Additive manufacturing, ook wel 3D-printen genoemd, is een productietechniek waarbij meestal kunststoffen worden gecombineerd met metaalpoeders. Van meubels tot menselijke lichaamsdelen, alle 3D-printprojecten beginnen als een grafisch ontwerp en worden een solide product. Ondanks de milieuproblemen van 3D-printen, zoals hun buitensporige energieverbruik en de giftige bijproducten die ze produceren, vinden bedrijven een balans met nieuwe technologie en milieuvriendelijke materialen.

Duurzaamheidsdoelen voor 3D-printen

Nu additieve fabricage (AM) steeds populairder wordt, onderzoeken bedrijven hun productiemethoden opnieuw om erachter te komen hoe ze duurzamere materialen kunnen gebruiken en toch kostenbesparingen en efficiëntie kunnen behouden. Als reactie op milieuregelgeving hebben bedrijven nu duurzaamheidsdoelen om hun inspanningen te sturen:

• Houd een circulaire economie in stand, zodat materialen en producten zo vaak mogelijk kunnen worden hergebruikt.
• Beëindig de cyclus van plastic afval en afval dat op stortplaatsen, oceanen en verbrandingsovens terechtkomt.
• Verminder de uitstoot van kooldioxide door het transport van materialen te minimaliseren.

Deze toewijding aan milieuvriendelijke praktijken heeft geleid tot succesvolle, haalbare oplossingen. Hier zijn manieren waarop AM-bedrijven bijdragen aan duurzaamheidsinspanningen.

1. Plastic afval verminderen

Helaas komt het merendeel van de plastic producten over de hele wereld in onze oceanen terecht. Een manier om deze vervuiling tegen te gaan is het verminderen van plastic afval. Dankzij de laag-voor-laag applicatiemethode voor 3D-printen wordt er slechts een minimale hoeveelheid materiaal gebruikt en is er geen trimmen nodig. In tegenstelling tot de subtractieve bewerkingsmethoden, laat 3D-printen holle ruimtes in het midden achter of ontwerpen waar geen materialen hoeven te worden verwijderd of verspild. Daardoor wordt er minder plastic verbruikt en wordt er minder schroot weggegooid.

2. Biologisch afbreekbare materialen gebruiken

Biobased grondstoffen worden nu gebruikt in 3D-printprocessen. Een veel voorkomende stof is een biologisch afbreekbaar plantaardig polymeer genaamd PLA, dat vaak wordt gemaakt van maïs, maar ook hout, soja, zeewier of algen kan bevatten. Recente ontwikkelingen in polymeren op waterbasis van MIT's Mediated Matter Group bevatten andere natuurlijke ingrediënten zoals cellulose en calciumcarbonaat.

Een ander bedrijf dat producten maakt met biologisch afbreekbare materialen is het in India gevestigde Spectalite. De biocompoundmaterialen van Spectalite combineren landbouwafval en hernieuwbare bronnen voor productie en bedienen een verscheidenheid aan industrieën, van verpakkingen tot auto's, materiaalverwerking, huishoudelijke artikelen en meubels.

3. Plastic recyclen

Een andere mogelijkheid om duurzaamheid in AM te bevorderen is het recyclen van weggegooide plastic voorwerpen of het hergebruiken van plastic afval van fabrieken. Een manier om dit te doen is om nieuwe polymeerfilamenten te maken, die zelfs sterker zijn dan de originele polymeervezels. Momenteel zijn er machines die gereinigde en versnipperde thermoplasten hergebruiken. Vervolgens gaan de kleine stukjes door een extruder, waardoor nieuwe gerecyclede filamenten ontstaan.

Als u bijvoorbeeld naar Thessaloniki (Griekenland) reist, kunt u overal in de gemeenschap 3D-geprint tuinmeubilair vinden. In samenwerking met het Zero Waste Lab van de stad startte de onderzoeks- en ontwerpgroep The New Raw een kunststofrecyclingproject. Ze moedigden burgers aan om hun plastic items in te leveren voor recycling, en vervolgens produceerde het lab de 3D-geprinte meubels van het ingezamelde plastic. Naast de meubels van Thessaloniki heeft The New Raw ook gerecycled plastic gebruikt om schelpen en servies te maken.

4. Emissies verminderen

Vaak moeten producten naar andere faciliteiten worden verscheept voor verpakking of andere eindtoepassingen. Als fabrikanten een productieproces in één faciliteit kunnen voltooien, vermindert dat de behoefte aan transport van materialen - minder ritten per vrachtwagen of vliegtuig, lagere uitlaatemissies en de CO2-voetafdruk. Bovendien maakt toegang op afstand het gemakkelijker om 3D-ontwerpen via e-mail te verzenden, waardoor reizen over de weg overbodig wordt.

Bouwonderzoekers hebben cement als schadelijk voor het milieu beschouwd, daarbij verwijzend naar de schadelijke uitstoot van kooldioxide. Als alternatief voor cement produceert een Portugees bedrijf genaamd eCO2Blocks koolstofnegatieve bestratingsblokken. In plaats van natuurlijke hulpbronnen te gebruiken, gebruikt eCO2Blocks een combinatie van niet-drinkbaar water, koolstofdioxide-absorptietechnologie en industrieel afval.

5. Het ecosysteem behouden

Als gevolg van de opwarming van de aarde verslechteren natuurlijke koraalriffen over de hele wereld. Met behulp van 3D-printen kunnen onderzoekers in Frankrijk en Australië plastic riffen maken. De kunstmatige riffen worden naast het natuurlijke rif geïnstalleerd, wat de hergroei van koraal en het herstel van de natuurlijke bewoners van het rif stimuleert.

Recycling voor AM heeft ook geholpen om plastic afval in de oceaan te elimineren. De New Raw verzamelt bijvoorbeeld verlaten visnetten die aquatische soorten vangen en doden. De netten worden vervolgens gerecycled om nieuwe 3D-geprinte plastic producten te maken.

Conclusie

Experts voorspellen dat 3D-printen, ook wel bekend als additive manufacturing-technologie, zal evolueren en uiteindelijk traditionele materiaalverwerkingstools zal vervoegen of vervangen. Ondertussen vinden onderzoekers meer oplossingen om 3D-printen een economische en duurzame procedure te maken. Omdat materiaalproductiemethoden verschuiven met de drie V's in gedachten - verminderen, hergebruiken, recyclen - kunnen bedrijven voldoen aan de milieuregelgeving en hoogwaardige, milieuvriendelijke producten leveren.