Binder Jetting reduz as emissões de carbono em 38% de acordo com a vida da AMGTA

O grupo comercial global Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA) anunciou os resultados preliminares de um estudo de análise do ciclo de vida intitulado “Avaliação comparativa do ciclo de vida: comparação entre fundição e jateamento de ligante para uma peça industrial”. A análise destaca benefícios ambientais significativos do uso de jateamento de ligante em relação às técnicas tradicionais de fundição de metal.

A AMGTA, que se concentra na promoção de práticas sustentáveis ​​da indústria de manufatura aditiva, encomendou o estudo. A ACV foi conduzida pela Escola de Meio Ambiente de Yale (YSE) em parceria com o fabricante de impressoras 3D industriais Desktop Metal. A Trane Technologies, uma “inovadora climática” sediada nos EUA, também colaborou como parte do projeto.

Para determinar o impacto ambiental comparativo da impressão 3D a jato de ligante versus fundição de metal, a equipe analisou a produção de um resfriador scroll de aço em um sistema HVAC da Trane.

Os resultados preliminares mostraram uma redução de 38% nas emissões de gases de efeito estufa (GEE) através do processo de jateamento de ligante. Esta redução foi impulsionada principalmente pela redução da demanda de energia durante a fase de produção.

“Antes deste projeto, a incerteza sobre as emissões do ciclo de vida do jato de ligante em comparação com as abordagens de fabricação convencional era uma barreira para a adoção da AM”, comentou Kevin Klug, engenheiro-chefe de fabricação de aditivos da Trane Technologies. “Com os resultados deste estudo, a Trane Technologies está em melhor posição para considerar de forma abrangente o custo, a produtividade e o impacto ambiental da AM no início do ciclo de design de um produto, quando o risco é menor e os benefícios potenciais são maiores.”

Sherri Monroe, Diretora Executiva da AMGTA, acrescentou que “A divulgação destas conclusões é significativa para a indústria AM e para as empresas do setor industrial mais amplo que procuram métodos de produção mais sustentáveis. Com este estudo, somos capazes de quantificar a demanda reduzida de energia do jateamento de ligante em comparação com a fundição tradicional, ao mesmo tempo em que possivelmente proporcionamos algumas surpresas no impacto insignificante oferecido pela redução de peso neste caso de uso específico.”

Como foi realizada a ACV?

A AMGTA encomendou a LCA em 2021 para compreender melhor o potencial do jato de ligante para substituir a fundição em areia tradicional como um método de produção mais sustentável.

Conduzido durante um período de dois anos, o estudo analisou o ciclo de vida de fabricação de um conjunto scroll do início ao fim. Composto por uma rolagem fixa e uma rolagem orbital, este conjunto de rolagens foi fabricado pela Trane Technologies como parte de um sistema HVAC (aquecimento, ventilação e ar condicionado).

Realizado nas instalações da Trane no Novo México, o estudo avaliou um processo de fundição tradicional seguido de usinagem, galvanização e acabamento. O jato de aglutinante aditivo foi então usado para imprimir, curar e sinterizar em 3D o mesmo design de conjunto de rolagem. As mesmas etapas de revestimento e acabamento foram utilizadas em ambos os processos de produção.

Principais conclusões da análise

Ao comparar estes dois métodos de fabrico, a equipa descobriu que houve uma redução de 38% nas emissões de GEE provenientes do fabrico aditivo em comparação com o processo tradicional baseado em fundição.

No entanto, o estudo observou que o redesenho para redução de peso com uma estrutura do tipo treliça teve, em última análise, um impacto “insignificante” na limitação das emissões de GEE. Isso ocorre porque a maior parte da eletricidade foi gasta nas etapas de impressão 3D, cura e sinterização que não seriam impactadas por estruturas do tipo treliça. Diz-se que as dimensões gerais da peça e o uso eficiente dos volumes de impressão 3D desempenharam um papel mais significativo do que a redução de peso.

No geral, o estudo sugere que uma redução de massa de 10% no conjunto de rolagem levaria a uma redução de 1% nas emissões de GEE. No entanto, a ACV afirma que a redução do peso pode oferecer benefícios ambientais na fase de utilização, algo que não foi avaliado neste estudo. Além disso, os volumes de produção foram destacados como desempenhando um papel significativo nas emissões de GEE do processo de impressão 3D. Isto está especialmente relacionado ao uso menos eficiente de volumes de construção e operações em lotes pequenos.