Sii ecologico: "Ripristina" a Scarto

Jul 09, 2023

Cosa pensi quando qualcuno dice "scrap" o "revert?" Vai su un dizionario e vedrai sinonimi come "inutile", "inutile" o "inefficace". Queste associazioni sono profonde e cambiare queste percezioni è una sfida. Ma se l’industria della produzione additiva (AM) vuole migliorare la propria sostenibilità commerciale e ambientale, dobbiamo abbracciare il cambiamento del modo in cui pensiamo ai rottami, confutando di fatto l’intero concetto.

La qualificazione indipendente è fondamentale per mitigare le preoccupazioni dei produttori sui materiali riciclati, rilavorati o ringiovaniti. Attraverso test rigorosi secondo gli standard di produzione del mondo reale, le vecchie associazioni possono essere sfidate e l’AM può adottare con sicurezza un percorso più sostenibile.

La produzione ha un impatto intrinseco sull’ambiente. Prendere parte del mondo naturale – che si tratti di pietra, legno, minerali o metalli – e trasformarlo in qualcosa di utile significa estrarre risorse di base e spendere energia e ulteriori risorse per convertirle.

Il semplice fatto di ottenere i materiali nella forma giusta per essere lavorati è l’origine di alcuni dei maggiori impatti ecologici ed economici. L’estrazione, la lavorazione, la raffinazione, il trasporto e i successivi flussi di rifiuti incidono sulla sostenibilità molto più dell’energia utilizzata nel processo di produzione fisica.

I metalli e le leghe pongono sfide specifiche nell’estrazione e nella lavorazione, richiedendo enormi quantità di energia e risorse in più fasi di lavorazione. Si stima che la sola industria siderurgica rappresenti circa il 7% delle emissioni di carbonio a livello globale. Da un lato questo forse non sorprende, dato che nel 2021 a livello mondiale sono state prodotte quasi 2 miliardi di tonnellate di acciaio grezzo. Ma è anche indicativo degli impatti enormi che la riduzione delle emissioni di carbonio provenienti dalle catene del valore dei metalli e delle leghe potrebbe avere nella corsa allo zero emissioni.

I processi a letto di polvere sono di gran lunga le tecnologie AM metalliche più comunemente utilizzate, utilizzando fonti di energia laser o a fascio di elettroni. Sebbene l’AM costituisca una percentuale molto piccola dei materiali utilizzati e delle parti create nel contesto dell’industria manifatturiera globale, il processo sta crescendo rapidamente.

Il divario tra le capacità dell’AM e i requisiti di produzione si sta riducendo man mano che le tecnologie maturano, creando più punti di contatto per lo sviluppo delle applicazioni.

Viene posta maggiore enfasi sulla ripetibilità, qualità, qualificazione e certificazione dei processi AM. Una visione sempre più olistica dell’ecosistema AM sta inoltre guidando la tecnologia verso una vera industrializzazione.

Inoltre, i requisiti della produzione stanno cambiando in un modo che li avvicina alle capacità dell’AM. Tirature più brevi, produzione just-in-time e ricambi su richiesta introducono l’AM nella scena e consentono alle parti prodotte in modo additivo di sostituire la produzione tradizionale. È essenziale, quindi, che AM presti attenzione alla sua sostenibilità adesso, in modo che l’impatto sia aggravato da una maggiore adozione negli anni a venire.

La scelta dei materiali è una componente chiave nel raggiungimento degli obiettivi di sostenibilità in tutta la produzione; da nessuna parte questo è più evidente che nelle polveri metalliche. Le tecnologie tradizionali per la produzione di polveri, come l’atomizzazione del gas (GA) e l’atomizzazione del plasma (PA), sono significativamente inefficienti e dannose per l’ambiente.

GA, la tecnica più comune per creare polveri di metallo-AM, produce particelle di polvere che tipicamente vanno da uno a 250 micron. Ma le macchine per la fusione laser a letto di polvere (LPBF) possono elaborare solo dimensioni delle particelle di polvere entro una finestra di 15-63 micron (i singoli sistemi o applicazioni spesso rendono questa finestra molto più ristretta).

La PA ha le stesse basse rese della GA e, come tale, tutta la polvere atomizzata prodotta è in gran parte inadatta alla produzione additiva. Ciò significa che sulla porzione utile grava il peso ambientale ed economico della polvere fuori misura creata. Il materiale di dimensioni errate spesso viene reimmesso nel processo di produzione, utilizzando più energia e aumentando l'impronta di carbonio senza aggiungere alcun valore. Il titanio viene specificamente incenerito o finisce in discarica, il che presenta le sue sfide ambientali.