3D-print som grøn teknologi – fakta eller fiktion?
3D-print rummer et enormt potentiale for at hjælpe den grønne omstilling på vej, men det er vigtigt at skelne fakta fra fiktion og fokusere på, hvor den virkelige værdi ligger. Lad os derfor stille skarpt på nogle af de konkrete grønne applikationer.
Grøn omstilling står højt på dagsordenen i en række industrier i Danmark – og det kræver en fælles indsats at nå de danske mål om at reducere CO2 udledningen med 70 % inden 2030. I den forbindelse er der meget snak om, at 3D-print kan bidrage til den grønne omstilling – og det er der ingen tvivl om, at den kan.
Desværre er der mange udokumenterede postulater i omløb, og tit er det de højest råbende, der høres mest – det risikerer at skygge for det virkelige potentiale og ikke mindst indfrielsen af det. Fx hører vi ofte, at 3D-print er en fantastisk grøn teknologi, fordi du kan producere lokalt og kun bruger den mængde materiale, der indgår i processen. Det er jo ikke forkert, men det er et meget fragmenteret billede, hvor man kun kigger på en meget lille del af potentialet.
Fakta først, tak
På Teknologisk Institut fokuserer vi på at dokumentere, hvorfor 3D-print er en grøn teknologi, og hvornår den er det. Er det fx i selve fremstillingen eller snarere i brugen af den 3D-printede komponent? Og kan vi gøre teknologien endnu grønnere? Der stadig stor usikkerhed, og vi vil gerne tættere på noget faktabaseret – fx gennem livscyklusanalyser på konkrete produkter gennem hele deres levetid.
Ultimativt kunne jeg godt tænke mig, at vi inden for fremstilling fik en mærkning, som viser, hvor energirigtig fremstillingen af en komponent er – på samme måde som fx køleskabe har en A, B, C mærkning. Virksomhederne kigger nemlig på udledningen ved fremstilling eller drift af komponenter – hvis ikke på lige fod med de økonomiske aspekter, så tæt på. Den udvikling vil vi gerne være med til at understøtte.
3D-print optimerer driften
Min vurdering er, at den helt store gevinst ved 3D-print ligger i, at vi kan lave komponenter med en væsentlig højere ydeevne. Det klassiske eksempel er konform køling, som bruges til køling af fx værktøjer og motorer eller højere ydende dyser til fly. Her opnår vi nogle meget direkte energiforbedringer med 3D-print, og da driften af komponenterne typisk står på i mange år, hentes den primære energifortjeneste ind her.
Vægtoptimering er et andet godt eksempel, hvor fx fly- og bilindustrien kan opnå store brændstofbesparelser på den lange bane. Mere overraskende er det måske, at varmevekslere og kølelegemer også kan optimeres med 3D-print, men det er et område, vi har arbejder med på Teknologisk Institut.
Grøn omstilling – sort bundlinje
3D-print giver størst værdi, når vi tænker i at optimere produktfunktionaliteten. Med stor designfrihed og en kort udviklingstid giver teknologien en række muligheder for at lave mere energirigtige produkter, som ikke bare giver gevinst på bundlinjen – de understøtter også den grønne omstilling. Her er to konkrete eksempler:
- Energieffektivisering: 3D-print muliggør frit designede indvendige kanaler, for printeren er ligeglad med, at geometrien bliver mere kompleks. Det betyder, at du fx kan lave varmevekslere, køleplader eller hydraulikblokke, der både er mindre, lettere og mere effektive. Vi har fx re-designet et hydrauliksystem til 3D-print, hvor vi helt undgik rette vinkler i de indvendige hydraulikstrømme. Det reducerede tryktabet med 25 %, mens vægt og volumen blev sænket med henholdsvis 95 og 90 %.
- Topologioptimering: Med topologioptimering fjerner vi alt det materiale, der ikke har betydning for et emnes egenskaber, så du ender med en knoglelignende struktur. Det reducerer materialeforbruget yderligere, så printtiden bliver kortere og prisen lavere. Sammen med Boeing har vi tidligere lavet topologioptimering af en flykomponent, som førte til 35 % vægtreduktion – fra 310 til 200 gram. Resultatet var bl.a. mere bæredygtig flyvning, da vægtreduktionen forbedrede brændstoføkonomien med 2 millioner Euro over flyets levetid, samtidig med at CO2-udledningen blev reduceret.
