Cette étude indique que, d’un point de vue énergétique, l’hélium est la méthode d’atomisation de gaz la plus durable pour la production de poudres métalliques et que la consommation d’énergie spécifique dépend fortement des paramètres du processus et de la chimie de l’alliage. La production mécanique de poudres, telle que le broyage à billes, lorsqu’elle est adaptée à la fabrication additive, nécessite beaucoup moins d’énergie que l’atomisation.

HOLLYWOOD, Floride–(BUSINESS WIRE)–L’Additive Manufacturer Green Trade Association (« AMGTA »), un groupe de défense mondial axé sur la promotion des pratiques durables de l’industrie de la fabrication additive, a annoncé aujourd’hui les résultats préliminaires d’un projet de recherche intitulé « Specific Energy of Metal AM Feedstock : A Comparison ». Cette étude, commandée par l’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 l’étude 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 grandement des paramètres du procédé et de la chimie des alliages. L’étude a en outre 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 à taux industriel de nos alliages, j’ai trouvé de grandes variations dans la littérature sur le processus de fabrication additive et la consommation d’énergie de l’atomisation de la poudre », déclare Michael Kenworthy, directeur de la technologie chez Divergent Technologies et directeur du conseil d’administration de l’AMGTA. « Cette étude 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. »

Principaux enseignements de cette étude

  • L’atomisation à l’hélium gazeux est la meilleure pour l’atomisation de la poudre : l’étude indique que, d’un point de vue énergétique, l’atomisation à l’hélium se distingue comme la méthode d’atomisation au 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 au gaz : 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 de fabrication additive métalliques.
  • Conseils à l’industrie pour des choix durables : cette étude 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 au sein de la chaîne d’approvisionnement des additifs. Cet important travail de recherche fournit des indications sur les méthodes d’atomisation au gaz qui requièrent le moins d’énergie spécifique par kilogramme », déclare Brian R. Neff, président du conseil d’administration de l’AMGTA. « En même temps, elle indique au marché que les méthodes de production mécanique de matières premières en poudre, telles que le broyage à billes, sont elles-mêmes d’un ordre de grandeur supérieur à l’atomisation au gaz du point de vue de l’énergie. »

L’atomisation au gaz, considérée comme une technologie prometteuse pour la production de poudres de base pour la fabrication additive, était au centre de l’étude. La recherche a révélé que l’atomisation au gaz utilisant 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 billes sur des catégories de produits spécifiques.

« Cette étude s’inscrit dans le cadre de l’engagement de l’AMGTA à mieux comprendre les pratiques de fabrication durables utilisant les technologies additives », déclare 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 clés de l’étude sont disponibles sur le site Web de l’AMGTA. L’AMGTA prévoit de publier d’autres études indépendantes au cours de l’année 2024. Des informations supplémentaires sur cette étude et d’autres menées par l’AMGTA sont disponibles sur le site Web de l’AMGTA, www.AMGTA.org.

À propos de l’AMGTA

L’AMGTA a été lancée en 2019 pour mieux comprendre et promouvoir les avantages environnementaux de la fabrication additive dans l’ensemble de l’économie mondiale. Les membres de l’AMGTA représentent l’ensemble du spectre de la fabrication, de la conception et des matières premières aux produits finaux et aux utilisateurs, axés sur l’innovation de produits meilleurs, plus durables et financièrement avantageux grâce aux bonnes pratiques de fabrication additive. Pour plus d’informations, rendez-vous sur www.amgta.org.

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Contacts

Sherri Monroe

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