria ukladaním po sebe nasledujúcich vrstiev daného materiálu, čím vzniká kompletný objekt, kde každá vrstva je tenkým prierezom objektu. Vrstvy sa tlačia pomocou depozície po vrstvách priamo z modelu „počítačom podporovaného dizajnu“ (CAD), čo umožňuje tvoriť fyzické objekty počítačom vygenerovanej geometrickej reprezentácie.

3D tlač sa stala komerčnou v 80. rokoch, keď Charles Hull požiadal o svoj patent „Zariadenia na výrobu trojrozmerných predmetov stereolitografiou“. Dnes sa technológia 3D tlače využíva, na výrobu šperkov, motorov, mostov, súčiastok v leteckom priemysle, potravinárskom priemysle a dokonca sa používa v medicíne na výrobu umelých srdcových púmp a umelých rohoviek. Najzvyčajnejšími materiálmi pre 3D tlač sú termoplasty, keramika, materiály na báze grafénu a kov.  Práve v tomto bode sa dostávame k životnému prostrediu a k tomu, že 3D tlač môže spôsobiť určité environmentálne problémy.

Najprv sa  pozrime na to priebeh 3D tlače. Je niekoľko spôsobov, ako sa 3D tlač vykonáva. Všetko súvisí s tým, ako sa materiál vrství na vytvorenie konečného objektu. Materiál sa zahrieva, kým nie je tekutý a potom je nanesený cez tlačovú trysku. Pomocou dát z CAD sa dizajn „rozdelí“ na 2D časti, takže dýza vie, kam má materiál smerovať a umiestňuje materiál do tenkých vrstiev. Hneď ako vrstva stuhne, proces sa opakuje, kým nevznikne konečný objekt. V závislosti od veľkosti a zložitosti objektu sa doba môže pohybovať od niekoľkých minút po hodiny až dni.

 

 zdroj: canva

3D tlač a životné prostredie

Na jednej strane je 3D tlač vynikajúci spôsob vytvárania produktov pre rôzne odvetvia, ale na druhej strane niektoré aspekty procesu 3D tlače spôsobujú vysokú spotrebu energie a môžu spôsobiť škodlivé emisie. Pár faktorov výrobného procesu môže mať vplyv na životné prostredie, ako čas potrebný na tlač objektu alebo typ použitého materiálu.

Spotreba energie počas tlače

Ak je potrebný dlhý čas tlače zvyšuje sa množstvo spotrebovanej energie. Práve kvalitnejšie výtlačky potrebujú dlhší čas. Tým vzniká veľký kompromis medzi spotrebovanou energiou a kvalitou produktu.

Spotrebu energie možno v rámci procesu tlače definovať v troch fázach

- fáza predhrievania, v ktorej sa stroj pripravuje na tlač

- vlastne tlač objektu

- proces chladenia

Možným riešením objemu energie spotrebovanej v procese tlače spočíva v použitých materiáloch. Používanie nízkoteplotných materiálov môže znížiť spotrebu energie, rovnako ako používanie zariadení, ktoré dokážu tlačiť viacero komponentov súčasne.

Emisie

Keď uvažujeme o environmentálnych problémoch, tým najväčším je vždy znečistenie. Aj keď nám tlač na prvý pohľad nepríde ako niečo, čo dokáže spôsobiť veľké znečistenie, opak je pravdou. Priemyselné znečistenie vzniká väčšinou pri výrobe a 19 % svetových emisií skleníkových plynov súvisí s priemyselnými výrobnými procesmi. 3D tlač produkuje to, čo označujeme ako prchavé organické zlúčeniny alebo VOC. Existuje niekoľko parametrov, ktoré môžu ovplyvniť emisiu VOC a to, použitie materiálu, teplota strojového zariadenia, farba vlákna, množstvo tepla použitého na konštrukčnú platňu a model tlačiarne.

Emisie VOC súvisia s tepelnou degradáciou polymérov a ďalších prísad. V prípade 3D tlačiarní je mnoho modelov založených na vytláčaní vyhrievaného termoplastu, ktoré môže byť nebezpečné pre vnútorné prostredia v dôsledku produkovaných VOC. Spolu s VOC môže 3D tlač emitovať ďalšie častice, plynný materiál a niektoré nanočastice, ktoré môžu predstavovať možné zdravotné riziká.

(NE)Udržateľnosť

Bohužiaľ, materiály potrebné na 3D tlač sú vo svojej podstate neudržateľné. Získanie nového plastu si vyžaduje výrobu ropných produktov, ako aj vysokú uhlíkovú intenzitu, aby sa skutočne vyrobil samotný plast. Riešením je, že 3D tlač by mohla využívať recyklované materiály alebo iné materiály než plast, ako je kov, čo by prispelo k udržateľnosti. 

Existujú ekologické a udržateľné výhody 3D tlače?

Napriek tomu 3D tlač prináša aj niekoľko výhod pre životné prostredie a udržateľnosť. 3D tlač a iná aditívna výroba je stále v štádiu vývoja. Práve vývoj a inovácie spôsobujú významné zmeny vo výrobných nákladoch a výrobných časoch, čo vedie k vyššej účinnosti a nižším vplyvom na životné prostredie v porovnaní so štandardnými výrobnými procesmi. 

Recyklácia jedna z ciest

Globálny odpad je na vysokej úrovni. Preto by 3D tlač mohla ponúknuť riešenie pomocou recyklovaných materiálov na tvorbu produktov. Až 95 % materiálu, ktorý sa použije pri 3D tlači môže pochádzať z recyklovaných materiálov. Keď sa plast roztopí, jeho chemické väzby sa oslabia, takže do recyklovaného materiálu je potrebné pridať kúsky nového plastu, aby sa zabezpečil pevný konečný produkt. Riešením by mohli byť recyklované materiály spolu s biopolymérmi. Polyméry na biologickej báze potrebujú nižšiu teplotu, ktorá môže znížiť množstvo energie spotrebovanej počas tlače.

Energia a účinnosť

3D tlač môže zvýšiť efektivitu výrobného procesu, ako aj čas a energiu, ktorú si vyžaduje, aby sa produkty dostali na miesto určenia. Pri použití polymérov na biologickej báze na vytváranie produktov sú polyméry zo zdrojov biologicky odbúrateľné a netoxické. Takže materiál môže byť pripravený lokálne, čím sa zníži objem a náklady na potrebnú energiu. 3D tlačiarne pre malé produkty umiestnite aj do do kancelárie, čo umožní, aby sa diely, prototypy a produkty vyrábali lokálne a nevyžadovali prepravu. Takto sa znížia dopady na životné prostredie zo štandardných spôsobov nákladnej dopravy. Ďalším faktorom je 3D tlač malých sérií namiesto štandardných metód, ktoré hromadne vyrábajú a vyžadujú sklady produktov, ktoré tiež spotrebujú na chod energiu.

Ekologické alternatívy

Alternatívne materiály pre 3D tlač sú vzácne aj keď existuje síce možnosť tlačiť pomocou rastlinných materiálov. Bežný „ekologický“ materiál používaný na jednorazové predmety, ako sú slamky, sa stáva voľbou aj pre 3D tlačiarne. Plasty môžu byť vyrobené z rias, čo by mohlo vyriešiť časť problému znečistenia plastmi. Z rias možno vyrobiť bioplast , čo je plast vyrobený buď čiastočne alebo úplne z biomasy alebo obnoviteľných zdrojov, najčastejšie potravinárskych plodín. Zaujímavé sú pre rovnakú funkčnosť ako bežné plastové materiály na ropnej báze.

Mikroriasy dokážu rásť na organickom odpade a z nich robí dobrého kandidáta, ako zdroj biomasy. Ak vidíme, že ich máme veľa, mohli by sme to využiť, pretože mikroriasy požierajú odpadové materiály a premieňajú ich na stavebné materiály. To zároveň poskytuje materiály na výrobu a znižuje uhlík v atmosfére, pretože riasy na rast využívajú CO2.

Ak sa pri 3D tlači zváži efektívnosť a používanie recyklovaných materiálov, môže mať 3D tlač niekoľko pozitívnych vplyvov na životné prostredie. V niektorých prípadoch to môže byť zníženie emisií uhlíka, poskytovanie nových technológií na monitorovanie životného prostredia, ako aj poskytovanie materiálov pre alternatívne zdroje energie.

Ako na emisie uhlíka

Znížené emisie uhlíka sú spôsobené schopnosťou 3D tlače vyrábať s vyššou úrovňou účinnosti vo výrobnom a hlavne dopravnom procese. Všetky produkty môžu byť vyrobené z digitálnych súborov, namiesto toho, aby ste sa spoliehali na prepravu.

Nové technológie pre monitorovanie životného prostredia

3D tlač môže prispieť dielmi na prístroje používané na monitorovanie kvality ovzdušia. Ďalší prínos je viditeľný v 3D tlači na vytvorenie filtrov a práčok na odstránenie znečistenia spôsobeného priemyslom.

Alternatívne zdroje energie

Ďalším sektorom pre aplikovateľnosť 3D tlače je obnoviteľná energia. Časti palivových článkov, veterných turbín a solárnych článkov boli testované pomocou 3D tlačených komponentov. 3D tlač vytvorila trojrozmerné fotovoltaické články a bolo dokázané, že získavajú vyššiu hustotu energie ako štandardné ploché, stacionárne solárne panely. Veterné turbíny majú 3D tlačené lopatky v tvare listov rastlín, ktoré znížili namáhanie lopatiek vetrom, a jedinečná geometria bola realizovateľná vďaka procesu 3D tlače. 3D tlač ponúka výhody v rýchlosti, nákladoch a schopnosti vytvárať malé zložité tvary a návrhy, ktoré možno použiť na rôzne účely vrátane výroby energie.

V súčasnosti je stav taký, že výrobné odvetia a rovnako aj 3D tlač majú veľké rezervy v ekológii. 3D technológia využíva väčšie množstvo energie, ako frézy, sústruhy a vŕtačky. V konečnom dôsledku sa to prejavuje tak, že výroba predmetu s rovnakou hmotnosťou spotrebuje pri 3D tlači 50 až 100-krát viac elektrickej energie, ako štandardné stroje. To znamená aj viac emisií. Ďalej je tu veľká závislosť od plastových materiálov a plasty nie sú ekologickým materiálom. Priemyselné 3D tlačiarne produkujú veľké množstvo plastových vedľajších produktov, ktoré zanechávajú a nemožno ich znova plnohodnotne použiť. K tomu môžeme prirátať ešte výpary zo sekundárnej tlače zo zahriateho plastu, čo sú toxické vedľajšie produkty. 3D tlač má množstvo prínosov a dokáže ponúknuť krátkodobé udržateľné riešenia, ale v environmentálnom smere má stále čo doháňať v oblasti zníženia dopadu na životné prostredie. Inováciami v oblasti využívania obnoviteľných zdrojov energie, elimináciou odpadu a materiálmi, ktoré budú šetrnejšie k životnému odpadu môže časom dosiahnuť lepšiu až úplnú udržateľnosť.