ÚVODEM
3D tisk jako výrobní technologie se často stává terčem diskusí ohledně svého dopadu na životní prostředí. Někteří tvrdí, že jde o pozitivní revoluci ve výrobě. Zlí jazykové však namítají, že jde jen o další plýtvání plastem. V tomto článku této problematice společně nahlédneme pod pokličku, odpovíme si na nejčastější otázky spojené s jeho dopadem na životní prostředí a ukážeme si, jak si na tom vlastně stojí v porovnání s ostatními technologiemi.
Důležité je říct, že ačkoli se zde zaměřím především na výrobu z plastů, tisknout se dá z nepřeberného množství materiálů, jako například z kovu, avšak tyto principy se dají uplatnit i obecně.
SPOTŘEBA MATERIÁLU
3D tisk v době svého nástupu nesl příslib bezodpadové výrobní technologie. Jeho princip totiž spočívá v tom, že pro výrobu daného komponentu spotřebujete přesně tolik materiálu, z jakého bude vyroben, plus jen minimum navíc. Tím navíc se myslí podpůrný materiál, který je potřebný k výrobě některých tvarů, jelikož tiskárna neumí nanášet matriál jen tak do vzduchu, ale vždycky ho musí na něco pokládat. Tyto podpory jsou však řídké a spotřebují i tak oproti samotnému výrobku jen zanedbatelné množství materiálu. Hlavně pokud bychom to porovnali s technologií obrábění, kde při výrobním procesu je z rozměrnějšího polotovaru než výsledný výrobek odebírané poměrně větší množství materiálu.
Obrábění plastu (zdroj)
Vtoková soustavy u vstřikovaného dílu (zdroj)
Když bychom ho postavili oproti vstřikování plastu do forem, mohli bychom si říct, že se také bude jednat o bezodpadovou technologii. Zde je nutné vzít v potaz vtokovou soustavu, kudy se roztavený plast vpravuje do dutin, ve kterých se formuje do tvaru výrobku. V těchto cestách pak plast zatuhne odlamuje se po vyjmutí výrobku (mnohdy více kusů najednou) z formy. Velkou výhodou 3D tisku je zde také fakt, že v naprosté většině se nikdy netiskne výrobek plný. Je tvořen skořápkou o síle půl až dva milimetry a uvnitř něj je výplň, jejíž hustota bývá běžně 5-30 %. Výtisky jsou tak lehké a jejich pevnost je pro mnoho aplikací plně dostačující.
(NE)RECYKLOVATELNOST
Tady už okolnosti nehrají 3D tisku do karet. Ať už v zanedbatelném množství, nadbytečný materiál z tiskárny nepatří do žlutého koše s označením plasty. Proč? Protože se nerecykluje. Abychom si to vysvětlili, zabrouzdáme do nauky o materiálech. Pro tisk se používá skupina polymerů nazývané termoplasty. Ty můžeme tvarovat tak, že je roztavíme a ony následně ztuhnou buď podle tvaru formy, nebo jako nanesená vrstva v tiskárně. Bohužel však nemůžeme tyto polymery tavit a tvarovat donekonečna. Každý z nich má svou životnost, tedy jak dlouho ho můžeme zahřívat na určitou teplotu, než nám takzvaně degraduje. To ve výsledku vypadá tak, že změkne podobně jako guma a už ho nelze dále tavit. Také každé opakování jejich zpracovávání stojí více a více energie. No a jelikož se během 3D tisku tento materiál udržuje nahřátý dosti dlouhou dobu, to nejlepší už má za sebou a jeho další recyklace by byla sice možná, ale velice nákladná. A ačkoli je možné najít na internetu nepřeberné množství “udělátek”, jak odpad z tiskárny znovu přeměnit na tiskovou strunu, tak nemáte čas na opravy ucpané trysky a chcete mít výtisk v důstojné kvalitě, tak bych se touto cestou vydat nedoporučil.
Běžný odpad z 3D tisku (zdroj)
Materiál NonOilen (zdroj)
Kde však pro tuto technologii svítá je vývoj ekologičtějších materiálů, často samovolně odbouratelných v přírodě. Nejpopulárnějším příkladem je PLA, který se vyrábí z kukuřice (polymerizovaná kyselina mléčná) a snadno se z něj tisknou výrobky, od kterých neočekáváme žádnou velkou mechanickou, teplotní nebo chemickou zátěž. Tento plast z obnovitelných zdrojů je kompostovatelný, avšak nutno říci, že ne při pokojové teplotě. Mnoho univerzit, firem i nadšenců se však neustále zabývá vývojem nových, snadno kompostovatelných a v přírodě odbouratelných materiálů. Jedním z příkladů je například nový NonOilen od hulínské značky Fillamentum.
SPOTŘEBA ENERGIE
Nebudeme si nic nalhávat. Kromě toho, že je proces 3D tisku pomalý, spotřebuje se během něj i více elektrické energie, a to podle průzkumu britské univerzity v Loughborough 50 – 100 krát oproti výše zmíněnému vstřikování. Nabízí se nám tu nějaké “ale”? Pojďme se nad tím zamyslet. Jako
Ke 3D tiskárně se dnes dostanu celkem snadno a můžu ji mít za malý peníz i doma. K výrobě čehokoli mi stačí jen předloha v podobě 3D modelu, který se dá distribuovat po internetu. Takže na chvíli zapnu počítač, pustím tisk a když je hotovo, výrobek si z ní rovnou vezmu.
Proti tomu postavme továrnu umístěnou ve slunné východní Asii, kde výrobek vypadne z formy. Dál je potřeba ho vyjmout, zabalit, dovést do přístavu, naložit na tanker, přeplavit se s ním, naložit do vlaku nebo kamionu, dovést k nám, opět vyložit a pak distribuovat.
Zde se určitě nabízí spousta argumentů, jako že výrobek přeci neputuje celou tu cestu sám, ale ty náklady na energii, spotřebovaná ropa a uhlíková stopa se rozloží mezi celý náklad, který se vejde na půl kilometru dlouhý tanker, nebo že nemusíme kupovat produkty z onoho vzdáleného konce kontinentu, ale nakupovat z lokální distribuce. Zde se však musíme postavit před realitu.
Na misku vah bychom mohli položit ještě fakt, že tiskárny dnes můžeme zásobit plasty od lokálních firem z lokálních obnovitelných zdrojů. A připojit k elektřině ji můžeme někam, kde odebírají zelenou energii. Například u nás ve FabLab Brno, kde navíc tiskneme z materiálů českých a polských značek.
Nákladní doprava produktů (zdroj)
3D TISK V CIRKULÁRNÍ EKONOMICE
Tisk náhradních komponent (zdroj)
Pojem cirkulární ekonomiky neboli oběhového hospodářství v sobě skrývá mnohé. Spočívá v odpovědném nakládání s odpadem, jeho využívání jako suroviny a v nejlepším případě v zabránění jeho vytváření. A i zde nachází právě 3D tisk svou nezastupitelnou roli, konkrétně v odvětví opravárenství.
Zažili jste někdy situaci, že se vám u nějakého domácího spotřebiče ulomil nějaký plastový díl, v nejhorším případě plnící pro tento stroj důležitou funkci? Dal se dobře a levně sehnat? Dal se vůbec sehnat? Chce výrobce, abyste si spotřebič opravili, nebo raději koupil nový? Zde nám tiskárna nabízí právě kýžené východisko – ten náhradní díl vytiskneme, nebo požádáme někoho, kdo to umí.
Vzhledem k počtu lidí na planetě je určitá pravděpodobnost, že někdo před vámi řešil stejný problém a svoje řešení v podobě 3D modelu nasdílel na internet. Nebo si můžete u šálku čaje nebo kávy pustit naše výukové tutoriály, ve kterých se naučíte 3D modelovat tak, abyste to zvládli i vy sami.
ZÁVĚREM
Nakonec tu pro vás mám shrnutí výhod a úskalí 3D tisku a pár tipů ode mě jako fanouška 3D tisku a zároveň praktika.
VÝHODY
- Zanedbatelný odpadní materiál
- Výrobky jsou odlehčené
- Lokální výroba snižuje uhlíkovou stopu
- Využití v opravárenství
NEVÝHODY
- Odpadní materiál se obtížně recykluje
- Vyšší spotřeba elektrické energie
NEVÝHODY
- Hlídejte si své 3D tisky tak, abyste nemuseli vyhazovat nepovedené
- Netiskněte věci na jedno použití
- Netiskněte kýče