L’Additive Manufacturer Green Trade Association (« AMGTA« ), une association axée sur la promotion des pratiques durables de l’industrie de la fabrication additive (« FA »), a annoncé aujourd’hui les résultats préliminaires d’un projet de recherche intitulé « Specific Energy of Metal AM Feedstock : A Comparison« .

 L’étude, commandée par AMGTA et menée par Syntec Associates, un cabinet de recherche, en partenariat avec Divergent Technologies, une usine numérique modulaire complète pour les structures complexes, a évalué trois approches clés de traitement des matières premières pour la fabrication additive – l’atomisation au gaz, le broyage mécanique (en particulier le broyage à billes) et le tréfilage – afin de déterminer les besoins énergétiques spécifiques pour la production des matières premières.

Les résultats de la recherche ont mis en évidence que, d’un point de vue énergétique, l’atomisation de l’hélium est la méthode la plus durable pour la production de poudres métalliques d’alliages courants, suivie de l’argon et de l’azote. La consommation d’énergie spécifique pour l’atomisation dépend également de manière critique des paramètres du procédé et de la chimie des alliages. En outre, la recherche a montré que le broyage mécanique, lorsqu’il est approprié pour la production de poudres dans la fabrication additive, présente une réduction significative de la consommation d’énergie spécifique par rapport à l’atomisation au gaz.

« Lors de la préparation des évaluations du cycle de vie sur le traitement industriel de nos alliages, j’ai trouvé de grandes variations dans la littérature sur le processus de FA et la consommation d’énergie de l’atomisation de la poudre », a déclaré Michael Kenworthy, directeur de la technologie chez Divergent Technologies et directeur du conseil d’administration d’AMGTA. « Cette recherche a permis d’établir un ensemble transparent d’hypothèses et de modèles de processus à partir desquels il est possible de comprendre les principaux leviers du processus et d’évaluer les études commerciales du système qui informent sur les améliorations futures en matière de durabilité. »

Les principaux enseignements de cette étude sont les suivants

  • L’atomisation à l’hélium est la meilleure pour l’atomisation des poudres : La recherche indique que, d’un point de vue énergétique, l’atomisation à l’hélium se distingue comme la méthode d’atomisation à gaz la plus durable, montrant une réduction significative de la consommation d’énergie spécifique par rapport à l’argon et à l’azote pour les alliages couramment utilisés.
  • La poudre atomisée à l’argon est meilleure que l’azote : Pour ceux qui cherchent une alternative à l’hélium, la poudre atomisée à l’argon s’avère être une option notable, avec des économies d’énergie par rapport à la poudre atomisée à l’azote.
  • Le broyage mécanique est plus performant que l’atomisation gazeuse : Le broyage mécanique, en particulier le broyage à billes, démontre une réduction significative de la consommation d’énergie spécifique par rapport à l’atomisation au gaz pour la production de poudres d’AM métalliques.
  • Conseils à l’industrie pour des choix durables : Cette recherche souligne l’importance de sélectionner les méthodes de fabrication ayant la plus faible consommation d’énergie spécifique par kilogramme afin d’améliorer la durabilité globale lors de la production de matériaux de base utilisés dans la fabrication additive.

« L’un des principaux objectifs de l’AMGTA est d’informer le consommateur sur les méthodes de production les plus durables dans la chaîne d’approvisionnement des additifs. Cet important travail de recherche fournit des indications sur les méthodes d’atomisation du gaz qui nécessitent le moins d’énergie spécifique par kilogramme », a déclaré Brian R. Neff, président du conseil d’administration de l’AMGTA. « En même temps, elle indique au marché que les méthodes de production mécanique des matières premières en poudre, telles que le broyage à billes, sont elles-mêmes d’un ordre de grandeur supérieur à l’atomisation au gaz d’un point de vue énergétique. »

L’atomisation de gaz, considérée comme une technologie prometteuse pour la production de poudres de réserve pour la fabrication additive, était un point central de l’étude. La recherche a révélé que l’atomisation à l’hélium comme gaz d’atomisation entraînait la plus faible consommation totale d’énergie spécifique par rapport à l’argon (13 % de mieux en moyenne) et à l’azote (28 % de mieux en moyenne). En outre, la poudre atomisée à l’argon a permis de réduire les besoins énergétiques de 12 % par rapport à la poudre atomisée à l’azote pour les alliages étudiés (SS316L, Al5083 et IN718).

L’étude met également en évidence l’efficacité de la production mécanique de poudre, en particulier le broyage à billes, qui a montré une amélioration d’environ 90 % de la consommation d’énergie spécifique par rapport à l’atomisation au gaz pour la gamme de conditions de processus étudiées. Il est recommandé de poursuivre les recherches afin de déterminer l’impact de l’utilisation de poudre atomisée à l’hélium et/ou de poudre broyée à la bille sur des catégories de produits spécifiques.

« Cette recherche s’inscrit dans le cadre de l’engagement de l’AMGTA à mieux comprendre les pratiques de fabrication durable utilisant les technologies additives », a déclaré Sherri Monroe, directrice exécutive de l’AMGTA. « Ces résultats mettent en évidence des considérations essentielles pour les fabricants qui recherchent des méthodes de production de matières premières respectueuses de l’environnement. Pour faire progresser la durabilité dans la fabrication additive, la recherche est essentielle pour prendre des décisions éclairées. »

Les points saillants de l’étude peuvent être consultés sur le site web de l’AMGTA. L’AMGTA prévoit de publier d’autres études indépendantes tout au long de l’année 2024.

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