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AMGTA研究论文:金属3D打印对环境影响

2020年11月19日,南极熊获悉,增材制造商绿色贸易协会(AMGTA)和大学合作发表了一篇研究论文,研究金属3D打印对环境的影响。

这个贸易团体最初于2019年发起,核心目的是推广3D打印技术的好处,创始成员包括Sintavia、大洋日本三株式会社和QC实验室等等。AMGTA也有不少业内大咖担任参与成员,包括3D打印机OEM厂商EOS、GE Additive和SLM Solutions。

学术状况

这篇文献的题目为《State of Knowledge on the Environmental Impacts of Metal Additive Manufacturing》,由代尔夫特理工大学的Jeremy Faludi博士和达特茅斯学院的Corrie Van Sice共同撰写。

从结构上看,这篇报告整合了现有的关于金属3D打印技术对环境影响的学术文献,并与传统制造业进行比较,从材料数据库中深入研究具体材料和工艺。

△辛塔维亚的金属增材制造能力实例,图片来自Sintavia

金属3D打印的环境影响

金属增材制造市场是一个快速增长的市场,根据报告,2020年的估值为10亿美元,预计未来几年的年增长率将超过27%。虽然有许多子技术推动了市场的发展,如SLM、EBM和DED,但与传统的减材成形制造工艺相比,它们都具有类似的优势。即更大程度的设计自由度、装配整合、更轻的零件以及更具成本效益的生产(前提是生产量低于一定的阈值)。

AMGTA的主要心得表示,如果只考虑直接制造工艺,平均而言,增材制造每加工一公斤材料的碳排放要高于传统的同类产品。然而,被制造零件的几何形状对这一结果有重大影响--最好是加工一个实心立方体,而最好是3D打印一个中空的外壳、格子以及其他任何具有复杂曲率和内部通道的几何形状。因此,作者认为,采用一个或多个标准参考零件,以使比较过程更容易,将是有益的。

△几何形状越复杂的零件,使用增材制造就越具有可持续性,图片来自AMGTA

该文件还指出,需要进一步的生命周期评估(LCA)研究来更精确地量化这些影响,AMGTA计划委托进行这些研究。未来的评估最好还应该包括整个产品生命周期,因为原材料提取、气体雾化和物流等过程无疑会对由此产生的碳排放产生重大影响。有关该项目的更多细节可在本文中找到。

△前面三种零件几何形状,使用减材制造和增材制造每个零件的温室气体排放量,图片来自AMGTA

个别公司也开始意识到3D打印的可持续性优势,全球交通制造商Wabtec最近发布了2020年可持续发展报告,详细介绍了公司对环境和社会责任的承诺。报告概述了公司为改善全球环境表现而开展的一系列活动,包括整合增材制造如何促进公司的可持续发展目标。


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