«Если бы 3DP можно было применить к большим объемам производства потребительских товаров или производства автомобилей, он содержал бы (теоретический) потенциал для полного отделения энергии и выбросов CO2 от экономической деятельности». - Мальте Геблер, Антон Дж. М. Шут Уитеркамп, Синди Виссер, 2014 г., Глобальная перспектива устойчивого развития технологий 3D-печати. Доступно в: Science Direct.
Европейская энергетическая академия
выдвинул на первый план исследование, проведенное в тезисах, которые изучают глобальный экологический потенциал 3D-печати. Прямо цитируя статью трех ученых из Центра наук об энергетике и окружающей среде Гронингенского университета в Ниенборге, которая первоначально появилась в Energy Policy, том 74, ноябрь 2014 г., страницы 158-167, статью Арьяна Шипперса в Energy Academy: Энергетическое воздействие 3D-печати» заключает, что, учитывая преимущества устойчивого развития технологий аддитивного производства: «Поэтому важно определить возможности и разработать стратегии для применения 3D-печати в более широком диапазоне производственных процессов и рынков. Только тогда 3D-печать окажет существенное общее влияние на потребление энергии и выбросы и изменит правила игры, как говорит Ван Вейк».
Эта статья не является спойлером к исследованиям и расчетам, поэтому большая часть информации, полученной при покупке статьи, не будет освещена. Статья начинается с повторения взаимосвязи между промышленным метаболизмом, созданием богатства и взаимодействием с биосферой. Промышленный метаболизм - преобразование материи, энергии и труда в товары, услуги и побочные продукты, отходы и выбросы - создает около 22% общего потребления энергии и пятую часть выбросов углекислого газа. Таким образом, эффективность использования энергии в промышленности неразрывно связана с устойчивостью биосферы, а более эффективные методы производства за счет снижения интенсивности затрат и производства на единицу экономики - валового внутреннего продукта (ВВП) - уменьшат изменение климата, истощение природных ресурсов Земли и прямые и побочные нарушения экологических систем. Это основа количественного исследования устойчивости в соответствии с «тремя измерениями устойчивости» «экономики, окружающей среды и общества», основанного на докладе Всемирной комиссии по окружающей среде и развитию «Наше общее будущее» (1987 г.), одном из первых исследований Организации Объединенных Наций. документы по устойчивому развитию.
Авторы Геблер, Шут Уитеркамп и Виссер рассматривают 3D-печать в контексте Третьей промышленной революции (TIR), которая рассматривается через призму определения Рифкина «Третья промышленная революция - как боковая сила преобразует энергию»., «Экономика и мир» (2011 г.) как «эпоху экономики, основанной на возобновляемых источниках энергии, которая делится своей информацией в Интернете.«С точки зрения экономической ценности 3D-печати в документе упоминается потенциал мирового рынка 3DP к 2025 году согласно прогнозу известного глобального института McKinsey на 2013 год в размере 230-550 миллиардов долларов США, который классифицируется как: 100-300 миллиардов долларов США для прямого производства продукции; 100-200 миллиардов долларов на медицинские компоненты и транспорт; 30-50 миллиардов долларов на производство инструментов и форм.
Глобальная перспектива устойчивого развития технологий 3D-печати связывает технологические узкие места, такие как скорость производства и ассортимент материалов, как сущность ограничения технологий 3D-печати для основных применений в небольших объемах производства, индивидуальных продуктах и высокопроизводительных продуктах. ценные продукты. В исследовании подчеркивается потенциал 3D-печати за пределами этих областей, поскольку «3DP можно применять на различных производственных рынках. Это позволяет потенциально заменить традиционные процессы». Следует отметить замену, а не увеличение. Комбинация аддитивных и субстрактивных производственных процессов представляет собой дополнительный набор переменных, стирающих границы. Отдельные машины, которые, наряду с другими, охватывают аддитивные и вычитательные процессы.
Исчисление, используемое для оценки потенциального положительного эффекта 3D-печати с точки зрения затрат, энергии и выбросов углекислого газа, выглядит следующим образом:
Формальный подход в диссертации рассматривает набор областей, относящихся к каждому из пяти определенных основных рынков 3D-печати - потребительские товары, аэрокосмическое производство, производство автомобилей, медицинские компоненты и инструменты - по всему миру. четыре сценария проекций. Переменными в этих сценариях являются приблизительный рыночный потенциал низкого или высокого уровня, а также низкая или высокая интенсивность процессов. Интенсивность процесса представляет собой изменение затрат, энергии и выбросов углекислого газа. Сценарий 1 - низкий рыночный потенциал и низкая интенсивность процессов. Сценарий 4 - высокий рыночный потенциал и высокая интенсивность процессов. Сценарии 2 и 3 являются вариантами максимума и минимума для каждого.
В документе представлены числовые результаты для каждого из рынков в соответствии с каждым из сценариев в качестве основы прогноза. Цифры интересные и актуальные, но, как уже было сказано, эта статья не спойлер. Покрываются затраты на оборудование и материалы. Для каждого берутся средние значения. Также приводятся примеры передовых производственных технологий и материалов индивидуальной 3D-печати, сравнимых с ближайшими существующими традиционными производственными процессами, с точки зрения финансовой безубыточности, например, полимеры для стереолитографии по сравнению с литьем под давлением; селективное лазерное спекание алюминия по сравнению с литьем под высоким давлением; и так далее.
Результаты применения формулы к рынкам, сценариям и другим ключевым переменным затем отображаются с точностью и ясностью в виде графиков под следующими заголовками: Ежегодные расходы, которых удалось избежать за счет 3D-печати в промышленности в 2025 году в долларах США; Относительное изменение затрат через 3DP по отраслевым рынкам в 2025 г. без учета вывода из эксплуатации; Ежегодное предотвращение использования TPES посредством 3DP в промышленности в 2025 г. в EJ; Относительные изменения TPES через 3DP по отраслевым рынкам в 2025 г. без учета вывода из эксплуатации; Относительное изменение ОППЭ/ВВП через 3ДП в промышленности без учета вывода из эксплуатации в 2013-2025 гг.; и Относительное изменение CO2/ ВВП через 3DP в промышленности без учета вывода из эксплуатации в 2013-2025 гг.
Глобальная перспектива устойчивого развития технологий 3D-печати, на мой взгляд, обязательна к прочтению. Основополагающий - это термин, которым скромный технический журналист, такой как я, не обладает глубиной растерянности, чтобы относиться к такой важной работе, как эта, оригинальному количественному исследованию. Хотя, учитывая первоначальный характер статьи, ее актуальность, безусловно, для одного из самых важных вопросов нашего времени - устойчивого развития, - а широта исследований, цитируемых в статье, которая самоочевидна, возможно, «обязательна к прочтению», не является преувеличение. Выводы статьи количественные, эмпирические и ясные - тезисы вполне могут быть отмечены представителями промышленности, торговли и политиков:
» Расчеты модели показывают, что 3DP содержит потенциал для снижения затрат на 170-593 млрд долларов США, общего объема первичной энергии на 2,54-9,30 ЭДж и выбросов CO2 на 130,5-525,5 Мт к 2025 году… к 2025 году благодаря 3DP интенсивность выбросов CO2 и энергии при промышленном производстве может быть снижена максимально на 5%, поскольку 3DP остается нишевой технологией. Если бы 3DP можно было применить к более крупным объемам производства потребительских товаров или производства автомобилей, он содержал бы (теоретический) потенциал для полного отделения энергии и выбросов CO2 от экономической деятельности».