Na última década, a impressão 3-D conquistou a imaginação do público em geral, engenheiros e visionários ambientais. Foi saudado como uma revolução na fabricação e uma oportunidade para melhorias ambientais dramáticas.

A impressão 3-D tem dois atributos principais que levam os entusiastas a chamá-la de tecnologia "verde". Primeiro, muitos sistemas de impressão 3-D geram muito pouco desperdício, ao contrário das técnicas de fabricação convencionais, como moldagem por injeção, elenco, estampagem e corte. Segundo, Impressoras 3-D em residências, lojas e centros comunitários podem usar designs digitais para fazer produtos no local, reduzindo a necessidade de transporte de produtos até os usuários finais.

Contudo, há uma análise quantitativa limitada do desempenho ambiental da impressão 3-D. Grande parte dele se concentra apenas na energia usada durante a produção, em vez de incluir impactos da produção de matérias-primas, uso do próprio produto, ou gestão de resíduos. Para preencher essa lacuna, organizamos uma edição especial do Journal of Industrial Ecology da Universidade de Yale. Descobrimos que o entusiasmo em torno das possibilidades de melhorias ambientais dramáticas precisa ser moderado com uma compreensão da tecnologia, como seria implementado, e seu atual estado de desenvolvimento.

Principalmente para a indústria

A maioria dos consumidores que viu as impressoras 3-D as conhece como pequenas, máquinas quadradas semelhantes a impressoras a jato de tinta. Esses sistemas podem fazer produtos simples, como batentes de porta, abridores de garrafas e alças de sacolas de compras, normalmente de um único material.

Na verdade, a impressão 3-D é uma família de tecnologias usadas principalmente na indústria, onde é chamado de manufatura aditiva. Esses sistemas produzem objetos, com base em informações digitais, adicionando camadas sucessivas de materiais. Esses itens são posteriormente processados ​​e montados em produtos, como componentes de motores a jato, aparelhos auditivos, implantes médicos e vários tipos diferentes de peças complexas para equipamentos industriais. A manufatura aditiva, portanto, é um complemento aos processos de manufatura convencionais, não um substituto para eles.

A indústria tem usado a manufatura aditiva por várias décadas para criar protótipos para uso em design de produto e planejamento de produção. Agora as tecnologias estão se tornando mais sofisticadas, e estão sendo usados ​​para fazer peças e produtos de uso final.

A manufatura aditiva é especialmente útil para fazer peças personalizadas e pequenos lotes de objetos complexos a um custo menor do que a manufatura convencional, que freqüentemente requer preparação demorada e cara do equipamento de produção.

Lixo sob demanda?

Nossa revisão de pesquisas emergentes indica que a manufatura aditiva não é automaticamente boa para o meio ambiente. As peças produzidas dessa maneira geralmente requerem processamento adicional para obter as dimensões ou aparência corretas. Isso pode consumir recursos ou gerar mais impactos ambientais.

Muitas das pesquisas que revisamos sugerem que considerações aparentemente mundanas, por exemplo, como o equipamento de manufatura aditiva é configurado, a configuração operacional, e escolhas sobre o processamento de detalhes - por exemplo, a espessura das camadas adicionadas - tem um grande impacto no desempenho ambiental geral. Os cientistas também estão começando a investigar a exposição a emissões de minúsculas partículas de plástico e riscos à segurança durante o uso de máquinas de fabricação de aditivos.

Mais importante, a manufatura aditiva não é um processo inerentemente inútil. Por exemplo, algumas tecnologias requerem o uso de estruturas de suporte temporárias durante a produção para evitar que os objetos entortem ou colapsem enquanto estão sendo formados. Esses suportes nem sempre podem ser reprocessados ​​de volta às matérias-primas. Também é importante considerar se os plásticos, metais ou materiais mistos usados ​​em peças feitas com manufatura aditiva podem ser reciclados.

Outra preocupação é que a produção sob demanda e a customização infinita podem levar a aumentos dramáticos em produtos de consumo descartáveis, ou "crapjects, "como alguns comentaristas se referem a eles. A produção de sapatos, bijuterias ou utensílios domésticos em cores ou designs variados podem levar a "moda rápida" a um nível totalmente novo.

Percebendo benefícios ambientais

Ao mesmo tempo, descentralizado, a produção customizada é uma oportunidade ambiental intrigante. Surge de uma visão de produção de objetos em fábricas locais, ou mesmo em casa, e fazer apenas o produto específico desejado, em vez de fazer um lote inteiro em um local distante, em seguida, enviando e armazenando os itens em grandes quantidades.

Atualmente, Contudo, a maioria dos produtos que podem ser feitos dessa maneira devem ser simples o suficiente para serem produzidos em impressoras 3-D básicas, geralmente de um único material. Mais importante, processar matérias-primas para manufatura aditiva pode consumir mais energia do que manufaturar com tecnologia de manufatura convencional e enviar o produto final aos usuários finais.

A fabricação de peças de reposição por meio da manufatura aditiva tem potencial real para prolongar a vida útil dos produtos, embora também possa manter-se mais velho, equipamentos menos eficientes em termos de energia em uso por mais tempo. Para tornar esta opção comum, algumas peças precisarão ser especificamente projetadas para serem produzidas por meio de manufatura aditiva.

Aqui, no entanto, questões de propriedade intelectual podem representar grandes desafios. Os usuários de impressoras 3-D podem não ter o direito legal de produzir peças e produtos a partir de designs criados pelos produtores originais. E esses produtores podem não considerar do seu interesse econômico permitir o uso do design. Os usuários de impressoras 3-D podem querer fazer peças de reposição para, dizer, um carro mais velho, mas o fabricante do carro pode não querer compartilhar os designs dessas peças.

A manufatura aditiva tem recursos poderosos para produzir objetos com formas e espaços internos muito complicados - por exemplo, peças especializadas para aeronaves que podem reduzir o peso, reduzindo assim o consumo de combustível e as emissões de gases de efeito estufa. Muitos pesquisadores acham que a capacidade de fazer peças tão complicadas, e ganhos resultantes em eficiência energética, pode oferecer os maiores benefícios ambientais da fabricação de aditivos.

Oportunidades à frente

A manufatura aditiva é muito eficaz para produzir um pequeno número de peças ou produtos especializados. Suas vantagens ambientais potenciais atualmente residem na fabricação de peças de reposição sob demanda, e principalmente na criação de peças especializadas que reduzem o consumo de energia dos produtos durante o uso. Outros ganhos podem ser obtidos à medida que as tecnologias continuam a avançar.

Apesar das afirmações feitas sobre os benefícios ambientais desta tecnologia, é importante perceber que esses sistemas não foram projetados com a eficiência ambiental em mente. Embora algumas aplicações de impressão 3-D possam não ser ambientalmente desejáveis, existem muitas oportunidades de melhoria que ainda não foram buscadas. O primeiro passo é mais pesquisas sobre os impactos ambientais da produção de materiais usados ​​na impressão 3-D, como os produtos 3-D são usados, and the wastes they generate.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.