2024年4月25日，增材制造商绿色贸易协会 (AMGTA ) 发布了题为“金属增材制造(AM)原料的特定能耗:比较研究”的研究项目的初步结果。该协会是一个致力于促进可持续增材制造行业实践的全球倡导组织。这项研究由 AMGTA 委托，由研究咨询公司 Syntec Associates 与复杂结构的完整模块化数字工厂 Divergent Technologies 合作进行，评估了三种主要的金属增材制造原料加工方法 - 气雾化、机械研磨(特别是球磨)和线材拉丝 - 以确定生产金属AM原料材料的特定能源需求。
研究结果强调，从能源角度来看，氦气雾化是用于常用合金金属粉末生产的气体雾化最可持续的方法，其次是氩气，然后是氮气。雾化的具体能耗还很大程度上取决于工艺参数和合金化学成分。此外，研究表明，如果机械研磨适用于增材制造粉末生产时，与气体雾化相比，其单位能耗显著降低。
Divergent Technologies 首席技术官兼 AMGTA 董事会董事 Michael Kenworthy 表示：“在对我们合金的工业速率加工进行生命周期评估时，我发现有关增材制造工艺和粉末雾化能耗的文献存在很大差异。这项研究建立了一套透明的流程假设和模型，从中了解关键流程杠杆并评估系统贸易研究，为未来的可持续性增强提供信息。”
研究项目关键结论：
氦气最适合雾化粉末：研究表明，从能源角度来看，氦气雾化是最可持续的气体雾化方法，与常用合金的氩气和氮气相比，其单位能耗显著降低；
氩雾化粉末比氮气更好：对于那些寻求氦气替代品的人来说，氩雾化粉末是一个值得注意的选择——与氮气雾化粉末相比，可以节省能源；
机械研磨优于气体雾化：机械研磨，特别是球磨，与金属增材制造粉末生产的气体雾化相比，单位能耗显著降低；
可持续选择的行业指南：本研究强调了在生产增材制造原料时选择每公斤能耗最低的制造方法的重要性，以提高整体可持续性。
AMGTA 董事会主席 BrianR. Neff 说道：“AMGTA 的主要目标是帮助消费者了解增材制造供应链中最可持续的生产方法。这项重要的研究为哪种气体雾化方法每公斤所需的比能量最少提供了指导。同时，它向市场表明，从能源角度来看，粉末原料的机械生产方法（例如球磨）本身比气体雾化要好一个数量级。”
气体雾化被认为是一种很有前景的增材制造原料粉末生产技术，也是该研究的重点。研究表明，与氩气（平均高出 13%）和氮气（平均高出 28%）相比，使用氦气作为雾化气体的气体雾化产生的总比能量消耗最少。此外，对于所研究的合金（SS316L、Al5083 和IN718），发现与氮雾化粉末相比，氩雾化粉末可将能量需求降低 12%。
该研究还强调了机械法生产粉末的效率，特别是球磨，在研究的工艺条件范围内，与气体雾化相比，球磨工艺单位能耗提高了约 90%。建议进一步研究以确定使用氦雾化粉末和/或球磨粉末对特定产品类别的应用影响。
AMGTA 执行董事 SherriMonroe 表示：“这项研究符合AMGTA 的承诺，即更好地了解利用增材技术的可持续制造实践。这些发现凸显了制造商寻求环保原料生产方法的关键考虑因素。为了促进增材制造的可持续性，研究对于做出明智的决策至关重要。”此外，AMGTA还表示预计将在2024 年发布更多独立研究成果。
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