Binder Jetting riduce le emissioni di carbonio del 38% secondo AMGTA life

Il gruppo commerciale globale Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA) ha annunciato i risultati preliminari di uno studio di analisi del ciclo di vita intitolato “Valutazione comparativa del ciclo di vita: confronto tra fusione e getto di legante per una parte industriale”. L’analisi evidenzia significativi vantaggi ambientali derivanti dall’utilizzo del getto di legante rispetto alle tradizionali tecniche di fusione dei metalli.

Lo studio è stato commissionato dall’AMGTA, che si concentra sulla promozione di pratiche sostenibili nel settore della produzione additiva. L’LCA è stata condotta dalla Yale School of the Environment (YSE) in collaborazione con il produttore di stampanti 3D industriali Desktop Metal. Anche Trane Technologies, un “innovatore climatico” con sede negli Stati Uniti, ha collaborato al progetto.

Per determinare l’impatto ambientale comparativo della stampa 3D a getto di legante rispetto alla fusione di metallo, il team ha analizzato la produzione di un refrigeratore a spirale in acciaio in un sistema HVAC di Trane.

I risultati preliminari hanno mostrato una riduzione del 38% delle emissioni di gas serra (GHG) attraverso il processo di getto di legante. Questa riduzione è stata determinata principalmente dalla ridotta domanda di energia durante la fase di produzione.

“Prima di questo progetto, l’incertezza sulle emissioni del ciclo di vita del getto di legante rispetto agli approcci di produzione convenzionali rappresentava un ostacolo all’adozione dell’AM”, ha commentato Kevin Klug, ingegnere capo della produzione additiva per Trane Technologies. "Grazie ai risultati di questo studio, Trane Technologies è in una posizione migliore per considerare in modo completo i costi, la produttività e l'impatto ambientale dell'AM nelle prime fasi del ciclo di progettazione di un prodotto, quando il rischio è minimo e i potenziali benefici sono massimi."

Sherri Monroe, direttore esecutivo dell'AMGTA, ha aggiunto che “La pubblicazione di questi risultati è significativa per l'industria AM e per le aziende del settore manifatturiero più ampio che sono alla ricerca di metodi di produzione più sostenibili. Con questo studio, siamo in grado di quantificare la ridotta richiesta di energia del getto di legante rispetto alla fusione tradizionale, fornendo al tempo stesso alcune sorprese nell’impatto trascurabile offerto dall’alleggerimento in questo caso d’uso specifico”.

Come è stata condotta la LCA?

L’AMGTA ha commissionato l’LCA nel 2021 per comprendere meglio il potenziale del getto di legante per sostituire la tradizionale fusione in sabbia come metodo di produzione più sostenibile.

Condotto su un periodo di due anni, lo studio ha analizzato il ciclo di vita della produzione dalla culla al cancello di un set di pergamene. Composto da una spirale fissa e una spirale orbitante, questo set di spirali è stato prodotto da Trane Technologies come parte di un sistema HVAC (riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria).

Lo studio, svoltosi presso lo stabilimento Trane nel New Mexico, ha valutato un processo di fusione tradizionale seguito da lavorazione meccanica, placcatura e finitura. Il getto di legante additivo è stato quindi utilizzato per stampare in 3D, polimerizzare e sinterizzare lo stesso design del set di pergamene. In entrambi i processi produttivi sono state utilizzate le stesse fasi di placcatura e finitura.

Punti chiave dell’analisi

Confrontando questi due metodi di produzione, il team ha scoperto che vi era una riduzione del 38% delle emissioni di gas serra derivanti dalla produzione additiva rispetto al tradizionale processo basato sulla fusione.

Tuttavia, lo studio ha rilevato che la riprogettazione finalizzata all’alleggerimento con una struttura di tipo reticolare ha avuto in definitiva un impatto “trascurabile” sulla limitazione delle emissioni di gas serra. Questo perché la maggior parte dell’elettricità è stata spesa nelle fasi di stampa 3D, polimerizzazione e sinterizzazione che non sarebbero state influenzate dalle strutture di tipo reticolare. Si dice che le dimensioni complessive della parte e l’uso efficiente dei volumi di stampa 3D abbiano svolto un ruolo più significativo rispetto all’alleggerimento.

Nel complesso, lo studio suggerisce che una riduzione della massa del 10% nel set di scroll porterebbe a una riduzione dell’1% delle emissioni di gas serra. Tuttavia, l’LCA sostiene che l’alleggerimento può offrire benefici ambientali nella fase di utilizzo, cosa che non è stata valutata in questo studio. Inoltre, è stato evidenziato che i volumi di produzione svolgono un ruolo significativo nelle emissioni di gas serra del processo di stampa 3D. Ciò si riferisce in particolare all’uso meno efficiente dei volumi di costruzione e alle operazioni in piccoli lotti.