サステナビリティを推進する5つの最先端3Dプリンティング革新

積層造形、いわゆる3Dプリンティングは、プラスチックと金属粉末を組み合わせた生産技術です。家具から人体部品まで、すべての3Dプリンティングプロジェクトはグラフィックデザインから始まり、固体製品へと変わります。3Dプリンティングには過剰なエネルギー消費や有害な副産物といった環境負荷がありますが、企業は新技術とエコ材料でバランスを取ろうとしています。

3Dプリンティングのサステナビリティ目標

積層造形（AM）が普及するにつれ、企業は生産手法を見直し、コスト削減と効率を維持しながらより持続可能な材料をどう使うかを模索しています。環境規制への対応として、企業は以下のサステナビリティ目標を掲げています：

• 材料と製品を可能な限り何度も再利用できる循環型経済を維持する。
• プラスチック廃棄物とゴミが埋立地、海洋、焼却炉に行くサイクルを断つ。
• 材料輸送を最小限に抑え、二酸化炭素排出を削減する。

この環境配慮型実践へのコミットメントが、実現可能な解決策を生み出しました。AM企業がサステナビリティにどう貢献しているか、いくつかの方法を紹介します。

1. プラスチック廃棄物の削減

残念ながら、大多数のプラスチック製品は世界中の海洋に流れ着きます。この汚染に対抗する一つの方法がプラスチック廃棄物の削減です。3Dプリンティングの層ごとの積層方式により、必要最小限の材料しか使わず、切り取り加工が不要です。切削加工とは異なり、3Dプリンティングでは材料を除去・廃棄する必要のない中空部や設計が可能です。したがって、プラスチック消費が減り、スクラップ廃棄も減ります。

2. 生分解性材料の使用

バイオベース原料が3Dプリンティングプロセスで使用されるようになりました。一般的な物質の一つが、トウモロコシから作られることが多い生分解性植物ポリマー「PLA」で、木材、大豆、海藻、藻類なども含まれます。MITのMediated Matter Groupによる水系ポリマーの最近の進展では、セルロースや炭酸カルシウムといった他の天然成分も取り入れられています。

生分解性材料で製品を作るもう一つの企業が、インド拠点のSpectaliteです。農業廃棄物と再生可能資源を製造に組み合わせ、Spectaliteのバイオコンパウンド材料は包装、自動車、マテリアルハンドリング、家庭用品、家具など多様な業界に対応しています。

3. プラスチックのリサイクル

AMにおけるサステナビリティを促進するもう一つの選択肢は、廃棄されたプラスチック製品や工場から出るプラスチックスクラップをリサイクルすることです。一つの方法は、元のポリマー繊維より強い新しいポリマーフィラメントを作ることです。現在、洗浄・粉砕された熱可塑性プラスチックを再利用する機械があります。小さな破片が押出機を通過し、新しいリサイクルフィラメントが生成されます。

例えば、ギリシャのテッサロニキを訪れれば、コミュニティ全体に3Dプリントされた屋外家具が配置されているのが見つかります。市のZero Waste Labと提携し、The New Raw研究デザイングループがプラスチックリサイクルプロジェクトを開始しました。市民にプラスチック製品のリサイクル預託を呼びかけ、ラボが回収プラスチックから3Dプリント家具を製作しました。テッサロニキの家具のほか、The New Rawはリサイクルプラスチックで貝殻や食器も製作しています。

4. 排出削減

製品はしばしば梱包や最終加工のために他施設へ輸送されます。メーカーが一施設で生産プロセスを完結できれば、材料輸送の必要性が減り、トラックや飛行機の移動が減って排ガスとカーボンフットプリントが低減します。また、リモートアクセスにより3D設計データをメールで送信でき、陸上輸送の必要がなくなります。

建設研究者たちはセメントを環境負荷の高い材料と見なし、その有害な二酸化炭素排出を指摘しています。セメントの代替として、ポルトガル企業eCO2Blocksがカーボンネガティブな舗装ブロックを生産しています。天然資源の代わりに、非飲用水、二酸化炭素吸収技術、産業廃棄物を組み合わせています。

5. 生態系の保全

地球温暖化の結果、天然サンゴ礁が世界中で劣化しています。3Dプリンティングの助けを借りて、フランスとオーストラリアの研究者たちはプラスチック製サンゴ礁を作ることができました。人工リーフを天然リーフの隣に設置し、サンゴの再生とリーフの自然な住民の回復を促します。

AM向けリサイクルは、海洋流出プラスチックゴミの削減にも貢献しています。例えば、The New Rawは放棄された漁網（水生生物を捕らえ殺す）を回収し、リサイクルして新たな3Dプリントプラスチック製品を作っています。

結論

専門家は、3Dプリンティング（積層造形技術）が進化し、最終的に従来の材料加工ツールに加わるか、置き換わると予測しています。それまでの間、研究者たちは3Dプリンティングを経済的かつ持続可能な手順にする更なる解決策を見つけています。材料生産手法が「3R（リデュース、リユース、リサイクル）」を念頭にシフトする中、企業は環境規制を遵守しつつ、高品質でエコフレンドリーな製品を提供できます。