關於3D列印對碳中和的影響,根據國際市場研究諮詢公司AMPower,3D列印在整個產品的製造與使用生命周期內發揮著積極的可持續發展影響。當前的增材製造環節中,尤其是針對金屬粉末材料的製造,需要考慮的是製造材料需要的能耗,出粉率,以及材料的可回收特點。
/ 減少廢料產生
一般來說,氣體霧化 (GA) 或等離子霧化 (PA) 是目前最廣泛使用的金屬粉末生產方法。除了原料之外,等離子霧化和氣體霧化的另一個主要區別是,在 PA離子霧化過程中,線材被極高溫度的等離子體同時熔化和霧化,而在 GA 氣體霧化 過程中,金屬通常被感應線圈或其他方法熔化,然後通常通過冷高壓霧化。
制粉技術
3D科學谷
這些制粉的方法用於滿足雷射粉末床熔融金屬3D列印-LPBF 增材製造技術所需粒度分布存在一個普遍的挑戰,通常出粉率在20% 到 40%,剩下的 60%到80% 變成廢料。
與傳統製造相比,增材製造對環境的影響存在一些相互矛盾的觀點,譬如有的觀點認為雖然增材製造過程相比來說具有積極的減少碳排放的意義,然而在製造增材製造所需要的粉末過程中,則是一個高耗能、高排放的過程。那麼事實一定如此嗎?
/ 新的可能性
6K Additive正是在材料回收方面打開了新的可能性。
6K Additive 是世界上第一家由可持續來源製成的增材製造粉末生產商,提供全套優質粉末,包括鎳、鈦、銅和難熔金屬,如鎢和錸。以可持續性為核心,6K Additive開發了微波UniMelt制粉系統,是一種專有的微波等離子制粉系統,具有零污染和高產量的生產能力。使用微波能夠非常精確地控制金屬熔化成液滴的環境條件。通過調整時間,溫度和流量大小, 可以利用金屬的自然表面張力來產生大量近乎完美的球形金屬顆粒。
6K Additive使用可回收資源作為增材製造原料,可以使用的原材料包括經過CNC銑削的斷屑,經過磨削的廢粉,以及3D列印中被處理掉的支撐材料,都可以被充分利用。
3D科學谷了解到6K 的微波UniMelt制粉系統提供了多方面的可持續性發展優勢,這是目前世界上其他材料生產平台所無法比擬的。6K Additive之前發布了鈦粉和鎳粉的生命周期評估項目。這項研究由第三方公司Foresight Management 進行評估的,該公司量化了與可3D列印金屬粉末生產相關的環境影響,並專門將霧化技術方法與 6K Additive 進行了比較。研究發現,對於 Ni718 粉末,6K Additive的UniMelt工藝至少比傳統制粉工藝減少了 91% 的能源和 92% 的碳排放。
微波UniMelt制粉系統
6K Additve
6K Additive的微波UniMelt 系統可以獲得接近 100% 的出粉率,以 滿足雷射粉末床熔融金屬3D列印-LPBF 增材製造技術所需粒度分布為例,所有材料都變成可用粉末。此外,與 GA氣體霧化或 PA離子霧化相比,UniMelt 等離子在生產過程中會使用三分之一的氣體,UniMelt 在控制碳排放方面更具可持續性。
正如歐盟提出的工業5.0將可持續發展作為核心要素,歐盟出台了更嚴格的法規,最早將於2030年生效,以使工業行業更加環保,並實現最遲到2050年實現碳中和的氣候目標。儘管在降低能源消耗方面取得了很大進展,但在可持續性發展上仍有許多工作要做。
不犧牲後代子孫的發展為代價的可持續發展,碳排放成為每家企業關注的重點 …
根據3D科學谷《推動實現碳中和,為3D列印創建全面的生命周期評估 (LCA),Fraunhofer ILT和 6K Additive 建立合作》一文,6K Additive和Fraunhofer ILT建立合作,為3D列印創建全面的生命周期評估 (LCA)。6K Additive專注於可持續生產的工程材料,而弗勞恩霍夫雷射技術研究所Fraunhofer ILT 是世界領先的雷射技術開發和應用的領導者,合作雙方將使用由 6K Additive 生產的可持續製造的 Ni718 粉末,用於在雷射粉末床熔融3D列印設備上製造工業部件,以更好地了解材料通過增材製造工藝和後處理產生的碳足跡。
3D科學谷了解到另一種可能將自己定位為 6K Additive 競爭對手的方法是 Metal Powder Works 的 DirectPowder Process。該技術將研磨金屬以機械方式生產粉末。Metal Powder Works (MPW) 可以控制顆粒的大小和幾何形狀。