La ricerca AMGTA mostra i vantaggi sostenibili della stampa 3D Binder Jet

Tecnologia di stampa 3D a getto di legante di Desktop Metal. Immagine gentilmente concessa da Desktop Metal.

La Additive Manufacturer Green Trade Association annuncia 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”. Lo studio, commissionato dall'AMGTA e condotto dalla Yale School of the Environment (YSE) in collaborazione con Desktop Metal e Trane Technologies, ha analizzato un refrigeratore a spirale in acciaio in un sistema HVAC di Trane per determinare l'impatto comparativo della produzione del getto di legante 3D stampa rispetto alla tradizionale fusione di metalli.

I risultati preliminari hanno confermato una riduzione del 38% delle emissioni di gas serra (GHG) attraverso il processo di binder jetting, principalmente guidato 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”, afferma 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."

I principali punti salienti dello studio includono:

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

Uno dei fattori trainanti della crescita annuale a due cifre della produzione additiva negli ultimi dieci anni è stata l’adozione del getto di legante in diversi settori, guidata da vantaggi in termini di costi, produzione su grandi volumi e potenziale di guadagni in termini di sostenibilità.

"Siamo lieti di avere un altro elemento di ricerca indipendente e di terze parti che convalida come il getto di legante sia un approccio più ecologico alla produzione di parti metalliche", afferma Jonah Myerberg, responsabile della tecnologia, Desktop Metal. “Le emissioni nocive derivanti dalla tradizionale produzione di metalli devono essere ridotte con approcci tecnologici innovativi, ma i produttori hanno bisogno di dati attendibili – non di greenwashing – per fare buone scelte su come producono i loro prodotti in metallo. Questo nuovo studio di Yale, Trane Technologies e AMGTA dimostra ciò in cui il nostro team di Desktop Metal crede da tempo sulla base della nostra esperienza pratica: il binder jetting è un modo più ecologico per produrre parti metalliche”.

Lo studio YSE, della durata di due anni, ha analizzato il ciclo di vita della produzione dalla culla al cancello di un set di spirali composto da una spirale fissa e una spirale orbitante prodotte da Trane Technologies come parte di un sistema HVAC. L’AMGTA ha commissionato lo studio nel 2021 per comprendere meglio il potenziale del getto di legante nel sostituire la tradizionale fusione in sabbia come metodo di produzione più sostenibile. Lo studio ha valutato un processo di fusione tradizionale seguito dalle fasi di lavorazione, placcatura e finitura in Messico. Lo stesso design del set di spirali è stato valutato attraverso un processo di stampa 3D, polimerizzazione e sinterizzazione additiva di legante seguito dalle stesse fasi di placcatura e finitura nella stessa località in Messico.

I risultati dello studio hanno mostrato una riduzione del 38% delle emissioni di gas serra per il processo di produzione additiva rispetto al tradizionale metodo basato sulla fusione. A causa della natura del getto di legante, i ricercatori di YSE hanno concluso che una riprogettazione per l'alleggerimento tramite una struttura di tipo reticolare potrebbe non portare necessariamente a ulteriori riduzioni delle emissioni di gas serra, principalmente perché la maggior parte dell'elettricità consumata in relazione alle fasi di stampa, indurimento e sinterizzazione sarebbe non essere influenzato da strutture di tipo reticolare. L’analisi suggerisce che una riduzione della massa del 10% nel set di scroll porterebbe a una riduzione dell’1% delle emissioni di gas serra.