A Associação de Comércio Verde de Fabricantes de Aditivos (AMGTA ), um grupo de defesa global focado na promoção de práticas sustentáveis da indústria de manufatura aditiva, divulgou os resultados preliminares de um projeto de pesquisa intitulado ‘Energia específica da matéria-prima AM de metal: uma comparação‘. O estudo, encomendado pela AMGTA e conduzido pela Syntec Associates, uma consultoria de pesquisa, em parceria com a Divergent Technologies, uma fábrica digital modular completa para estruturas complexas, avaliou três abordagens principais de processamento de matéria-prima AM de metal – atomização a gás, moagem mecânica (especificamente moagem de bolas ) e trefilagem – para determinar requisitos específicos de energia para a produção de matérias-primas metálicas AM.
Os resultados da pesquisa destacaram que, do ponto de vista energético, a atomização com gás hélio é o método mais sustentável usado para a atomização de gás para a produção de pó metálico de ligas comumente usadas – seguido pelo argônio e depois pelo nitrogênio. O consumo específico de energia para atomização também depende criticamente dos parâmetros do processo e da química da liga. Além disso, a pesquisa mostrou que a moagem mecânica, quando apropriada para uso na produção de pó em AM, apresenta uma redução significativa no consumo específico de energia quando comparada à atomização a gás.
“Ao preparar avaliações do ciclo de vida no processamento industrial de nossas ligas, encontrei uma grande variação na literatura sobre processo AM e consumo de energia de atomização de pó”, disse Michael Kenworthy, Diretor de Tecnologia da Divergent Technologies e Diretor do Conselho da AMGTA. “Esta pesquisa estabeleceu um conjunto transparente de suposições e modelos de processos a partir dos quais podemos compreender as principais alavancas do processo e avaliar os estudos de comércio do sistema que informam futuras melhorias de sustentabilidade.”
Principais conclusões:
A atomização com gás hélio é melhor para a atomização de pó: A pesquisa indica que, do ponto de vista energético, a atomização com gás hélio se destaca como o método de atomização de gás mais sustentável – mostrando uma redução significativa no consumo específico de energia em comparação com argônio e nitrogênio para ligas comumente usadas.
O pó atomizado com argônio é melhor que o nitrogênio: Para quem busca uma alternativa ao hélio, o pó atomizado com argônio revela-se uma opção notável – economizando energia quando comparado ao pó atomizado com nitrogênio.
A moagem mecânica supera a atomização a gás: A moagem mecânica, particularmente a moagem de bolas, demonstra uma redução significativa no consumo específico de energia em comparação com a atomização a gás para a produção de pó AM metálico.
Orientação da indústria para escolhas sustentáveis: Esta investigação destaca a importância de selecionar métodos de fabrico com o menor consumo específico de energia por quilograma para melhorar a sustentabilidade global na produção de matérias-primas utilizadas na AM.
“O objetivo principal da AMGTA é educar o consumidor sobre os métodos de produção mais sustentáveis dentro da cadeia de fornecimento de aditivos. Esta importante pesquisa fornece orientação sobre quais métodos de atomização de gás requerem a menor quantidade de energia específica por quilograma”, disse Brian R. Neff, presidente do conselho da AMGTA. “Ao mesmo tempo, indica ao mercado que os métodos mecânicos de produção de matéria-prima em pó, como a moagem de bolas, são eles próprios uma ordem de grandeza melhores do que a atomização a gás do ponto de vista energético.”
A atomização de gás, considerada uma tecnologia promissora para a produção de pós para AM, foi um ponto focal do estudo. A pesquisa revelou que a atomização de gás usando hélio como gás de atomização resultou no menor consumo específico total de energia em comparação com o argônio (13% melhor em média) e o nitrogênio (28% melhor em média). Além disso, descobriu-se que o pó atomizado com argônio reduz os requisitos de energia em 12% quando comparado ao pó atomizado com nitrogênio para as ligas estudadas (SS316L, Al5083 e IN718).
O estudo também destaca a eficiência da produção mecânica de pó, principalmente o moinho de bolas, que apresentou melhoria de aproximadamente 90% no consumo específico de energia em comparação à atomização a gás para a faixa de condições de processo estudadas. Recomenda-se mais pesquisas para determinar o impacto aplicado em categorias específicas de produtos do uso de pó atomizado com hélio e/ou pó moído em esfera.
“Esta pesquisa está alinhada com o compromisso da AMGTA de compreender melhor as práticas de fabricação sustentáveis que aproveitam tecnologias aditivas”, disse Sherri Monroe, Diretora Executiva da AMGTA. “Essas descobertas destacam considerações importantes para os fabricantes que buscam métodos de produção de matérias-primas ecologicamente corretos. Para promover a sustentabilidade na fabricação aditiva, a pesquisa é vital para tomar decisões informadas.”
A AMGTA afirma que espera publicar pesquisas independentes adicionais ao longo de 2024. Para saber mais sobre a AMGTA acesse o site.
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