Mit der Globalisierung in den letzten zwei bis drei Jahrzehnten ist die globale Produktions- und Industriekette stark fragmentiert und weltweit verteilt worden. Im Allgemeinen werden Rohstoffe hauptsächlich aus China, Russland und Afrika abgebaut, und China ist zum Hauptproduzenten von Rohstoffen für die Herstellung aller Arten von Legierungen geworden. Während der Produktion von Teilen ist jedoch der Energieverbrauch in China deutlich höher als der der EU, was hauptsächlich mit der Art und Weise zusammenhängt, wie Strom, eine Energiequelle, gewonnen wird.
Es ist erwähnenswert, dass 3D-Druck erhebliche Vorteile in Bezug auf Energieeinsparungen und Emissionsreduzierung bietet. Diese Vorteile umfassen hauptsächlich die Einsparung des Materialverbrauchs, die lokale Fertigung zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen, reduzierte Montage, bedarfsgerechte Fertigung zur Reduzierung von Lagerbeständen und eine verbesserte Effizienz der Produktlebenszyklusnutzung durch optimiertes Produktdesign, unter anderem. Mit der zunehmenden Reife und breiten Anwendung der additiven Fertigungstechnologie wird sie stark zur Transformation und Entwicklung von Energieverbrauchsmustern beitragen.
Wir haben Yang Gen, den stellvertretenden Geschäftsführer von UnionTech, David Su und den Geschäftsführer von Jun Chen Zhi Zhen eingeladen, um über “Schlüsselelemente des 3D-Drucks im Energiewandel” zu diskutieren.
Transkript des Dialogs
Teil 1. Beispiele aktueller nationaler 3D-Druck-Designs teilen, die den Energieverbrauch kohlenstoffärmer gestalten
Yang Gen: Im Kontext des internationalen Energiewandels und der Unterstützung durch die Regierung sollte die Fertigung auf “niedrigem Kohlenstoff” und “Umweltschutz” ausgerichtet sein, sowohl aus der Perspektive der aktuellen Lebensumgebung als auch der zukünftigen nachhaltigen Entwicklung. Derzeit hat die Transformation von Unternehmen der neuen Energie ihre Betriebskosten erheblich gesenkt, was auch die Fertigungsindustrie zu einer kohlenstoffarmen Transformation mit unbegrenzter Vorstellungskraft angeregt hat. Die 3D-Drucktechnologie kann diese Vorstellungskraft aus zwei Aspekten verwirklichen: Erstens ist der 3D-Druck-Fertigungsprozess sehr umweltfreundlich, der Energieverbrauch ist sauberer und die Energieeffizienz höher. Zweitens kann das Design, das durch 3D-Druck geschaffen wird, die Vorstellungskraft besser entfalten, die Flexibilität des Produktdesigns und die Personalisierung erfüllen, wodurch der gesamte Prozess effizienter und energiesparender wird. Dies zeigt, dass die 3D-Drucktechnologie und die Zukunft der neuen Energieumwandlung eine komplementäre Rolle spielen.
Su Dawei: 3D-Druck gehört zur additiven Fertigungstechnologie, im Vergleich zur subtraktiven und iso-materialen Fertigung ist der Einsatz von Rohstoffen sparsamer, und die einzigartigen Vorteile der bedarfsgerechten Fertigung können das Bestandsmanagement des Unternehmens weiter optimieren und den Unternehmen helfen, den Zustand “kleiner Bestand” oder “Nullbestand“ zu erreichen. Gleichzeitig werden die 3D-Druckhersteller in der weiteren Entwicklung auch mit den upstream-Materiallieferanten zusammenarbeiten, um die Nachfrage der Nutzer nach biologisch abbaubaren und recycelbaren Materialien zu realisieren.
UAV-Hersteller Fall: Im Jahr 2020 war ein UAV-Hersteller, der ursprünglich das Spritzgussverfahren zur Herstellung verwendete, aufgrund der Tatsache, dass die Formenfabrik während der Epidemie nicht in Betrieb war, nicht in der Lage, seine Teile zu produzieren. Um die Lieferung rechtzeitig abzuschließen, versuchte der Verantwortliche entschlossen, die 3D-Drucktechnologie zur Teileproduktion zu nutzen. Nach fünf oder sechs Designänderungen durch das professionelle Team wurde das Produkt nicht nur mit einem Leichtbau-Upgrade abgeschlossen, sondern erfüllte auch besser das Design der Teile mit komplexer Struktur. Schließlich wurden ein oder zwei Millionen Stücke in der Serienproduktion realisiert, und anschließend hat der Hersteller die 3D-Drucktechnologie mehrfach zur Produktion von Teilen verwendet.
Teil 2 Wie die 3D-Drucktechnologie mehr Nachhaltigkeit in den Herstellungsprozess bringen kann
Yang Gen: Viele Menschen glauben, dass die Präzisions- und Materialbeschränkungen des 3D-Drucks seine langfristige Anwendung in vielen Bereichen einschränken werden, jedoch ist dies nicht der Fall.
In Bezug auf Materialien verwendeten wir in den frühen Tagen hauptsächlich lichtempfindliches Harz mit gutem Oberflächeneffekt, aber aufgrund seines Mangels an Festigkeit wurde es hauptsächlich für Proben oder kleine Teile verwendet, die keine hohe funktionale Festigkeit erforderten. Als ich zu Luen Thai kam, gründete Luen Thai ein gemeinsames Labor mit Evonik, um lichtempfindliche Harzmaterialien für funktionale Anwendungen zu entwickeln. In den nächsten Jahren wird dieses Material auf den Markt gebracht, wodurch das Angebot an verfügbaren Materialien erweitert wird. Gleichzeitig können mit der Stärkung der Gerätekapazität immer mehr funktionale Kunststoffe durch FDM produziert werden, was auch bedeutet, dass Kunststoffe, die durch CNC bearbeitet werden, in Zukunft auch durch 3D-Druck hergestellt werden können. Die gleiche Logik gilt für den Metall-3D-Druck. Während die ursprüngliche Metallherstellung hauptsächlich durch Gießen oder Bearbeitungsprozesse erfolgte, können Produkte jetzt einfach hergestellt werden, indem das Metall in Metallpulver umgewandelt wird, gekoppelt mit der Technologie des Laserschmelzens. Dieses Prozess-Upgrade erweitert weiter die Vielfalt der 3D-Druckmaterialien; derzeit können Titanlegierungen, Aluminiumlegierungen, Edelstahl, Wolframlegierungen und viele andere Metallmaterialien mit 3D-Drucktechnologie hergestellt werden. Somit hat der 3D-Druck in Bezug auf Materialien sein Potenzial für nachhaltige Entwicklung unter Beweis gestellt.
In Bezug auf die Präzision neigen die früheren lichthärtenden Materialien während der Verarbeitung zu chemischen Reaktionen, die zu thermischen Verformungen führen, aber mit der Verbesserung der Materialfunktionalität und dem Auftreten von KI-Software wurde dieses Phänomen effektiv kontrolliert, und die Druckpräzision hat sich erheblich verbessert. Zum Beispiel wird der Metall-3D-Druck in der Militär-, Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Bereichen tatsächlich eingesetzt.
Su Dawei: Die Zukunft der nachhaltigen Entwicklung liegt mehr in Nischenindustrien, um vertikal gezielte Lösungen anzubieten. Vom Modell über Teile bis hin zur schrittweisen Aufwertung von Produkten durchdringt die 3D-Drucktechnologie alle Lebensbereiche, wie z.B. die Schuhproduktion, die Produktion von kulturellen und kreativen Blindboxen usw. Dabei ist die Schuhproduktion und der 3D-Druck hochgradig anpassungsfähig; die 3D-Drucktechnologie zur Erfüllung der personalisierten Produktion kann den Nutzern ein komfortableres, maßgeschneidertes Erlebnis bieten, und die synergistische Kraft von Nachfrageseite und Angebotsseite wird die nachhaltige Entwicklung der 3D-Drucktechnologie fördern.
Teil 3 Wie man ein 3D-Druck-Ökosystem durch praktische Beispiele aufbaut
Yang Gen: In Bezug auf die Produktionskapazität ist der 3D-Druck durch eine hohe Auftragsvolatilität gekennzeichnet, was zu Verschwendung von Produktionskapazität und Ressourcen während Auftragsrückgängen führt. UnionTech befürwortet den Aufbau einer Industrie-Internet-Plattform, die erfolgreich die Dynamik inländischer und ausländischer 3D-Druck-Hersteller verbindet, um die Nutzung von 3D-Druckern auf verschiedenen Plattformen zeitnah zu erfassen und die Produktionskapazität in diesem Netzwerk zu synergisieren. Um die Qualität der Produktlieferung sicherzustellen, wird zunächst bei der Auftragsverteilung die elektronische Übertragung der Kundennachfrage durchgeführt, eine detaillierte Liste der Auftragsanforderungen erstellt und die Kommunikation der Informationslücke effektiv reduziert. Und das System ist mit einer Funktion zur Fernqualitätsprüfung ausgestattet, die alle Probleme in der Produktion rechtzeitig lösen kann. Gleichzeitig wird die vierteljährliche Bewertung des Systems eine professionelle Bewertung des Lieferanten vornehmen; der Lieferant mit niedriger Bewertung wird keine Aufträge mehr erhalten. Diese Maßnahmen garantieren erheblich die Qualität der Produktlieferung und erreichen auch effektiv die synergistische Nutzung der Produktionskapazität.
In Bezug auf Design und Modellierung verpflichtet es sich zur Synergie zwischen Kunden und Fabriken. Die derzeit von Luen Thai Technology eingeführte Softwaretechnologie wird den Nutzern helfen, eine Machbarkeitsanalyse für den 3D-Druck durchzuführen, rechtzeitig Änderungs- und Optimierungsvorschläge zu machen, die Kosten für Fehlversuche der Kunden effektiv zu senken und die vollständige Nutzung der Ressourcen angemessen zu gewährleisten. Das digitale Netzwerk verbindet die Informationen aller Akteure, um einen genauen und effizienten Informationsaustausch zu erreichen.
Su Dawei: In Zukunft werden wir uns der Synergie zwischen den upstream und downstream der Industrie widmen und zeitnahes Feedback zu den Bedürfnissen von Nutzern und Lieferanten geben. Wir werden auch die Synergie zwischen den Mitbewerbern in der Materialreduzierung und der Iso-Materialherstellung stärken, wie z.B. Prozessergänzungen und kollaborative gegenseitige Unterstützung.
