Duurzaamheid van 3D printen kan beter

3D printen wordt vaak gepromoot als een duurzame productietechnologie maar omdat veel van het poeder als afval eindigt, blijkt de impact op het milieu vaak niet beter te zijn dan die van klassieke productietechnologieën. Materialise stelt daar nu een oplossing voor gevonden te hebben met het Bluesint PA12 proces dat voor het eerst een 100% hergebruik van het poeder mogelijk maakt.

Intuïtief voelt het aan alsof 3D printen duurzamer is dan klassieke productieprocessen. Een argument dat hiervoor vaak aangehaald wordt, is dat men bij 3D printen een product netjes opbouwt terwijl bij technieken als verspaning een product gevormd wordt door in feite een hoop afval te creëren.

In de praktijk is de analyse van de impact op het milieu een veel complexer verhaal waar ook andere elementen zoals het energieverbruik in meespelen. Dat is zeker zo wanneer men het 3D printen van kunststoffen wil vergelijken met processen als spuitgieten.

En dan is er nog de logistiek, waar 3D printen wel een duidelijk voordeel heeft omdat het staat voor een decentrale productie, dicht bij de klant.

In een recente levenscyclusanalyse uitgevoerd door BASF en Materialise kwam men tot de conclusie dat voor grote reeksen 3D printen niet de meest duurzame technologie is. Voor kleinere reeksen en producten op maat scoort 3D printen wel beter, vooral omwille van het logistieke aspect van lokale productie.

Voor de technologie zelf wordt als een van de fundamentele problemen aangehaald dat – net als bij verspaning – veel materiaal verloren gaat omdat het poeder slechts in beperkte mate hergebruikt kan worden.

Dat Materialise dit verhaal nu brengt, heeft alles te maken met het feit dat ze er ook een oplossing voor gevonden hebben: het Bluesint PA12 proces dat een 100% hergebruik van het poeder mogelijk maakt.

Orange peel effect

Het Bluesint PA12 proces is een variant op Selective Laser Sintering, een van de meest gebruikte technologieën in 3D printing. Daarbij wordt een product gevormd in een poederbed door deeltjes laag per laag met een laser aan elkaar te hechten.

Het probleem dat zich voordoet bij het hergebruik van poeder is wat men het orange peel effect noemt – een fenomeen waarbij er putjes verschijnen in het oppervlak van een geprint object. Die worden veroorzaakt doordat poederdeeltjes in de buurt van het werkstuk krimpen wanneer ze door de laser bij elke nieuwe laag mee opgewarmd worden en dan telkens ook weer afkoelen.

In het Bluesint PA12 proces wordt dit vermeden door naast de laser die instaat voor het sinteren, een tweede laser te gebruiken die als taak heeft om het omliggende poeder warm te houden zodat de deeltjes niet gaan krimpen. Het gerecupereerde poeder kan dan 100% hergebruikt worden in een volgende productierun zonder nog langer het orange peel effect te veroorzaken.

Materialise gaat het nieuwe proces volgend jaar toepassen in zijn contract manufacturing voor een selecte groep van klanten die intekenen op een beta programma, teneinde meer ervaring op te doen met de technologie. Het bedrijf noemt het een belangrijke stap in het duurzamer maken van 3D printen als productietechnologie.

© Productivity.be, 10/12/2020, Foto: Materialise