رفتن به نوشته‌ها

نجات جهان یک قسمت در یک زمان با حسابداری کربن « Fabbaloo


ارزیابی تولید از نظر انرژی، مواد مصرفی و مواد برای محاسبه CO2. (تصویر از دانشگاه اتودسک)

به گفته محققان دانشگاه اتودسک، شیطان در جزئیات است.

شرکت های CAD وجود دارند تا نرم افزار CAD را به شما بفروشند. اما برای Autodesk، شرکت CAD با وجدان، فروش نرم‌افزار طراحی و تولید کافی نیست – می‌خواهد به شما بگوید که چگونه این کار را به روشی آگاهانه از نظر محیط‌زیست انجام دهید.

نحوه انجام این کار دقیقاً مورد توجه سخنرانی مت اوستویزن و رابرت باورمن از Autodesk با عنوان چگونه تولید پایدار می تواند در هزینه شما صرفه جویی کند و به سیاره کمک کند ارائه شده در دانشگاه اتودسک 2022، که اخیراً در نیواورلئان به پایان رسید. در زیر نکات برجسته از ارائه آنها آمده است.

این جفت اثرات زیست محیطی را که بر حسب کیلوگرم کربن اندازه گیری می شود، اندازه گیری، تخمین و مطالعه کردند که معمولاً به عنوان انتشار CO2 در هر مرحله از فرآیند طراحی و ساخت یک قطعه فولادی ضد زنگ در هوا منتشر می شود.

کربن در تولید

طبق گفته Autodesk، فرآیند تولید یک گراز انرژی است. تولید مسئول قرار دادن 9 میلیارد تن CO2 است[i] هر سال در هوا

بیشتر کربن در مرحله بهره برداری و نگهداری از یک محصول منتشر می شود. پس چرا طراحی مهم است؟ زیرا 80 درصد از نحوه انتشار CO2 در مرحله طراحی محصول قفل شده است. یک ماشین با موتور احتراق داخلی بگیرید. تا زمانی که در حال حرکت باشد CO2 منتشر می کند زیرا طراحی آن دارای موتور احتراق داخلی است.

ماشین آلات ساخت مورد استفاده در مطالعه. از سمت چپ، یک دستگاه پرینت سه بعدی فلزی ماشین کاری شده (همجوشی بستر پودر لیزری) توسط Renishaw، دستگاه فرز CNC و دستگاه هیبریدی (DED + CNC فرز) توسط Haas. (تصویر از دانشگاه اتودسک)

ساخت یک قطعه هزینه کربن نیز دارد. Autodesk فرآیندهای تولید را مطالعه کرده و انتشار کربن چندین ماشین و فرآیند را اندازه گیری کرده بود. ارائه دهندگان نمونه ای از یک قطعه ایجاد شده با در نظر گرفتن هزینه کربن آن را ارائه کردند و سه فناوری ساخت را با هم مقایسه کردند:

  1. تولید افزودنی با استفاده از دستگاه همجوشی بستر پودری لیزری
  2. تولید هیبرید: رسوب مستقیم انرژی (DED) و آسیاب CNC
  3. فرز CNC

جاده طولانی کربن

ممکن است ردپای دی‌اکسید کربن یک خودرو را در حالی که در جاده است در نظر گرفته باشید، اما هزینه کل کربن در طول ارزیابی چرخه عمر خودرو (معروف به LCA)، با استخراج سنگ معدن، حمل و نقل و ایجاد آن و سپس شروع می‌شود. هنگامی که ماشین برای دفع و بازیافت به CO2 نیاز دارد، پس از توقف دائمی کار مجدداً بلند می شود.

حسابداری کربن فرآیند تولید بسیار دقیق بود. Oosthuizen و Bowerman به محض استخراج سنگ آهن از زمین، کربن متر را شروع کردند. وقتی سنگ معدن به کارخانه فولادسازی منتقل می شود، متر روشن می ماند و کربن و دلار را جمع می کند.[ii] همانطور که سنگ معدن خرد می شود، تصفیه می شود، ذوب می شود، و غیره – تا زمانی که به عنوان یک شمش براق از فولاد ضد زنگ ظاهر می شود و آماده تبدیل شدن به میله ای است که می تواند بر روی CNC برش داده شود.

اگر قرار است قطعه با رسوب مستقیم انرژی (DED) ایجاد شود، فولاد باید به داخل سیم کشیده شود و هزینه ها افزایش یابد. اگر قرار باشد قطعه به صورت سه بعدی پرینت شود، فولاد جامد دوباره به حالت پودر تبدیل می‌شود که حتی یک سفر رفت و برگشت انرژی بر آن بیشتر است.

توسط چاپ سه بعدی ذخیره شده است؟

حلقه‌های برجسته شرکت‌های چاپگر سه‌بعدی همیشه شامل مزیت سپرده‌گذاری تنها در جاهایی است که مورد نیاز است – بر خلاف آن فناوری‌های قدیمی ضایع‌کننده، مانند تولید کاهشی (CNC) که مستعد هدر رفتن مواد هستند. هزینه اضافی – و خطرات فلز پودر – در زمینه فروش ذکر نشده است.

با توجه به هزینه و محاسبات کربن Autodesk، تمام این پردازش‌های مورد نیاز برای ساخت فلز پودری قابل توجه است، اما در تصویر بزرگ، یک شکست‌دهنده نیست.

مجریان تکالیف خود را انجام دادند و نیازهای انرژی مواد و فرآیندهایی را مطالعه کردند که ردپای کربن قطعه ای را که در حال طراحی است مشخص می کند. تحقیقات زیادی در مورد این موضوع انجام شده است و فقط یک جلسه برای توضیح آن داشتند. تنها چند دقیقه پس از ارائه، شما این پیام را دریافت کردید: تعیین ردپای کربن یک قطعه پیچیده است. ممکن است در صندلی خود به خود فکر کنید که آیا در تمایل خود برای نجات سیاره، کار بسیار سختی را بر عهده گرفته اید. اما صبر پاداش خواهد داشت. Oosthuizen و Bowerman قول می دهند که روزی یک افزودنی سنج پایداری به Fusion 360 وجود خواهد داشت که ردپای کربن قطعه را در زمان طراحی قطعه نمایش می دهد.

یکی می گوید: «صبر کنید… شاید آنها قبلاً داشته اند.

Fusion 360 Autodesk به طور خودکار از طریق اتصال به اینترنت به روز می شود. کاربر با «پرچم‌های ویژگی» جدید درباره آنها اطلاعات پیدا می‌کند.

و آنجاست! یک پرچم ویژگی نشان می دهد که مسیرهای ابزار اکنون هزینه کربن دارند. ماشین های DED به طور کامل پشتیبانی می شوند و هزینه های کربن را نیز نشان می دهند. هزینه های کربن مواد برای مدتی در Fusion 360 بوده است.

طراحی مولد

ما متعجب بودیم که طراحی مولد چه زمانی خود را نشان خواهد داد. Autodesk از هر فرصتی برای نشان دادن آزمایشات خود در طراحی مولد استفاده می کند و این جلسه یکی از آنها بود. طراحی مولد، که می‌تواند قطعه‌ای با کمترین جرم را ایجاد کند، یک تناسب طبیعی در جلسه‌ای بود که مواد بیشتر را با هزینه‌های کربن بیشتر برابری می‌کرد. یکی از قطعات پرینت سه بعدی در این مطالعه پیچیدگی داشت: توخالی بود به جز ساختار شبکه داخلی.

Autodesk از یک گیره سه گانه (بخشی از موتورسیکلت که اعضای چنگال را به لوله فرمان متصل می کند) برای مثال استفاده کرد. طراحی مولد، تنظیم شده بر روی ساخت افزودنی خالص (بدون ماشینکاری) منجر به استفاده از حداقل مواد در قطعه شد. گیره سه گانه از 2.28 کیلوگرم به 1.53 کیلوگرم رسید. اگر یک شرکت چاپ سه بعدی آن را بگوید، چنین صرفه جویی چشمگیری در جرم پایان ماجرا خواهد بود. اما برای محققان بی باک ما، این یک غوطه ور برای پرینت سه بعدی نبود.

بقیه را در ENGINEERING.com



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی