AMGTA研究論文:金屬3D打印對環(huán)境影響
2020年11月19日,南極熊獲悉,增材制造商綠色貿(mào)易協(xié)會(AMGTA)和大學(xué)合作發(fā)表了一篇研究論文,研究金屬3D打印對環(huán)境的影響。
這個貿(mào)易團(tuán)體最初于2019年發(fā)起,核心目的是推廣3D打印技術(shù)的好處,創(chuàng)始成員包括Sintavia、大洋日本三株式會社和QC實驗室等等。AMGTA也有不少業(yè)內(nèi)大咖擔(dān)任參與成員,包括3D打印機(jī)OEM廠商EOS、GE Additive和SLM Solutions。
學(xué)術(shù)狀況
這篇文獻(xiàn)的題目為《State of Knowledge on the Environmental Impacts of Metal Additive Manufacturing》,由代爾夫特理工大學(xué)的Jeremy Faludi博士和達(dá)特茅斯學(xué)院的Corrie Van Sice共同撰寫。
從結(jié)構(gòu)上看,這篇報告整合了現(xiàn)有的關(guān)于金屬3D打印技術(shù)對環(huán)境影響的學(xué)術(shù)文獻(xiàn),并與傳統(tǒng)制造業(yè)進(jìn)行比較,從材料數(shù)據(jù)庫中深入研究具體材料和工藝。
△辛塔維亞的金屬增材制造能力實例,圖片來自Sintavia
金屬3D打印的環(huán)境影響
金屬增材制造市場是一個快速增長的市場,根據(jù)報告,2020年的估值為10億美元,預(yù)計未來幾年的年增長率將超過27%。雖然有許多子技術(shù)推動了市場的發(fā)展,如SLM、EBM和DED,但與傳統(tǒng)的減材成形制造工藝相比,它們都具有類似的優(yōu)勢。即更大程度的設(shè)計自由度、裝配整合、更輕的零件以及更具成本效益的生產(chǎn)(前提是生產(chǎn)量低于一定的閾值)。
AMGTA的主要心得表示,如果只考慮直接制造工藝,平均而言,增材制造每加工一公斤材料的碳排放要高于傳統(tǒng)的同類產(chǎn)品。然而,被制造零件的幾何形狀對這一結(jié)果有重大影響--最好是加工一個實心立方體,而最好是3D打印一個中空的外殼、格子以及其他任何具有復(fù)雜曲率和內(nèi)部通道的幾何形狀。因此,作者認(rèn)為,采用一個或多個標(biāo)準(zhǔn)參考零件,以使比較過程更容易,將是有益的。
△幾何形狀越復(fù)雜的零件,使用增材制造就越具有可持續(xù)性,圖片來自AMGTA
該文件還指出,需要進(jìn)一步的生命周期評估(LCA)研究來更精確地量化這些影響,AMGTA計劃委托進(jìn)行這些研究。未來的評估最好還應(yīng)該包括整個產(chǎn)品生命周期,因為原材料提取、氣體霧化和物流等過程無疑會對由此產(chǎn)生的碳排放產(chǎn)生重大影響。有關(guān)該項目的更多細(xì)節(jié)可在本文中找到。
△前面三種零件幾何形狀,使用減材制造和增材制造每個零件的溫室氣體排放量,圖片來自AMGTA
個別公司也開始意識到3D打印的可持續(xù)性優(yōu)勢,全球交通制造商Wabtec最近發(fā)布了2020年可持續(xù)發(fā)展報告,詳細(xì)介紹了公司對環(huán)境和社會責(zé)任的承諾。報告概述了公司為改善全球環(huán)境表現(xiàn)而開展的一系列活動,包括整合增材制造如何促進(jìn)公司的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。
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