Ai Argraffu 3D yw'r Ateb Gweithgynhyrchu Cynaliadwy?

Mae argraffu 3D, neu weithgynhyrchu ychwanegion (AM) fel y'i gelwir mewn cymwysiadau diwydiannol, yn ennill troedle mewn ffatrïoedd a lloriau siopau ledled y wlad. O'i gymharu â gweithgynhyrchu traddodiadol, gall fod yn gyflymach, yn rhatach, ac yn fwy hyblyg, ond pa mor gynaliadwy ydyw? A all helpu cwmnïau fel GE, Siemens, a Volkswagen—cwmnïau sydd wedi mabwysiadu AC ac wedi addo lleihau eu hôl troed carbon—i gyflawni eu nodau cynaliadwyedd?

Offeryn newydd allan yr wythnos hon o Ampower, melin drafod gweithgynhyrchu ychwanegion yn yr UE ac ymgynghoriaeth, wedi'i gynllunio i helpu cwmnïau i fesur y defnydd o ynni ac allyriadau CO2 o argraffu 3D metel.

Mae Cyfrifiannell Cynaliadwyedd newydd y cwmni yn offeryn i weithgynhyrchwyr fewnbynnu a chymharu gwahanol ddewisiadau deunydd metel a chyfuniadau technoleg AM i bennu'r allyriadau CO2 sy'n deillio o hynny. Gall opsiynau addasu a diystyru gyfrif am ddewisiadau a wneir trwy gydol cadwyn broses a ddosberthir yn fyd-eang.

“Nid oes ateb cyffredinol i ba dechnoleg gweithgynhyrchu sydd â’r ôl troed carbon isaf,” meddai Ampower yn ei adroddiad newydd Cynaliadwyedd Gweithgynhyrchu Ychwanegion Metel, gan fod yr ôl troed cyffredinol yn cael ei ddylanwadu'n fawr gan y math o fetel a'r geometreg rhan. Fodd bynnag, wrth gymharu dwy ran debyg: 1,000 o fracedi wedi'u cynllunio i'w melino yn erbyn 1,000 o fracedi tebyg a gynlluniwyd i'w hargraffu'n 3D, canfu'r cyfrifiannell mai castio tywod oedd â'r allyriadau CO2 isaf pan wneir y rhannau mewn alwminiwm. Ond newidiwch y deunydd, ac mae'r hafaliad yn newid. Mae'r un cromfachau sy'n cael eu melino'n draddodiadol mewn titaniwm yn arwain at lefelau CO2 ddwywaith mor uchel â thechnolegau AM, megis ymasiad gwely powdr laser ac rhwymwr jetio.

Nid yw cymharu cynaliadwyedd AM a gweithgynhyrchu traddodiadol yn dod i ben pan fydd y rhan yn cael ei gynhyrchu, mae llawer yn y diwydiant argraffu 3D yn dadlau. Mae yna sgil-effaith gyda rhannau gweithgynhyrchu ychwanegion sy'n galluogi cadwraeth ymhell i lawr y gadwyn werth. Ystyriwch y cromfachau a grybwyllir uchod, a ddefnyddir ar gyfer cymwysiadau awyrofod.

Gyda rhannau awyrennau, mae'r pwysau yn aml yn gysylltiedig yn uniongyrchol â'r defnydd o danwydd ac, felly, allyriadau CO2. Gall technoleg argraffu 3D greu siapiau nad ydynt yn bosibl gyda thechnoleg arall yn galluogi rhannau sy'n defnyddio llai o ddeunydd ac yn pwyso llai ond sy'n gyfartal o ran cryfder. Mae braced enghreifftiol AMpower a ddyluniwyd ar gyfer AM yn y llun isod yn defnyddio llai o ddeunydd na'r fersiwn a weithgynhyrchir yn gonfensiynol.

“Rydym yn gobeithio y bydd cwmnïau’n defnyddio’r offeryn i wneud y gorau o’u prosesau a’u rhannau tuag at ôl troed carbon isel,” meddai Matthias Schmidt-Lehr, partner rheoli Ampower. “Hefyd, dylai ddod ag eglurder ynghylch y cwestiwn, lle gall gweithgynhyrchu ychwanegion gyfrannu at ôl troed is, a lle mae technolegau traddodiadol yn fwy effeithlon.”

Yn ôl Ampower, mae arbediad pwysau 1-kg mewn awyren yn golygu arbediad blynyddol o 2,500 litr o cerosin, a chan dybio bod awyren yn para am 20 mlynedd, mae hyn yn arwain at arbedion o hyd at 126,000 kg o CO2. “Gellir gwneud arbedion tebyg ar gyfer llawer o gymwysiadau eraill, megis injans, pympiau neu dyrbinau, lle mae lleihau pwysau neu gynnydd mewn perfformiad yn cael effaith fawr ar allyriadau mewn defnydd,” meddai Schmidt-Lehr.

Wrth asesu gweithgynhyrchu ychwanegion fel buddugoliaeth gynaliadwy ar gyfer gweithgynhyrchu, mae yma, yn y cymwysiadau defnydd terfynol, lle gall y dechnoleg ddisgleirio mewn gwirionedd. “Gall arbedion pwysau neu effeithlonrwydd wrth ddefnyddio dyluniadau AM wedi’u optimeiddio fod yn llawer mwy na’r allyriadau o ran-gynhyrchu ei hun,” meddai Ampower yn ei adroddiad diweddaraf. “Fodd bynnag, mae arbedion mewn defnydd, os oes rhai yn bodoli, yn ddibynnol iawn ar y cais.”

Yn ogystal â'u dyluniad pwysau ysgafnach a'u cydgrynhoi rhan, sy'n cynyddu effeithlonrwydd, mae'r ffaith bod y rhan fwyaf o'r rhannau a weithgynhyrchir yn ychwanegyn yn cael eu cynhyrchu'n lleol, gan ddileu llongau a'r allyriadau cysylltiedig, yn bwynt data arall o blaid AC. Mae yna hefyd yr arfer sy'n dod i'r amlwg o gadw stocrestrau rhannau sbâr mewn fformat digidol yn barod i'w hargraffu 3D ar-alw yn ôl yr angen, yn lle fel rhannau ffisegol yn eistedd mewn warysau.

Wrth edrych ymlaen, dywed Ampower y bydd cyfraddau ailgylchu cynyddol mewn cynhyrchu deunydd crai a thechnolegau cynhyrchu powdr metel newydd o ddeunydd wedi'i ailgylchu 100% yn cael effaith sylweddol ar leihau ôl troed CO3 argraffu 2D hyd yn oed ymhellach.