Binder Jetting reduce las emisiones de carbono en un 38% según AMGTA life

El grupo comercial global Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA) ha anunciado los resultados preliminares de un estudio de análisis del ciclo de vida titulado "Evaluación comparativa del ciclo de vida: comparación de fundición versus inyección de aglutinante para una pieza industrial". El análisis destaca importantes beneficios medioambientales del uso de la inyección de aglutinante frente a las técnicas tradicionales de fundición de metales.

La AMGTA, que se centra en promover prácticas sostenibles en la industria de fabricación aditiva, encargó el estudio. El ACV fue realizado por la Escuela de Medio Ambiente de Yale (YSE) en asociación con el fabricante de impresoras 3D industriales Desktop Metal. Trane Technologies, un “innovador climático” con sede en Estados Unidos, también colaboró ​​como parte del proyecto.

Para determinar el impacto ambiental comparativo de la impresión 3D de Binder Jet versus la fundición de metal, el equipo analizó la producción de un enfriador de espiral de acero en un sistema HVAC de Trane.

Los resultados preliminares mostraron una reducción del 38% en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) mediante el proceso de inyección de aglutinante. Esta reducción se debió principalmente a la reducción de la demanda de energía durante la fase de producción.

"Antes de este proyecto, la incertidumbre sobre las emisiones del ciclo de vida de la inyección de aglutinante versus los enfoques de fabricación convencionales era una barrera para la adopción de AM", comentó Kevin Klug, ingeniero principal de fabricación aditiva de Trane Technologies. "Con los resultados de este estudio, Trane Technologies está en una mejor posición para considerar de manera integral el costo, la productividad y el impacto ambiental de la AM en una etapa más temprana del ciclo de diseño de un producto, cuando el riesgo es más bajo y los beneficios potenciales son más altos".

Sherri Monroe, directora ejecutiva de AMGTA, añadió que “la publicación de estos hallazgos es importante para la industria de fabricación aditiva y para las empresas del sector manufacturero en general que buscan métodos de producción más sostenibles. Con este estudio, podemos cuantificar la demanda de energía reducida de la inyección de aglutinante frente a la fundición tradicional y, al mismo tiempo, podemos ofrecer algunas sorpresas en el impacto insignificante que ofrece el aligeramiento en este caso de uso específico”.

¿Cómo se llevó a cabo el ACV?

La AMGTA encargó la LCA en 2021 para comprender mejor el potencial de la inyección de aglomerante para reemplazar la fundición en arena tradicional como método de producción más sostenible.

El estudio, realizado durante un período de dos años, analizó el ciclo de vida de fabricación desde la cuna hasta la puerta de un juego de pergaminos. Este conjunto de espirales, que consta de una espiral fija y una espiral orbital, fue fabricado por Trane Technologies como parte de un sistema HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado).

El estudio, que se llevó a cabo en las instalaciones de Trane en Nuevo México, evaluó un proceso de fundición tradicional seguido de mecanizado, enchapado y acabado. Luego se utilizó chorro de aglutinante aditivo para imprimir, curar y sinterizar en 3D el mismo diseño de conjunto de pergaminos. Se utilizaron los mismos pasos de revestimiento y acabado en ambos procesos de producción.

Conclusiones clave del análisis

Al comparar estos dos métodos de fabricación, el equipo descubrió que había una reducción del 38 % en las emisiones de GEI procedentes de la fabricación aditiva en comparación con el proceso tradicional basado en fundición.

Sin embargo, el estudio señaló que el rediseño para aligerar el edificio con una estructura tipo celosía tuvo en última instancia un impacto "insignificante" en la limitación de las emisiones de GEI. Esto se debe a que la mayor parte de la electricidad se gastó en los pasos de impresión, curado y sinterización 3D que no se verían afectados por estructuras de tipo reticular. Se decía que las dimensiones generales de la pieza y el uso eficiente de los volúmenes de impresión 3D habían jugado un papel más importante que el aligeramiento.

En general, el estudio sugiere que una reducción del 10% en la masa del conjunto de espirales conduciría a una reducción del 1% en las emisiones de GEI. Sin embargo, la ACV afirma que el aligeramiento puede ofrecer beneficios medioambientales en la fase de uso, algo que no se evaluó en este estudio. Además, se destacó que los volúmenes de producción desempeñan un papel importante en las emisiones de GEI del proceso de impresión 3D. Esto se relaciona especialmente con el uso menos eficiente de los volúmenes de construcción y las operaciones de lotes pequeños.

La LCA también destaca que la combinación de energía en la instalación de fabricación, y si esa red de energía se produjo a través de medios sostenibles, tuvo un "impacto significativo en las emisiones de GEI". Se observó que la producción en un lugar con energía sostenible proporciona beneficios ambientales para ambos procesos de fabricación. Sin embargo, la diferencia en los impactos ambientales entre los dos métodos "disminuye" a medida que la combinación de energías se vuelve más "verde".

En el ACV también se evaluó el impacto de la producción de materiales. El estudio encontró que los impactos ambientales de la producción de polvo original eran aproximadamente el doble que los del acero fundido. Sin embargo, este aumento representó una pequeña proporción de las emisiones totales de GEI y, por lo tanto, jugó un papel "insignificante" en los hallazgos generales.

"Estamos encantados de contar con otra investigación independiente de terceros que valida cómo la inyección de aglutinante es un enfoque más ecológico para la producción de piezas metálicas", comentó Jonah Myerberg, director de tecnología de Desktop Metal. "Este nuevo estudio de Yale, Trane Technologies y AMGTA demuestra lo que nuestro equipo de Desktop Metal ha creído durante mucho tiempo basándose en nuestra experiencia práctica: la inyección de aglutinante es una forma más ecológica de fabricar piezas metálicas".

Fabricación aditiva y sostenibilidad

A principios de este año, KIMYA publicó un ACV para sus filamentos PETG. Este análisis concluyó que los filamentos PETG reciclados de la empresa pueden ayudar a reducir las emisiones de CO2 hasta en un 35%, en comparación con sus homólogos no reciclados. Este ACV se realizó en conjunto con Greenly, una plataforma de contabilidad con sede en París que busca reducir las emisiones de carbono de sus usuarios. Se espera que estos hallazgos alienten a los usuarios a preferir los filamentos reciclados a opciones menos sostenibles durante la impresión 3D.

En el espacio del metal, se anunció recientemente que el desarrollador de titanio IperionX, con sede en Carolina del Norte, había acordado suministrar a Ford titanio 100% reciclado y con bajas emisiones de carbono. Este acuerdo de alcance de trabajo forma parte de la colaboración continua de las dos compañías para diseñar, probar e imprimir en 3D componentes de titanio para futuros vehículos de producción Ford Performance.

Un ACV reciente realizado por EarthShift Global encontró que la huella de carbono del titanio de IperionX es más de un 90% menor que la de los polvos de titanio de la competencia producidos mediante atomización por plasma.

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Alex es periodista tecnológico en 3D Printing Industry y disfruta investigando y escribiendo artículos que cubren una amplia variedad de temas. Con una licenciatura en historia militar y una maestría en Historia de la Guerra, tiene un gran interés en las aplicaciones de fabricación aditiva dentro de las industrias aeroespacial y de defensa.