Даже Пирс, страстный поклонник технологии «сделай сам и сохрани», был удивлен результатами своего исследования. Он показал, что при изготовлении материалов на 3D-принтере используется меньше энергии и, следовательно, выделяется меньше углекислого газа, чем при их массовом производстве на фабрике и отправке на склад.
Большинство 3D-принтеров для домашнего использования, таких как RepRap, использованный в этом исследовании, имеют размер примерно с микроволновую печь. Они работают, расплавляя нить, обычно пластиковую, и накладывая ее слой за слоем по определенному шаблону.
Бесплатные дизайны для тысяч продуктов доступны в таких торговых точках, как Thingiverse.ком.
Здравый смысл подсказывает, что массовое производство пластиковых виджетов потребует меньше энергии на единицу, чем изготовление их по одному на 3D-принтере. Или, как говорит Пирс, «плавить в котле более эффективно, чем в пробирке."Однако его группа обнаружила, что делать что-то дома на самом деле экологичнее.
Они провели анализ воздействия на жизненный цикл трех продуктов: соковыжималки для апельсинов, строительного блока для детей и водяного смерча. Комплексный анализ использования энергии перешел от добычи сырья к одной из двух конечных точек: въезд в США для предмета, произведенного за рубежом, или его печать дома на 3D-принтере.
Группа Пирса обнаружила, что изготовление элементов на обычном 3D-принтере требует на 41-64% меньше энергии, чем их изготовление на заводе и отправка в США.
Некоторая экономия достигается за счет использования меньшего количества сырья. «Детские блоки обычно делают из цельной древесины или пластика», – сказал Пирс, доцент кафедры материаловедения и инженерии / электротехники и вычислительной техники. Блоки, напечатанные на 3D-принтере, можно сделать частично или даже полностью пустотелыми, при этом потребуется гораздо меньше пластика.
Команда Пирса провела свой анализ с двумя распространенными типами пластиковых волокон, используемых в 3D-печати, включая полимолочную кислоту (PLA). PLA производится из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал, что делает его более экологичной альтернативой пластмассам на нефтяной основе.
Команда также провела отдельный анализ продуктов, изготовленных с использованием 3D-принтеров на солнечной энергии, что еще больше снизило воздействие на окружающую среду.
«Суть в том, что мы можем получить существенное сокращение энергии и выбросов CO2 от производства вещей в домашних условиях», – сказал Пирс. «И домашний производитель будет мотивирован поступать правильно и использовать меньше энергии, потому что изготовление вещей на 3D-принтере обходится гораздо дешевле, чем их покупка с полки или в Интернете."