耶鲁大学环境学院的研究表明，与传统铸造方法相比，该技术可大幅减少温室气体排放量

康涅狄格州纽黑文--(美国商业资讯)--增材制造商绿色贸易协会（“AMGTA”）是一个致力于促进可持续增材制造（AM）行业实践的全球倡导组织。该组织今天宣布了一项名为“比较型生命周期评估：工业零件铸造与粘结成型技术的比较”的生命周期分析研究的初步结果。此项评估经AMGTA委托，由耶鲁大学环境学院（YSE）与大规模生产AM技术的全球领导者Desktop Metal（NYSE:DM）和全球气候创新企业Trane Technologies（NYSE:TT）合作，分析了Trane暖通空调系统中的钢制涡旋式制冷机，以比较并确定粘结成型3D打印技术与传统金属铸造方法在制造方面产生的影响。初步结果证实，通过粘结成型工艺，温室气体排放量显著减少了38%，这主要是由于生产阶段能源需求的减少。

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Trane Technologies首席增材制造工程师Kevin Klug表示：“在该项目之前，粘结成型技术与传统制造方法相比，其生命周期排放量的不确定性是采用AM时遇到的障碍。根据这项研究的结果，Trane Technologies在产品设计周期的早期，即风险最低、潜在效益最高的时候，能够更好地综合考虑AM的成本、生产力和环境影响。”

该研究的主要结论包括：

• 温室气体排放大幅减少。与所研究零件的传统铸造方法相比，添加工艺显示，采用粘结成型技术时温室气体排放量减少了38%。
• 能源组合的重要性。与之前的研究结果类似，该研究发现，生产设施在发电地点的能源组合，以及该电网是否使用可持续的方式生产，对温室气体排放有重大影响。
• 轻量化重新设计的价值基本可以忽略。研究发现，使用格栅式结构重新设计涡旋式制冷机以实现轻量化的潜在好处在温室气体排放方面微不足道。正在生产的零件的整体尺寸，以及印刷量的有效使用，起到了比实现轻量化更为重要的作用。轻量化可在使用阶段提供环境效益，但本研究未包括这方面的内容。
• 材料生产影响。虽然这项研究表明，源粉末生产对环境的影响大约是铸钢的两倍，但这种增加只占温室气体总排放量的一小部分，在总体研究结果中没有发挥重要作用。
• 总的来说，粘结成型技术更有助于实现可持续性。与传统制造方法相比，粘结成型技术显著减少了能源需求所产生的温室气体排放，这是迄今为止YSE研究中最重要的发现。

AMGTA执行董事Sherri Monroe表示：“发布这些研究结果对AM行业和更广泛的制造业公司来说意义重大，因为他们正在寻找更可持续的生产方法。通过这项研究，我们能够量化粘结成型技术与传统铸造方法相比所减少的能量需求，同时在这一特定的用例中，轻量化所带来的可忽略不计的影响也可能会令人感到意外。”

在过去十年中，增材制造业实现两位数年增长的驱动力之一是，在成本优势、大批量生产和可持续发展潜力的推动下，多个行业均采用了粘结成型技术。

Desktop Metal首席技术官Jonah Myerberg表示：“我们很高兴又有一项独立的第三方研究验证了粘结成型技术是一种更环保的金属零件生产方法。传统金属制造业排放的有害气体需要通过创新的技术方法来降低，但制造商需要可靠的数据而不是漂绿（greenwashing），才能对生产金属产品的方法做出明智的选择。耶鲁大学、Trane Technologies和AMGTA的这项新研究表明，根据我们的实践经验，Desktop Metal团队长期以来一直认为：粘结成型技术是制造金属零件的一种更为环保的方式。”

为期两年的YSE研究分析了由Trane Technologies作为暖通空调系统的一部分而制造、由固定涡旋和轨道涡旋组成的涡旋机组“从摇篮到大门”（cradle-to-gate）的制造生命周期。AMGTA于2021年委托进行了这项研究，以更好地了解粘结成型技术取代传统砂型铸造成为一种更可持续的生产方法的潜力。该研究评估了传统的铸造工艺，以及之后在墨西哥进行的机械加工、电镀和精加工步骤。通过3D打印、固化和烧结的增材粘结成型工艺，然后在墨西哥的相同地点进行相同的电镀和精加工步骤，对相同的卷轴组设计进行了评估。

研究结果显示，与传统的铸造方法相比，增材制造工艺的温室气体排放量减少了38%。鉴于粘结成型技术的性质，YSE的研究人员得出结论，通过晶格型结构重新设计轻量化可能不一定会额外减少温室气体排放，其主要是因为与印刷、固化和烧结步骤相关的大部分电力消耗不会受到晶格型结构的影响。分析表明，卷轴组质量减少10%将会使温室气体排放量减少1%。

生产现场的当地能源组合对生命周期温室气体排放产生了重大影响。在这项研究中，研究人员在相同的位置以相同的能量组合对通过传统方法制造的零件组与通过增材方法制造的零件组进行了评估。研究人员还评估了其他潜在的生产地点及其相应的能源组合。研究结果表明，在将增材制造与传统工艺进行比较时，需要考虑对电网“清洁度”的敏感性，以确保得出有效的结论。虽然在更可持续的能源地点进行生产可以为两种生产过程带来环境效益，但随着能源组合变得更加环保，两种方法之间的环境影响差异也会缩小。生产量对增材制造所产生的温室气体排放也发挥着重要作用，尤其是在生产量利用率较低以及小批量生产的情况下更是如此。

Kevin Klug补充道：“Trane Technologies致力于大胆突破可持续世界的可能性。这包括设计先进的气候控制解决方案，这些解决方案可以在减少环境影响的情况下进行制造和运行。金属增材制造在这方面将会成为一种越来越可行的工具，而粘结成型技术在增材制造技术中具有相对较高的运行速度和较低的使用成本，使其特别适于以相应的产量生产暖通空调部件。”

Sherri Monroe表示：“这项与Desktop Metal合作的研究对Trane等正在探索更可持续制造选择的制造商来说明显取胜。粘结成型技术是一项经过验证的技术，与传统方法相比具有明显和可量化的优势。我们感谢Trane在追求更可持续的实践方面发挥的领导作用，他们参与了这项研究，愿意分享其流程和数据，并有兴趣与更广泛的制造业社区分享这些信息。”

该研究的重点内容可以在AMGTA的网站上找到，经过同行评审流程后，完整结果预计将于2024年初公布。AMGTA表示，预计将会在整个2023年期间发布更多的独立研究。关于这项研究和AMGTA进行的其他研究的更多信息，请访问AMGTA网站：www.AMGTA.org。

关于AMGTA

AMGTA于2019年推出，旨在更好地了解和促进增材制造在全球经济中的环境效益。AMGTA的成员代表着从设计和原材料到最终产品和用户的整个制造领域，专注于通过增材制造方面的最佳实践，围绕更优质、更可持续并具有经济优势的产品开展创新。若要了解更多信息，请联系Sherri Monroe或访问www.amgta.org。

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Desktop Metal的粘结成型3D打印技术（照片：Desktop Metal）