L’Additive Manufacturer Green Trade Association (« AMGTA« ) a récemment révélé les résultats préliminaires d’une étude d’analyse du cycle de vie intitulée « Comparative Life-Cycle Assessment : Comparison of Casting vs Binder Jetting for an Industrial Part » (Analyse comparative du cycle de vie : comparaison entre le moulage et la technologie de jet de liant pour une pièce industrielle). Pour rappel, cette étude a été commandée en 2021 par l’AMGTA afin de mieux comprendre le potentiel de la projection de liant pour remplacer la coulée de sable traditionnelle.
Elle a été menée par la Yale School of the Environment (YSE) en partenariat avec la société de FA Desktop Metal, et Trane Technologies, une entreprise qui apporte des solutions durables aux bâtiments, aux maisons et aux transports grâce à un portefeuille de produits et de services respectueux de l’environnement.
L’équipe travaillant sur ce projet a analysé un refroidisseur à spirale en acier dans un système CVC de Trane afin de déterminer l’impact comparatif sur la fabrication de l’impression 3D par jet de liant par rapport à la coulée traditionnelle de métal. Les résultats préliminaires ont confirmé une réduction spectaculaire de 38 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce au processus de jet de liant, principalement en raison de la réduction de la demande d’énergie pendant la phase de production.
Outre cette réduction des gaz à effet de serre, d’autres éléments clés de l’étude soulignent l’importance du mélange énergétique, la valeur négligeable de la reconception pour l’allègement, l’impact de la production de matériaux ainsi que la capacité de la projection de liant à produire une pièce plus durable.
Évaluation et réserves
L’étude a évalué un processus de moulage traditionnel suivi d’étapes d’usinage, de placage et de finition au Mexique. Le même modèle de refroidisseur a été évalué dans le cadre d’un processus de FA par jet de liant, de durcissement et de frittage, suivi des mêmes étapes de placage et de finition au même endroit, au Mexique. En fait, pour cette étude, le jeu de pièces fabriquées traditionnellement et le jeu de pièces fabriquées de manière additive ont été évalués sur le même site avec la même combinaison d’énergie.
Selon l’AMGTA, en raison de la nature du jet de liant, les chercheurs d’YSE ont conclu qu’une reconception pour l’allègement via une structure en treillis ne conduirait pas nécessairement à des réductions supplémentaires des émissions de GES, principalement parce que la majorité de l’électricité consommée liée aux étapes d’impression, de durcissement et de frittage ne serait pas affectée par les structures en treillis. L’analyse suggère qu’une réduction de masse de 10 % du jeu de rouleaux entraînerait une réduction de 1 % des émissions de gaz à effet de serre.
Les chercheurs ont également évalué d’autres sites de production potentiels et leurs combinaisons énergétiques correspondantes. Les résultats indiquent qu’une telle sensibilité à la « propreté » du réseau doit être prise en compte lorsque l’on compare la FA aux procédés traditionnels afin de garantir une conclusion valable. Si la production dans un site énergétique plus durable présente des avantages environnementaux pour les deux processus de production, la différence d’impact environnemental entre les méthodes s’estompe à mesure que la combinaison énergétique devient plus « verte ». Les volumes de production jouent également un rôle important dans les émissions de gaz à effet de serre de la fabrication additive, en particulier dans le cas d’une utilisation moins efficace des volumes de construction et des opérations par petits lots.
Les réserves de l’industrie viennent du fait que les jeux de rouleaux sont normalement fabriqués en fonte grise parce qu’elle a des propriétés d’amortissement et que les microstructures de fonte appropriées ne se forment pas lorsqu’on fabrique de la poudre, les conditions limites sont cruciales et l’ACV n’est pas nécessairement la méthode d’évaluation idéale parce qu’il y a tellement de variables dans une seule entrée.
Dans une conversation entamée par Sarah Jordan en ligne, John Barnes a expliqué par exemple que « les émissions de l’atomisation varient considérablement en fonction du type de technologie d’atomisation utilisé, sans parler du gaz et de l’origine de l’électricité. Je ne vois pas très bien comment on peut conclure que la technologie de « jet de liant » est meilleure ou pire que la « coulée ». Il faut être beaucoup plus précis que cela ».
Sarah Jordan ajoute qu’il serait également intéressant d’explorer quelques variables de l’industrie de la fonderie : « Quel type de four, quel modèle, quelle taille, d’où vient l’énergie, de quelle distance vient la matière première, est-elle primaire ou secondaire, quelle est la quantité de retours et comment sont-ils comptabilisés puisqu’une partie du métal est refondue à l’infini, quel est le rendement, quels sont les liants utilisés pour le sable (une énorme source d’émissions), si vous utilisez des résines dans le sable, récupérez-vous le sable (c’est-à-dire brûlez-vous la résine pour réutiliser le sable) ou l’envoyez-vous à la décharge ? Ce ne sont là que quelques-unes des questions qui me viennent à l’esprit ».
Même si une telle conversation peut facilement s’éloigner du sujet, Jordan entame un débat que je suis prête à poursuivre. Il est essentiel de pouvoir identifier les variables les plus importantes pour comparer les technologies, et nous devons admettre que l’ACV, la méthode d’évaluation la plus répandue dans ce secteur, n’est peut-être pas toujours la meilleure solution.
Cela dit, je voudrais rappeler qu’il ne s’agit que de résultats préliminaires. Je vous encourage vivement à faire preuve de prudence et à attendre la publication du rapport final avant de tirer vos propres conclusions.
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