AMGTA發(fā)布增材制造粉末生產(chǎn)可持續(xù)性研究：氣霧化法最優(yōu)，機(jī)械研磨法潛力巨大

2024年4月25日，南極熊獲悉，增材制造商綠色貿(mào)易協(xié)會(huì) (AMGTA ) 發(fā)布了題為“金屬增材制造(AM)原料的特定能耗:比較研究”的研究項(xiàng)目的初步結(jié)果。該協(xié)會(huì)是一個(gè)致力于促進(jìn)可持續(xù)增材制造行業(yè)實(shí)踐的全球倡導(dǎo)組織。這項(xiàng)研究由 AMGTA 委托，由研究咨詢公司 Syntec Associates 與復(fù)雜結(jié)構(gòu)的完整模塊化數(shù)字工廠 Divergent Technologies 合作進(jìn)行，評(píng)估了三種主要的金屬增材制造原料加工方法 - 氣霧化、機(jī)械研磨(特別是球磨)和線材拉絲 - 以確定生產(chǎn)金屬AM原料材料的特定能源需求。

研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)，從能源角度來(lái)看，氦氣霧化是用于常用合金金屬粉末生產(chǎn)的氣體霧化最可持續(xù)的方法，其次是氬氣，然后是氮?dú)狻?/font>霧化的具體能耗還很大程度上取決于工藝參數(shù)和合金化學(xué)成分。此外，研究表明，如果機(jī)械研磨適用于增材制造粉末生產(chǎn)時(shí)，與氣體霧化相比，其單位能耗顯著降低。

Divergent Technologies 首席技術(shù)官兼 AMGTA 董事會(huì)董事 Michael Kenworthy 表示：“在對(duì)我們合金的工業(yè)速率加工進(jìn)行生命周期評(píng)估時(shí)，我發(fā)現(xiàn)有關(guān)增材制造工藝和粉末霧化能耗的文獻(xiàn)存在很大差異。這項(xiàng)研究建立了一套透明的流程假設(shè)和模型，從中了解關(guān)鍵流程杠桿并評(píng)估系統(tǒng)貿(mào)易研究，為未來(lái)的可持續(xù)性增強(qiáng)提供信息?！?/div>

研究項(xiàng)目關(guān)鍵結(jié)論：

• 氦氣最適合霧化粉末：研究表明，從能源角度來(lái)看，氦氣霧化是最可持續(xù)的氣體霧化方法，與常用合金的氬氣和氮?dú)庀啾?，其單位能耗顯著降低；
• 氬霧化粉末比氮?dú)飧茫簩?duì)于那些尋求氦氣替代品的人來(lái)說(shuō)，氬霧化粉末是一個(gè)值得注意的選擇——與氮?dú)忪F化粉末相比，可以節(jié)省能源；
• 機(jī)械研磨優(yōu)于氣體霧化：機(jī)械研磨，特別是球磨，與金屬增材制造粉末生產(chǎn)的氣體霧化相比，單位能耗顯著降低；
• 可持續(xù)選擇的行業(yè)指南：本研究強(qiáng)調(diào)了在生產(chǎn)增材制造原料時(shí)選擇每公斤能耗最低的制造方法的重要性，以提高整體可持續(xù)性。
  

AMGTA 董事會(huì)主席 BrianR. Neff 說(shuō)道：“AMGTA 的主要目標(biāo)是幫助消費(fèi)者了解增材制造供應(yīng)鏈中最可持續(xù)的生產(chǎn)方法。這項(xiàng)重要的研究為哪種氣體霧化方法每公斤所需的比能量最少提供了指導(dǎo)。同時(shí)，它向市場(chǎng)表明，從能源角度來(lái)看，粉末原料的機(jī)械生產(chǎn)方法（例如球磨）本身比氣體霧化要好一個(gè)數(shù)量級(jí)?！?/div>

氣體霧化被認(rèn)為是一種很有前景的增材制造原料粉末生產(chǎn)技術(shù)，也是該研究的重點(diǎn)。研究表明，與氬氣（平均高出 13%）和氮?dú)猓ㄆ骄叱?28%）相比，使用氦氣作為霧化氣體的氣體霧化產(chǎn)生的總比能量消耗最少。此外，對(duì)于所研究的合金（SS316L、Al5083 和IN718），發(fā)現(xiàn)與氮霧化粉末相比，氬霧化粉末可將能量需求降低 12%。

該研究還強(qiáng)調(diào)了機(jī)械法生產(chǎn)粉末的效率，特別是球磨，在研究的工藝條件范圍內(nèi)，與氣體霧化相比，球磨工藝單位能耗提高了約 90%。建議進(jìn)一步研究以確定使用氦霧化粉末和/或球磨粉末對(duì)特定產(chǎn)品類別的應(yīng)用影響。

AMGTA 執(zhí)行董事 SherriMonroe 表示：“這項(xiàng)研究符合AMGTA 的承諾，即更好地了解利用增材技術(shù)的可持續(xù)制造實(shí)踐。這些發(fā)現(xiàn)凸顯了制造商尋求環(huán)保原料生產(chǎn)方法的關(guān)鍵考慮因素。為了促進(jìn)增材制造的可持續(xù)性，研究對(duì)于做出明智的決策至關(guān)重要?！贝送?，AMGTA還表示預(yù)計(jì)將在2024 年發(fā)布更多獨(dú)立研究成果。