研究發現，氦氣從能源角度來看是金屬粉末生產中最能持續的氣體霧化方法，具體能源消耗主要取決於製程參數和合金化學性質。球磨等機械粉末生產，當適合積層製造時，所需的能源明顯比霧化少得多。
佛羅里達州好萊塢--(美國商業資訊)-- Additive Manufacturer Green Trade Association (「AMGTA」) 是一家致力於促進永續性積層製造 (「AM」) 業界實務的全球倡議組織，今天發表主題為「金屬積層製造原料比較」的研究專案初步結果。這項研究由 AMGTA 委託、交由研究顧問公司 Syntec Associates 與複雜結構完整模組化數位工廠 Divergent Technologies 共同合作，研究評估了三種關鍵的金屬積層製造原料加工方法：氣體霧化、機械銑削（特別是球磨） 和拉絲，以確定生產原料的具體能源需求。研究結果強調，從能源角度來看，氦氣霧化是用在常用合金金屬粉末生產的氣體霧化最為永續的方法，其次是氬氣，再來是氮氣。霧化的具體能源消耗大幅取決於製程參數和合金化學成分。此外，研究顯示，機械研磨若適用於積層製造的粉末生產，與氣體霧化相比，單位能源消耗會顯著降低。
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「準備我們的合金工業加工程序的生命週期評估時，我發現有關積層製造和粉末霧化能源消耗的文獻有著明顯差異」，Divergent Technologies 技術長官兼 AMGTA 董事會董事 Michael Kenworthy 表示，「這項研究建立了一套透明的流程假設和模型，可以從中瞭解關鍵流程槓桿，並評估系統貿易研究，為未來永續性改進方面提供資訊。」
這項研究的主要內容包括：
- 氦氣霧化最適合粉末霧化：研究發現，從能源角度來看，氦氣霧化是最能持續的氣體霧化方法，與常用合金的氬氣和氮氣相比，氦氣霧化在能源消耗方面顯著降低。
- 氬氣霧化粉末優於氮氣：對於尋求氦氣替代品的人來說，研究證實氬霧化粉末是值得注意的選項，與氮氣霧化粉末相比，氬可以節省能源。
- 機械銑削優於氣體霧化：與氣體霧化相比，機械銑削（特別是球磨）的金屬積層製造粉末生產的能源消耗顯著降低。
- 永續性選擇的業界指南：這項研究強調，在生產積層製造使用的原料材料時，選擇使用每公斤能源消耗比最低的製造方法的重要性，以提高整體永續性。
「AMGTA 的首要目標是教育消費者進一步瞭解添加劑供應鏈中最為永續的生產方法。這項重要的研究可作為氣體霧化方法每公斤所需最少的能源消耗量的指南」AMGTA 董事會主席 Brian R. Neff 說道：「這項研究同時向市場表明，從能源角度來看，粉末原料的機械生產方法（例如球磨）本身比氣體霧化還要好一個數量級。」
氣體霧化堪稱為有前景的積層製造原料粉末生產技術，此為這項研究的重點。研究顯示，與氬氣（平均提高 13%）和氮氣（平均提高 28%）相比，使用氦氣作為霧化氣體的氣體霧化所產生的總能源消耗比最低。此外，與研究合金（SS316L、Al5083 和 IN718）的氮霧化粉末相比，氬霧化粉末可降低 12% 的能源需求。
該項研究還強調了機械粉末生產的效率（特別是球磨） ，在研究的製程條件範圍之內，與氣體霧化相比，球磨的能源消耗比提高了約 90%。建議進行更進一步研究，以確定使用氦霧化粉末和/或球磨粉末在特定產品類別中的應用影響。
「這項研究符合 AMGTA 的承諾，更進一步瞭解利用積層技術的永續製造實務」，AMGTA 執行董事 Sherri Monroe 說道，「這些發現凸顯出製造商尋求環保原料生產方法的的關鍵考量因素。為了提高積層製造的永續性，研究對於做出明智抉擇來說至關重要。」
該項研究的重點請上 AMGTA 的網站查詢。AMGTA 表示，預計將於 2024 年全年發布更多的獨立研究。有關這項研究以及 AMGTA 其他正進行研究的更多資訊，請造訪 AMGTA 網站，www.AMGTA.org。
關於 AMGTA
AMGTA 於 2019 年成立，宗旨在於進一步瞭解及促進積層製造在全球經濟中的環境效益。AMGTA 成員代表了全體製造領域 ，從設計、原料、最終產品到使用者 ，專注在如何透過最好的積層製造實務來創造更好、更永續且更具有經濟優勢的產品。如欲瞭解更多資訊，請造訪 www.amgta.org。
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照片由 Carpenter Additive 提供
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