AMGTA-Studie vergleicht Energieverbrauch von Metallpulver-Herstellungsverfahren

Die Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA), eine weltweite Interessengruppe zur Förderung nachhaltiger Praktiken in der additiven Fertigungsindustrie, veröffentlichte heute vorläufige Ergebnisse eines Forschungsprojekts mit dem Titel „Spezifischer Energieverbrauch von Metall-AM-Rohstoffen: Ein Vergleich“.

Die Studie, die von der AMGTA in Auftrag gegeben und von Syntec Associates in Zusammenarbeit mit Divergent Technologies durchgeführt wurde, untersuchte drei wichtige Verarbeitungsmethoden für Metall-AM-Rohstoffe: Gasverdüsung, mechanisches Mahlen (insbesondere Kugelmahlen) und Drahtziehen, um den spezifischen Energiebedarf für die Herstellung dieser Materialien zu bestimmen. Die Forschungsergebnisse zeigten, dass die Helium-Gasverdüsung aus energetischer Sicht die nachhaltigste Methode zur Herstellung von metallischen Pulvern üblicher Legierungen ist, gefolgt von Argon und Stickstoff. Der spezifische Energieverbrauch für die Verdüsung hängt ebenfalls kritisch von den Prozessparametern und der Legierungschemie ab. Zudem ergab die Studie, dass mechanisches Mahlen, insbesondere bei der Pulverproduktion in der additiven Fertigung, einen deutlichen Rückgang des spezifischen Energieverbrauchs im Vergleich zur Gasverdüsung aufweist.

“Bei der Erstellung von Ökobilanzen für die industrielle Verarbeitung unserer Legierungen habe ich in der Literatur große Unterschiede beim Energieverbrauch von AM-Prozessen und der Pulverzerstäubung festgestellt”, so Michael Kenworthy, Chief Technology Officer bei Divergent Technologies und AMGTA Board Director. “Diese Forschung hat eine transparente Reihe von Prozessannahmen und -modellen geschaffen, auf deren Grundlage die wichtigsten Prozesshebel verstanden und Systemhandelsstudien ausgewertet werden können, die als Grundlage für zukünftige Nachhaltigkeitsverbesserungen dienen.”

Die Studie bekräftigt zudem die Bedeutung der Auswahl von Fertigungsmethoden mit dem niedrigsten spezifischen Energieverbrauch pro Kilogramm, um die Gesamtnachhaltigkeit bei der Produktion von Rohstoffen für die additive Fertigung zu verbessern.

“Ein Hauptziel der AMGTA ist es, die Verbraucher über die nachhaltigsten Produktionsmethoden innerhalb der Additiv-Lieferkette aufzuklären. Diese wichtige Forschungsarbeit gibt Hinweise darauf, welche Methoden der Gaszerstäubung die geringste Menge an spezifischer Energie pro Kilogramm benötigen”, sagte Brian R. Neff, AMGTAs Vorstandsvorsitzender. “Gleichzeitig zeigt sie dem Markt, dass mechanische Verfahren zur Herstellung von pulverförmigen Rohstoffen, wie z.B. das Kugelmahlen, aus energetischer Sicht um eine Größenordnung besser sind als die Gaszerstäubung.

“Diese Forschungsarbeit steht im Einklang mit dem Engagement der AMGTA für ein besseres Verständnis nachhaltiger Fertigungsverfahren, die additive Technologien nutzen”, sagte Sherri Monroe, die Geschäftsführerin der AMGTA. “Diese Ergebnisse unterstreichen die wichtigsten Überlegungen für Hersteller, die nach umweltfreundlichen Verfahren zur Herstellung von Rohstoffen suchen. Um die Nachhaltigkeit in der additiven Fertigung voranzutreiben, ist Forschung unerlässlich, um fundierte Entscheidungen treffen zu können.”

Die Studie betonte auch die Effizienz der mechanischen Pulverproduktion, insbesondere des Kugelmahlens, das im Vergleich zur Gasverdüsung eine etwa 90%ige Verbesserung des spezifischen Energieverbrauchs unter den untersuchten Prozessbedingungen zeigte. Weitere Forschungen werden empfohlen, um die praktischen Auswirkungen bei spezifischen Produktkategorien der Verwendung von Helium-verdüstem Pulver und/oder Kugelgemahlenem Pulver zu bestimmen.