3D printing atau additive manufacturing merupakan salah satu revolusi di industi manufaktur yang memungkinkan komponen dengan berbagai desain kompleks diproduksi secara masal, cepat, dan presisi. Namun, seiring dengan semakin luasnya adopsi teknologi 3D printing pada berbagai aspek manufaktur, penting untuk memahami dampak lingkungan dari produk berbasis 3D printing melalui pendekatan Life Cycle Assessment (LCA). LCA adalah metode komprehensif untuk menilai dampak lingkungan dari suatu produk sepanjang siklus hidupnya, mulai dari pengambilan bahan baku, proses produksi, distribusi, penggunaan, hingga tahap akhir atau daur ulang.

Keunggulan dan Tantangan Lingkungan dari 3D Printing/additive manufacturing

Salah satu keunggulan lingkungan dari 3D Printing/ additive manufacturing dibandingkan dengan Subtractive manufacturing (metode produksi di mana material diproses dari blok awal melalui proses milling, turning, atau drilling untuk membentuk produk akhir, yang sering kali menghasilkan limbah dalam jumlah besar) adalah pengurangan limbah material, efisiensi energi pada proses tertentu, dan kemampuan untuk menggunakan bahan daur ulang atau biobased. Proses 3D printing dapat mengurangi konsumsi material hingga 50% dibandingkan metode subtractive manufacturing, karena hanya material yang diperlukan yang digunakan dalam proses pencetakan. (Cerdas et al., 2017).

Meskipun memiliki keunggulan, teknologi 3D printing juga memiliki tantangan tersendiri. Tantangan utama yang dihadapi adalah konsumsi energi yang cukup tinggi dalam prosesnya. Salah satu contoh proses pencetakan yang memerlukan konsumsi energi yang tinggi adalah percetakan logam , yang dalam prosesnya membutuhkan suhu yang sangat tinggi . Selain konsumsi energi yang cukup tinggi, emisi partikel ultrafine dan senyawa organik volatil selama proses pencetakan juga dapat berdampak pada kualitas udara di lingkungan kerja dan kesehatan operator. Pemilihan bahan baku dan desain produk sangat mempengaruhi jejak karbon dan konsumsi energi produk 3D printing (Saade et al.,2020)

Penerapan Life Cycle Assessment (LCA) pada Produk 3D Printing

Life Cycle Assessment (LCA) pada produk berbasis 3D printing dilakukan dengan menganalisis seluruh tahapan siklus hidup produk secara menyeluruh. Analisis dimulai dari tahap pengambilan bahan baku, di mana pemilihan material seperti plastik PLA, ABS, atau logam sangat memengaruhi dampak lingkungan. Bahan berbasis bio-plastik umumnya memiliki jejak karbon yang lebih rendah dibandingkan plastik konvensional, namun, jika menginginkan produksi dalama jumlah masal, perlu diperhatikan kembali ketersediaan dan proses produksi yang diperlukan. Pada tahap proses produksi, LCA menilai konsumsi energi, emisi, serta limbah yang dihasilkan selama pencetakan, di mana metode seperti Fused Deposition Modeling (FDM) cenderung lebih hemat energi dibandingkan Selective Laser Sintering (SLS) atau Direct Metal Laser Sintering (DMLS), namun memiliki keterbatasan dalam jenis material yang dapat digunakan. 

Tahap selanjutnya yang juga menjadi bagian penting dari penilaian LCA adalah proses distribusi, dan penggunaan produk. Produk 3D printing seringkali diproduksi secara lokal sehingga meminimalkan emisi transportasi yang dihasilkan. Namun, masa pakai dan performa produk selama proses penggunaan tetap menjadi faktor krusial dalam penilaian LCA. Semakin lama masa pakai suatu produk, semakin rendah keseluruhan jejak lingkungan per unit waktu. Dengan demikian, produk yang lebih tahan lama dan berkualitas tinggi umumnya lebih ramah lingkungan dibandingkan produk yang cepat rusak atau perlu sering diganti. Faktor lain yang tidak kalah penting adalah tahap akhir siklus hidup produk. Tahap ini mengukur kemampuan mendaur ulang material atau melakukan remanufaktur terhadap produk jadi. Beberapa material 3D printing dapat didaur ulang secara langsung, sementara yang lain memerlukan proses tambahan yang mungkin meningkatkan konsumsi energi

Pengembangan 3D Printing/additive manufacturing 

Pada 3D printing/additive manufacturing, meskipun  terdapat konsumsi energi awal yang cukup tinggi, efisiensi material dan pengurangan limbah konstruksi secara signifikan menurunkan dampak lingkungan secara keseluruhan. Selain itu, pada contoh produk konstruksi berbasis 3D printing, desain yang mampu dioptimalkan dengan menggunakan 3D printing juga dapat mengurangi berat produk dan memperpanjang masa pakai, sehingga meningkatkan kinerja lingkungan produk secara total (Tinoco et al., 2022).

LCA pada produk berbasis 3D printing memberikan gambaran menyeluruh tentang dampak lingkungan dari teknologi ini. Meskipun 3D printing memiliki potensi besar untuk mendukung manufaktur berkelanjutan, perhatian khusus perlu diberikan pada pemilihan material, efisiensi energi, dan strategi daur ulang. Penelitian dan inovasi lebih lanjut sangat dibutuhkan untuk mengoptimalkan proses dan material, sehingga teknologi 3D printing dapat benar-benar menjadi solusi ramah lingkungan di masa depan.

 

Tinoco, M. P., De Mendonça, É. M., Fernandez, L. I. C., Caldas, L. R., Reales, O. a. M., & Filho, R. D. T. (2022). Life cycle assessment (LCA) and environmental sustainability of cementitious materials for 3D concrete printing: A systematic literature review. Journal of Building Engineering, 52, 104456. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104456

Saade, M. R. M., Yahia, A., & Amor, B. (2019). How has LCA been applied to 3D printing? A systematic literature review and recommendations for future studies. Journal of Cleaner Production, 244, 118803. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.118803

Cerdas, F., Juraschek, M., Thiede, S., & Herrmann, C. (2017). Life cycle assessment of 3D printed products in a distributed manufacturing system. Journal of Industrial Ecology, 21(S1). https://doi.org/10.1111/jiec.12618

https://www.pexels.com/photo/3d-printer-crafting-hexagonal-design-30620861/