La investigación de AMGTA muestra los beneficios sostenibles de la impresión 3D Binder Jet

Tecnología de impresión 3D Binder Jet de Desktop Metal. Imagen cortesía de Desktop Metal.

La Additive Manufacturer Green Trade Association anuncia 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 estudio, encargado por la AMGTA y realizado por la Escuela de Medio Ambiente de Yale (YSE) en asociación con Desktop Metal y Trane Technologies, analizó un enfriador de espiral de acero en un sistema HVAC de Trane para determinar el impacto comparativo en la fabricación del Binder Jet 3D. impresión frente a la fundición de metales tradicional.

Los resultados preliminares confirmaron una reducción del 38 % en las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) a través del proceso de inyección de aglutinante, impulsada principalmente por 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 frente a los enfoques de fabricación convencionales era una barrera para la adopción de AM", afirma 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".

Las conclusiones clave del estudio incluyen:

"La publicación de estos hallazgos es importante para la industria de la fabricación aditiva y para las empresas del sector manufacturero en general que buscan métodos de producción más sostenibles", dice Sherri Monroe, directora ejecutiva de la AMGTA. "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".

Uno de los impulsores del crecimiento anual de dos dígitos en la fabricación aditiva durante la última década ha sido la adopción de la inyección de aglutinante en múltiples industrias, impulsada por ventajas de costos, producción de gran volumen y el potencial de ganancias en sostenibilidad.

"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", afirma Jonah Myerberg, director de tecnología de Desktop Metal. “Es necesario reducir las emisiones nocivas de la fabricación tradicional de metales con enfoques tecnológicos innovadores, pero los fabricantes necesitan datos sólidos (no maquillaje ecológico) para tomar buenas decisiones sobre cómo producen sus productos metálicos. 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”.

El estudio de YSE de dos años de duración analizó el ciclo de vida de fabricación desde la cuna hasta la puerta de un conjunto de espirales compuesto por una espiral fija y una espiral orbital fabricada por Trane Technologies como parte de un sistema HVAC. La AMGTA encargó el estudio en 2021 para comprender mejor el potencial de la inyección de aglutinante para reemplazar la fundición en arena tradicional como método de producción más sostenible. El estudio evaluó un proceso de fundición tradicional seguido de pasos de mecanizado, enchapado y acabado en México. El mismo diseño de conjunto de rollos se evaluó mediante un proceso de inyección de aglutinante aditivo de impresión, curado y sinterización en 3D, seguido de los mismos pasos de revestimiento y acabado en el mismo lugar en México.

Los resultados del estudio mostraron una reducción del 38% en las emisiones de GEI para el proceso de fabricación aditiva en comparación con el método tradicional basado en fundición. Debido a la naturaleza del chorro de aglutinante, los investigadores de YSE concluyeron que un rediseño para aligerar el peso a través de una estructura tipo celosía no necesariamente conduciría a reducciones adicionales en las emisiones de GEI, principalmente porque la mayor parte de la electricidad consumida relacionada con los pasos de impresión, curado y sinterización no ser impactado por estructuras tipo celosía. El análisis sugiere que una reducción del 10% en la masa del conjunto de espirales conduciría a una reducción del 1% en las emisiones de GEI.

Las emisiones de GEI del ciclo de vida se vieron significativamente afectadas por la combinación energética local en el lugar de producción. Para este estudio, tanto el conjunto de piezas fabricadas tradicionalmente como el conjunto de piezas fabricadas aditivamente se evaluaron en el mismo lugar con la misma combinación de energía. Los investigadores también evaluaron otros posibles lugares de producción y sus correspondientes combinaciones energéticas. Los hallazgos indican que se debe considerar dicha sensibilidad a la "limpieza" de la red al comparar la AM con los procesos tradicionales para garantizar una conclusión válida. Si bien la producción en un lugar energético más sostenible proporciona beneficios ambientales para ambos procesos de producción, la diferencia en los impactos ambientales entre los métodos disminuye a medida que la combinación de energía se vuelve más “verde”. Los volúmenes de producción también desempeñan un papel importante en las emisiones de GEI de la fabricación aditiva, especialmente para el uso menos eficiente de los volúmenes de construcción y las operaciones de lotes pequeños.

"Trane Technologies está comprometida a desafiar audazmente lo que es posible para un mundo sostenible", añade Kevin Klug. “Eso incluye el diseño de soluciones avanzadas de control climático que puedan fabricarse y operarse con un impacto ambiental reducido. La fabricación aditiva de metales (AM) se convertirá en una herramienta cada vez más viable en esa búsqueda, y la velocidad comparativamente mayor y el menor costo de la inyección de aglutinante entre las tecnologías de AM la hacen particularmente prometedora para la fabricación de componentes HVAC en volúmenes de producción relevantes”.

“Este estudio en colaboración con Desktop Metal es una clara victoria para fabricantes como Trane que están explorando opciones de fabricación más sostenibles. La inyección de aglutinante es una tecnología comprobada con ventajas claras y cuantificables sobre los métodos tradicionales”, afirma Sherri Monroe. "Apreciamos el liderazgo de Trane en la búsqueda de prácticas más sustentables, su participación en este estudio, su voluntad de compartir sus procesos y datos, y su interés en compartir esta información con la comunidad manufacturera en general".

Los aspectos más destacados del estudio se pueden encontrar en el sitio web de la AMGTA, y se espera que los resultados completos se publiquen a principios de 2024 tras un proceso de revisión por pares. La AMGTA dice que espera publicar investigaciones independientes adicionales a lo largo de 2023. Puede encontrar información adicional sobre este estudio y otros realizados por la AMGTA en el sitio web de la AMGTA, www.AMGTA.org.

Fuentes: Materiales de prensa recibidos de la empresa e información adicional obtenida del sitio web de la empresa.

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