Comment l'impression 3D offre des solutions durables et respectueuses de l'environnement

Alors que nous entrons dans une ère de fabrication plus respectueuse de l'environnement, il y a des tonnes de craintes que les nouvelles technologies nous ramènent peut-être en arrière. Les préoccupations souvent suscitées par l'impression 3D mettent en cause son utilisation abondante de plastiques et sa consommation d'énergie, et parfois ces arguments sont valables. Cependant, les acteurs de l'industrie font de leur mieux pour trouver des solutions valables qui peuvent apaiser ces griefs. De nombreux concepteurs se tournent vers de nouvelles technologies, matériaux et modifications au sein de la chaîne d'approvisionnement pour rendre l'impression 3D plus durable et plus respectueuse de l'environnement. Voici quelques-unes des principales façons de procéder :

Recyclage des filaments

Le recyclage des filaments n'est pas seulement meilleur pour l'environnement, c'est aussi une bonne pratique à avoir sous la main dans votre propre atelier ou entreprise. Qu'il s'agisse d'impressions ratées, de tâches bâclées ou simplement d'encombrement dans votre espace de travail, le recyclage d'anciennes impressions ou d'anciens articles peut être une bonne chose. Certaines entreprises comblent déjà cette lacune particulière sur le marché avec des articles astucieux comme des kits de recyclage de filaments, tandis que d'autres augmentent la mise et nettoient les plastiques industriels à une échelle beaucoup plus grande.

Du côté plus ambitieux, des entreprises comme Clean Currents optent pour des imprimantes 3D spécialisées qui peuvent être totalement compatibles avec le plastique océanique, permettant aux utilisateurs d'aider à nettoyer l'environnement lorsqu'ils impriment leurs articles. D'autres entreprises comme Trimatis LLC récupèrent les déchets plastiques et les transforment également en filaments. Cela a été une possibilité tellement prometteuse que même l'armée américaine envisage d'imprimer en 3D avec du plastique recyclé provenant de pièces obsolètes pour à la fois économiser sur les coûts de transport et être plus efficace.

De même, des entreprises comme 3devo fournissent des déchiqueteuses de filaments et une technologie de fabrication de bobines afin que les utilisateurs puissent réutiliser leurs anciens plastiques plutôt que de les jeter. D'autres utilisateurs qui fabriquent des pellets à partir de vieux plastiques ont un travail encore plus facile.

Cependant, il n'y a pas que des filaments et des pastilles recyclables sur le front des matériaux.

Matériaux et construction durables

Bien que le PLA (l'un des matériaux les plus couramment utilisés dans l'impression 3D) soit biodégradable, tous les autres thermoplastiques de fabrication additive ne le sont pas. Cependant, pourquoi devrions-nous avoir des filaments en plastique non biodégradable ? Il existe de nombreuses autres options que les chercheurs ont proposées qui évitent complètement ces options peu respectueuses de l'environnement tout en offrant de nouvelles caractéristiques matérielles.

Les nouvelles technologies permettent d'utiliser une gamme de matériaux pour l'impression 3D à des fins uniques. L'un de ces matériaux se présente sous la forme d'un filament de cellulose imprimé en 3D antibactérien du MIT. Il pourrait potentiellement devenir une centrale électrique pour les applications médicales, facilitant la création de matériaux approuvés par la FDA qui peuvent être jetés sans trop se soucier de l'élimination durable des déchets. Il est également assez résistant au niveau des propriétés mécaniques et peu coûteux à produire.

Une autre technologie potentielle qui mérite d'être notée est celle des filaments de chanvre bioplastique que les entreprises développent. 3D4MAKERS est une entreprise qui produit un tel filament, offrant une assez bonne adhérence entre les couches.

Même en dehors des filaments, il existe un certain nombre de matériaux prometteurs dans le monde des constructions imprimées en 3D qui pourraient constituer des options très attrayantes pour des projets d'architecture potentiels. Divers projets ont recherché des moyens durables de produire du béton, un produit dont la production entraîne une grande partie des émissions de gaz à effet de serre (Le secteur du ciment est le troisième consommateur industriel d'énergie et le deuxième émetteur industriel de CO2 au niveau mondial). C'est pourquoi des entreprises comme FICEP S3 ont créé des systèmes qui réutilisent les déchets issus de l'impression 3D et des pièces de post-traitement dans des processus tels que MJF et SLS, créant ainsi un nouveau béton hybride. Le projet BCN cherche donc à transformer les déchets en une forme plus durable de béton mélangé qui peut offrir moins de maux de tête associés aux matériaux de fabrication traditionnels.

De même, des composés organiques sont également utilisés pour les imprimeries 3D. Ces composés ne sont pas seulement une curiosité écologique, car certains d'entre eux offrent des solutions qui peuvent permettre l'impression rapide de structures. L'Université estonienne des sciences de la vie et l'Université de Tartu ont expérimenté la tourbe, un matériau naturel fabriqué à partir de végétation en décomposition qui se forme dans les tourbières et autres milieux humides. En tant que l'un des puits de carbone les plus efficaces de la planète, il peut stocker des composés de carbone, ce qui le rend particulièrement utile dans cette entreprise. Il a été utilisé comme source importante de carburant dans certaines parties du monde pendant plus d'un siècle et les scientifiques ont trouvé un moyen de le transformer en une source organique de logement qui aide réellement les efforts environnementaux au lieu de les entraver. Un tel processus utilise également des déchets, ce qui contribue au recyclage.

D'autres chercheurs ont travaillé avec l'impression 3D du sol, comme le projet de transformation du régolithe lunaire. Ces expériences nous rapprochent de l'utilisation de matériaux alternatifs plus abondants tout en recyclant d'anciens éléments pour créer de nouvelles constructions.

Systèmes d'impression 3D à énergie solaire

Les imprimantes 3D vont consommer beaucoup d'énergie à mesure qu'elles deviennent plus courantes dans des industries plus larges. Cependant, cela ne signifie pas que l'énergie doit provenir de moyens traditionnels. L'énergie solaire est encore en plein développement, mais elle représente le Saint Graal de l'énergie alternative, et de nombreuses entreprises l'exploitent en développant des panneaux solaires avec des imprimantes 3D et en exploitant directement l'énergie solaire pour des dispositifs de fabrication additive.

Les panneaux solaires imprimés en 3D offrent des avantages distincts. Ceux-ci peuvent être plus légers, moins chers et, dans certains cas, les imprimer génère beaucoup moins de déchets. Des méthodes telles que MJF sont utilisées depuis un certain temps pour imprimer des systèmes solaires en 3D. Nano Dimension a été particulièrement remarquable à cet égard, en s'associant à des start-ups en Israël pour produire de telles solutions énergétiques durables. Certaines entreprises développent même des modèles flexibles, une perspective qui ne serait pas possible avec la fabrication traditionnelle.

L'impression 3D contribue également à augmenter l'efficacité des panneaux solaires. T3DP, par exemple, est un projet de recherche sur l'impression 3D qui a débuté en 2013 sous la direction de Daniel Clark. Son objectif est d'utiliser une impression 3D volumétrique brevetée pour doubler l'efficacité de conversion des panneaux solaires actuels. Essentiellement, T3DP essaie de créer un solaire imprimé en 3D qui soit abordable et viable. Leur travail s'appuie sur des recherches antérieures étudiant les matériaux de pérovskite composés chimiques pour les cellules solaires, qui peuvent fournir des matériaux beaucoup plus solides et stables pour la construction de cellules solaires.

D'autre part, certaines entreprises ont développé des imprimantes 3D fonctionnant à l'énergie solaire. De tels concepts sont disponibles depuis longtemps en tant que technologies open source. Même en dehors de leurs avantages environnementaux, ces imprimantes sont une perspective utile dans la mesure où elles permettent d'imprimer dans des zones reculées. C'est ce qui a motivé le travail de re:3D avec le Gigabot, qui est un dispositif d'impression 3D hors réseau qui pourrait potentiellement amener la fabrication additive dans des zones sans électricité en exploitant la puissance du soleil.