• Ngành công nghiệp cần phải giảm thiểu tác động của nó đối với môi trường và các bên liên quan.
• Các công nghệ mới như in 3D có thể làm cho ngành sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) bền vững hơn.
• Sáng kiến sản xuất tiên tiến của Diễn đàn Kinh tế Thế giới đang xác định các công ty dẫn đầu công nghệ 4.0 và một thế giới sản xuất bền vững mới.
Cách chúng ta tạo ra mọi thứ đang dần thay đổi. Tuy nhiên, Cuộc Cách mạng Công nghiệp lần thứ 4 không phải chỉ là về cách mà những công nghệ sản xuất mới, như là in 3D, mang lại lợi ích cho các doanh nghiệp và người tiêu thụ. Nó còn là về cách mà ngành công nghiệp có thể mở ra một thế giới sạch sẽ hơn và bền vững hơn.
Thật ngu ngốc khi chối bỏ sự thật rằng Trái Đất đang cận kề hậu quả không thể tránh khỏi của biến đổi khí hậu. Câu hỏi đặt ra hiện nay cho các nhà lãnh đạo doanh nghiệp đó là liệu – và bằng cách nào – chúng ta có thể vừa tiếp tục tạo ra giá trị cho các bên liên quan lại vừa có thể giảm thiểu tác động xấu đến thế giới tự nhiên của chúng ta.
Để tìm ra câu trả lời, Sáng kiến sản xuất tiên tiến của Diễn đàn Kinh tế Thế giới đã làm việc trong năm qua để giải quyết các vấn đề từ sử dụng dữ liệu để thúc đẩy đổi mới cho đến hỗ trợ toàn bộ các công nghệ.
Các công ty toàn cầu sẽ ngày càng gặt hái được nhiều phần thưởng của một hệ sinh thái có khả năng sản xuất tự động và linh hoạt hơn, một phần nào đó, bằng các công nghệ như là in 3D. Công ty của tôi, Desktop Metal và ngành sản xuất bồi đắp nói chung, có vai trò trong việc giúp khách hàng sử dụng các công nghệ này để tạo ra tác động tích cực đến cộng đồng rộng lớn.
Dưới đây là bốn cách mà ngành Công nghiệp 4.0 có thể tạo ra một thế giới bền vững hơn.
1. Sản xuất công cụ miễn phí, không phế liệu
Công cụ có thể đã giúp thời đại công nghệ hiện đại trở nên khả thi hơn, nhưng việc loại bỏ nó cũng đem lại những tác động tích tực – giảm thời gian sản xuất, giảm được phẩn chi phí cho nó và giảm đi chi phí kho – bên cạnh việc giảm thiểu tác động đến môi trường của việc sản xuất.
Không cần đến dụng cụ, các nhà sản xuất có thể loại bỏ các phần của mạng lưới phức tạp. Thay vào đó, chỉ có nguyên liệu thô – bột kim loại được đóng gói đặc – sẽ được vận chuyển, tạo ra chuỗi cung ứng hiệu quả hơn nhiều.
Các bộ phận, trong khi đó, sẽ được gửi qua biên giới dưới dạng các tệp kỹ thuật số và chỉ được tải xuống và in khi cần và ở đâu khi cần dùng đến chúng.
Các quy trình bồi đắp dựa trên luyện kim bột cũng cho phép sử dụng gần 100% nguyên liệu thô với ít chất thải hoặc phế liệu, làm cho nó trở thành một ngành công nghệ xanh và có tính tuần hoàn cao.
Bằng cách mang sản xuất đến gần hơn với người tiêu dùng, công nghệ bồi đắp luyện kim bột không chỉ làm giảm tác động đến môi trường của việc vận chuyển vật liệu và các bộ phận trên một khoảng cách dài mà còn có thể san bằng đáng kể tình thế, cho phép các công ty nhỏ trên toàn cầu cạnh tranh với các nhà sản xuất lớn trong việc sản sinh các bộ phận hiệu chỉnh thị trường địa phương.
2. Hợp nhất lắp ráp
Một lợi ích khác của sản xuất bồi đắp là hợp nhất lắp ráp, hoặc kết hợp một số bộ phận thành các tổ hợp ít chức năng hơn. Điều này cũng giúp giảm bớt tác động xấu đến môi trường.
Với bộ phận cần vận chuyển được giảm thiểu, quá trình này có thể làm cho các mạng lưới vận chuyển hiệu quả hơn, giảm đáng kể lượng khí thải CO2.
Trong hầu hết các trường hợp, kết hợp nhiều bộ phận cũng giúp tiết kiệm đáng kể chi phí và trọng lượng. Lấy một ví dụ, các kỹ sư của Optisys có thể giảm các thành phần trong ăng ten băng tần Ka từ 100 xuống 1.
Mặc dù tính linh hoạt hình học của in 3D giúp tạo ra các bộ phận phức tạp, đa chức năng, ngành công nghiệp sản xuất bồi đắp vẫn còn ở giai đoạn sơ khai khi sản xuất các bộ phận sản xuất.
Lí do một phần là vì câu chuyện về ngành công nghiệp bồi đắp thực sự là một trong ba đường cong tăng trưởng khác biệt. Đầu tiên, bắt đầu từ đầu những năm 1990, chủ yếu tập trung vào nghiên cứu và phát triển công nghệ bồi đắp mới.
Ngày nay, ngành công nghiệp đứng ở vị trí bắt đầu của đường cong S mới, sẽ chứng kiến việc áp dụng in 3D rộng hơn cho sản xuất, thay đổi mãi mãi cách thức sản phẩm được tạo ra.
Khi ngành công nghiệp tiếp tục phát triển trong những thập kỷ tới, cuối cùng nó sẽ đạt đến đường cong tiếp theo, nơi các công ty in các sản phẩm hoàn chỉnh sử dụng nhiều vật liệu, tiếp tục giảm tác động môi trường.
3. Thiết kế sáng tạo
Tính linh hoạt hình học đi kèm với in 3D cũng mở ra cơ hội cho một lớp thiết kế hoàn toàn mới, sử dụng trí tuệ nhân tạo và lấy cảm hứng từ thiên nhiên.
Sử dụng các công cụ thiết kế tổng quát mới, các kỹ sư phác thảo nơi một thành phần nên tồn tại, những lực lượng nào đang tác động lên nó và phân định các khu vực cần tránh. Phần còn lại phụ thuộc vào máy tính.
Kết quả cuối cùng là các phần được tối ưu hóa hoàn toàn, nhẹ hơn 50% so với thiết kế thông thường, mà không làm giảm hiệu suất.
Bằng cách làm cho các bộ phận như vậy khả thi, in 3D sử dụng ít nguyên liệu thô hơn. Nó có thể được sử dụng để sản xuất các linh kiện nhẹ cho mọi thứ từ ô tô đến máy bay, dẫn đến lượng khí thải carbon thấp hơn.
4. Sản xuất vòng và polyme mới
Với khả năng tái sử dụng gần như vô hạn, các bộ phận kim loại in 3D đã bắt đầu mở ra ý tưởng về quy trình sản xuất vòng tròn, trong đó các sản phẩm được thiết kế để phù hợp với các vòng lặp bền vững, nơi các thành phần có thể được tái sử dụng nhiều lần.
Tuy nhiên, kim loại không phải là loại vật liệu duy nhất được sử dụng trong sản xuất hiện đại.
Trong nỗ lực giảm chất thải nhựa, một số nhà nghiên cứu đang phát triển các polyme tiên tiến như polyhydroxyalkanoate hoặc PHA, có thể bị phân hủy trong đất, phân hữu cơ và trầm tích biển. Đây là những vật liệu thân thiện với môi trường hơn nhiều, và phù hợp với bản chất của một nền kinh tế tuần hoàn hơn.
Xây dựng cộng đồng cho tương lai
Tuy nhiên, không có lợi ích nào trong số này tồn tại trong chân không - và không có tác động nào của biến đổi khí hậu có thể bị đảo ngược bởi bất kỳ một công ty nào.
Nền tảng diễn đàn kinh tế thế giới để định hình tương lai của xuất tiên tiến năm ngoái đã xác định một mạng lưới các công ty ngọn hải đăng trên đỉnh cao trong các ứng dụng Công nghiệp 4.0.
Trong tương lai, công ty của tôi và những người khác sẽ làm việc để tăng cường mối quan hệ trên mạng lưới đó và chia sẻ các thực tiễn tốt nhất khi chúng tôi cố gắng mang lại tương lai của sản xuất - và đảm bảo rằng tương lai sẽ tươi sáng cho nhiều người nhất có thể.