Hoe 3D-printen Duurzame, Eco-vriendelijke Productie Drijft

Naarmate we een meer eco-bewuste era van productie betreden, zijn er talloze zorgen dat nieuwe technologieën ons misschien achteruit laten gaan. De kritiek op 3D-printen richt zich vaak op het overvloedige gebruik van kunststoffen en het energieverbruik, en soms zijn deze argumenten terecht. Echter, spelers in de industrie doen hun uiterste best om geldige oplossingen te vinden die dergelijke bezwaar uit de wereld kunnen helpen. Veel ontwerpers kijken naar nieuwe technologieën, materialen en aanpassingen in de toeleveringsketen om 3D-printen duurzamer en milieuvriendelijker te maken. Hier zijn enkele van de grootste manieren waarop:

Filamentrecycling

Recyclen van filament is niet alleen beter voor het milieu, het is ook een goede praktijk om in uw eigen werkplaats of bedrijf te hanteren. Of het nu mislukte prints, mislukte klussen of rommel in uw werkruimte is, het recyclen van oude prints of items kan nuttig zijn. Sommige bedrijven vullen deze specifieke marktkloof al met handige items zoals filamentrecycling-kits, terwijl anderen de ploeg nog hoger leggen en industriële kunststoffen op een veel grotere schaal reinigen.

Aan de ambitieuzere kant opten bedrijven zoals Clean Currents voor speciale 3D-printers die volledig compatibel zijn met oceaanplastic, zodat gebruikers het milieu kunnen helpen schoonmaken terwijl ze hun items printen. Andere bedrijven zoals Trimatis LLC zetten plastic afval om in filament. Dit is zo een belovende mogelijkheid dat zelfs het Amerikaanse leger kijkt naar 3D-printen met gerecycled plastic uit verouderde onderdelen om zowel transportkosten te besparen als efficiënter te zijn.

Op dezelfde manier leveren bedrijven zoals 3devo filamentschredders en spoeltechnologie zodat gebruikers hun oude kunststoffen kunnen hergebruiken in plaats van ze weg te gooien. Gebruikers die pellets maken van oude kunststoffen hebben een nog makkelijkere klus.

Echter, er is meer dan alleen recycleerbare filaments en pellets op het materialenfront.

Duurzame Materialen & Constructie

Terwijl PLA (een van de meest gebruikte materialen in 3D-printen) biologisch afbreekbaar is, zijn niet alle andere additieve productie-thermoplasten dat. Maar waarom zouden we filaments van niet-biologisch afbreekbare kunststoffen überhaupt hebben? Er zijn meerdere opties die onderzoekers hebben bedacht die deze milieuvriendelijke opties volledig vermijden en toch nieuwe materiaaleigenschappen bieden.

Nieuwe technologieën maken een scala aan materialen beschikbaar voor 3D-printen voor unieke doeleinden. Een dergelijk materiaal is MIT's antibacteriële 3D-geprinte cellulosefilament. Het kan potentiëel een krachtpatser worden voor medische toepassingen, waardoor het gemakkelijk wordt om FDA-goedgekeurde materialen te maken die zonder grote zorgen over duurzame afvalverwerking kunnen worden afgekeurd. Het is ook vrij bestand in mechanische zin en goedkoop te produceren.

Een andere potentiële technologie die de moeite waard is om te noemen is die van bioplastische hennpfilamenten die bedrijven ontwikkelen. 3D4MAKERS is een bedrijf dat zo'n filament produceert, met een redelijk goede laagadhensie.

Zelfs naast filaments zijn er een aantal veelbelovende materialen in de wereld van 3D-geprinte constructies die zeer aantrekkelijke opties kunnen bieden voor potentiële architectuurprojecten. Verschillende projecten zoeken naar duurzame manieren om beton te produceren, een product waarvan de productie leidt tot een groot deel van de broeikasgasuitstoot (de cementsector is de derde grootste industriële energieverbruiker en de tweede grootste industriële CO2-uitstoter wereldwijd). Daarom hebben bedrijven zoals FICEP S3 systemen ontwikkeld die afvalproducten van 3D-printen en nabewerking in processen zoals MJF en SLS hergebruiken, wat resulteert in een nieuwe hybride beton. Project BCN probeert dus afval om te zetten in een duurzamere vorm van gemengde beton die minder van de hoofdpijn van traditionele productiematerialen kan bieden.

Op dezelfde manier worden organische verbindingen gebruikt voor 3D-printen van huizen. Deze verbindingen zijn niet alleen een eco-vriendelijke curiositeit, sommige bieden oplossingen die het mogelijk maken om structuren snel te printen. De Estonese Universiteit voor Levenswetenschappen en de Universiteit van Tartu hebben geëxperimenteerd met veen, een natuurlijk materiaal dat ontstaat uit afstervende vegetatie in moerassen en andere natte gebieden. Als een van de meest efficiënte koolstofsinks op de planeet, kan het koolstofverbindingen opslaan wat het bijzonder nuttig maakt in dit opzicht. Het is al meer dan een eeuw een belangrijke brandstofbron in bepaalde delen van de wetenschap en onderzoekers hebben een manier gevonden om het om te zetten in een organische bron voor huisvesting die daadwerkelijk milieu-inspanningen ondersteunt in plaats van ze te hinderen. Zo'n proces maakt ook gebruik van afval, wat helpt bij recycling.

Andere onderzoekers werken met aarde 3D-printen, zoals het project voor het transformeren van lunaire regoliet. Deze experimenten brengen ons dichterbij het gebruik van alternatieve materialen die meer voorhanden zijn terwijl oude elementen gerecycled worden om nieuwe constructies te creëren.

Zonne-energie 3D-printsystemen

3D-printers gaan veel energie verbruiken naarmate ze gangbaarder worden in bredere industrieën. Dit betekent echter niet dat die energie uit traditionele bronnen moet komen. Zonne-energie is nog steeds in volle ontwikkeling, maar vertegenwoordigt de heilige graal van alternatieve energie, en veel bedrijven grijpen dit aan door zowel zonnepanelen te ontwikkelen met 3D-printers als direct zonne-energie te benutten voor additieve productieapparaten.

3D-geprinte zonnepanelen bieden enkele duidelijke voordelen. Ze kunnen lichter, goedkoper zijn en in bepaalde gevallen levert het printen ervan veel minder afval op. Methodes zoals MJF worden al een tijdje gebruikt voor 3D-printen van zonnestelsels. Nano Dimension is hierbij bijzonder opvallend, door samen te werken met start-ups in Israël om dergelijke duurzame energietoplossingen te produceren. Sommige bedrijven ontwikkelen zelfs flexibele zonnepanelen, een perspectief dat niet mogelijk zou zijn met traditionele productie.

3D-printen helpt ook de efficiëntie van zonnepanelen te verbeteren. T3DP is bijvoorbeeld een 3D-onderzoeksproject dat in 2013 begon onder leiding van Daniel Clark. Het doel is om een gepatenteerde volumetrische 3D-printtechniek te gebruiken om de conversie-efficiëntie van huidige zonnepanelen te verdubbelen. In essentie probeert T3DP een 3D-geprinte zonnecel te creëren die betaalbaar en haalbaar is. Hun werk gebruikt eerdere onderzoeken naar het chemische verbinding perovskietmaterialen voor zonnecellen, die veel sterkere en stabiele materialen voor het bouwen van zonnecellen kunnen leveren.

Aan de andere kant hebben sommige bedrijven 3D-printers ontwikkeld die op zonne-energie draaien. Dergelijke concepten zijn al lange tijd beschikbaar als open-source technologieën. Naast hun milieuvordelen zijn dergelijke printers een nuttig perspectief omdat ze printen in afgelegen gebieden mogelijk maken. Dit was de drijfveer achter re:3D's werk met de Gigabot, een off-the-grid 3D-printapparaat dat additieve productie potentiëel naar gebieden zonder elektriciteit kan brengen door de kracht van de zon te benutten.