Будьте экологичны: «возвратитесь» в металлолом

Что вы думаете, когда кто-то говорит «утилизировать» или «вернуть»? Загляните в словарь, и вы увидите такие синонимы, как «бесполезный», «бесполезный» или «неэффективный». Эти ассоциации укоренились глубоко, и изменение этих представлений является непростой задачей. Но если индустрия аддитивного производства (АП) хочет повысить свою коммерческую и экологическую устойчивость, нам необходимо изменить наше представление об металлоломе (по сути, опровергнув всю концепцию).

Независимая квалификация является ключом к снятию опасений производителей по поводу переработанных, переработанных или обновленных материалов. Благодаря тщательному тестированию на соответствие реальным производственным стандартам можно бросить вызов старым ассоциациям, и AM сможет уверенно выбрать более устойчивый путь вперед.

Производство по своей сути оказывает воздействие на окружающую среду. Взять какую-то часть природного мира — будь то камень, дерево, минералы или металлы — и превратить ее во что-то полезное, значит извлечь основные ресурсы и потратить энергию и дополнительные ресурсы на их преобразование.

Самое большое экологическое и экономическое воздействие возникает при простом приведении материалов в правильную форму для обработки. Добыча, переработка, очистка, транспортировка и последующие потоки отходов влияют на устойчивость гораздо больше, чем энергия, используемая в физическом производственном процессе.

Металлы и сплавы создают особые проблемы при добыче и обработке, требуя огромного количества энергии и ресурсов на нескольких этапах обработки. По оценкам, только на сталелитейную промышленность приходится около 7% выбросов углерода в мире. С одной стороны, это, пожалуй, неудивительно, учитывая, что в 2021 году во всем мире было произведено почти 2 миллиарда тонн сырой стали. Но это также указывает на огромные последствия, которые сокращение выбросов углерода в цепочках создания стоимости металлов и сплавов может оказать на гонку к чистому нулю.

Процессы с порошковым слоем на сегодняшний день являются наиболее часто используемыми технологиями АМ для металлов, в которых используются либо лазерные, либо электронно-лучевые источники энергии. Хотя AM составляет очень небольшой процент используемых материалов и деталей, создаваемых в контексте мировой обрабатывающей промышленности, этот процесс быстро растет.

Разрыв между возможностями AM и производственными требованиями сокращается по мере развития технологий, создавая больше точек соприкосновения для разработки приложений.

Больше внимания уделяется повторяемости, качеству, квалификации и сертификации процессов AM. Все более целостный взгляд на экосистему AM также ведет технологию к настоящей индустриализации.

Кроме того, требования производства меняются таким образом, что они приближаются к возможностям AM. Более короткие партии, производство «точно в срок» и запасные части по требованию — все это выводит на первый план AM и позволяет аддитивно изготовленным деталям заменить традиционное производство. Поэтому очень важно, чтобы AM уделил внимание своей устойчивости уже сейчас, чтобы эффект усугублялся за счет более широкого внедрения в ближайшие годы.

Выбор материалов является ключевым компонентом в достижении целей устойчивого развития на производстве; нигде это не проявляется так явно, как в металлических порошках. Устаревшие технологии производства порошков, такие как газовое распыление (GA) и плазменное распыление (PA), значительно неэффективны и вредны для окружающей среды.

ГА, наиболее распространенный метод создания порошков металлических АМ, дает частицы порошка, размер которых обычно составляет от одного до 250 микрон. Но машины для лазерной сварки в порошковом слое (LPBF) могут обрабатывать только частицы порошка с размером частиц в пределах 15–63 микрон (отдельные системы или приложения часто делают это окно намного уже).

ПА имеет такие же низкие выходы, как и ГА, и поэтому весь полученный распылением порошок в значительной степени непригоден для АМ. Это означает, что полезная часть несет на себе экологический и экономический вес созданного порошка нестандартного размера. Материал неправильного размера часто возвращается в процесс производства вторичного сырья, потребляя больше энергии и увеличивая выбросы углекислого газа, не добавляя при этом никакой ценности. Титан специально сжигается или отправляется на свалку, что имеет свои экологические проблемы.