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    如何打造3D打印金屬粉末生產的綠色未來?

    編輯:科元三維 更新時間:2024-01-27 瀏覽次數:347

    在不斷發展的金屬粉末生產領域,原材料回收的重要性已成為焦點。隨著地緣政治變化,減少碳足跡和可持續實踐的必要性推動了這一轉變。截至 2022 年,全球金屬粉末市場估值約為 48 億美元,預計 2023 年至2028 年復合年增長率為 3.5%。用于增材制造的金屬材料(包括粉末)到 2022 年估值為 5.92 億美元,同比增長25%(Wohlers 報告 2023)。Continuum Powder 預計增材制造金屬粉末 2024 年的銷售額可能接近 10 億美元。

    然而,金屬粉末的傳統生產過程涉及到大量的能源消耗,預計在未來規模上實現可持續發展具有挑戰性。本文描述了增材制造行業未來可持續發展面臨的挑戰,并為其更具經濟效益和更高質量的發展提供了方向。

    能源強度挑戰

    金屬粉末生產傳統上涉及合金元素熔化、錠/金屬棒成形、然后進一步加工以生產粉末的能源密集型過程。這些流程的復雜性和大量的碳排放凸顯了對更可持續方法的需求。傳統金屬生產中的能源消耗占該行業碳排放的很大一部分,這為探索更可持續的替代品創造了強大的環境和經濟動力。

    廢料和回收材料的演變

    重新利用工程耗材、工藝廢物和報廢金屬零件并不是什么新鮮事。然而,近年來,由地緣政治變化和全球對可持續發展的強調推動,這一領域的受重視程度出現了激增。截至 2022 年,全球金屬回收市場預計到 2028 年將達到 4345.5 億美元,這表明回收在更廣泛的金屬行業中日益重要?!皬U料”一詞已演變為“二次材料”,強調了隔離、分級和認證材料對于有效再利用的重要性。多年來建立的標準和實踐確保了材料的質量和來源。

    Continuum Powders 的Greyhound 3.0 粉末生產系統即是材料可持續回收的一個典型代表(Continuum推出新款再生金屬3D打印粉末系統,產生的碳排放更低-南極熊3D打印網 - 平臺(nanjixiong.com))。隨著增材制造的發展,將金屬單元回收或升級改造為粉末成為焦點。從冗長、昂貴、碳含量高的鑄錠生產過渡到更直接轉化為粉末,既環保又經濟。到2023年,全球增材制造市場預計價值200億美元,2020年至2025年復合年增長率超過20%。

    △Continuum推出升級版Greyhound M2P 3.0霧化器

    100% 材料回收的障礙

    達到所需的材料規格需要精細的工藝、處理和廣泛的表征。合金偏析、涂層去除和氧還原成為金屬粉末生產回收成“二次材料”不可或缺的一部分。

    在使用再生金屬和合金時,一個常見的誤解是關于其質量。通過極其嚴謹的流程把控,保持再生材料按合金進行分離。在金屬回收過程中,避免在收集、儲存和運輸過程中發生污染是至關重要的?;瘜W成分是通過行業標準的分析技術進行控制的。通過升級再利用這類經過認證的金屬合金材料生產的粉末將滿足嚴格的行業標準。對所得粉末質量和符合標準進行認證是至關重要的,并且已經明確定義。

    從經濟角度來看,由于涉及步驟數量和多個能源密集型熔化過程,回收金屬的成本通常超過提取原始元素的成本。這種經濟失衡對現有資源的回收利用提出了重大挑戰。然而,通過開發更少生產步驟的顛覆性技術,這些挑戰得到緩解。

    典型材料

    邁向 100% 回收材料的旅程已經開始,優先考慮反應性較低的合金,例如不銹鋼和鎳基或鈷基合金。雖然這些合金更容易回收,但人們對高反應性合金的回收產生了極大的興趣,這對于國防和高性能應用至關重要。戰略考慮因素包括產量、金屬單位價值和粉末需求,其中鎳高溫合金、鈦和鋁是幾種有前途的典型材料。

    碳強度降低

    與傳統方法相比,向回收原料的轉變有望顯著降低碳強度和有害排放。新技術提供了一種可分配的替代方案,可以直接將金屬單元轉化為粉末,繞過能源密集型流程。即使是基本的二氧化碳分析也能顯示出明顯的環境效益。

    成本節約和供應安全

    使用回收原料不僅可以減少碳足跡,還可以節省成本。生產商和粉末加工商之間的高效閉環系統可確保安全的供應鏈,有助于環境和經濟的可持續發展。隨著戰略生產商及其供應鏈之間建立閉環(或循環金屬經濟),可承受性效益將最大化。

    未來展望

    在不影響質量或成本的情況下實現供應鏈脫碳不僅僅是一個標題,這更是制造行業的未來。金屬粉末生產行業處于綠色革命的前沿,將回收原料作為可持續、高效和經濟可行實踐的基石。全球對可持續發展和綠色技術的推動預計將進一步推動金屬粉末市場,到2030年潛在市場價值將超過70億美元。

    總之,將傳統金屬粉末生產方法轉變為直接原料回收標志著向更綠色、更可持續的未來的范式轉變。隨著行業的不斷發展,整合回收材料可以解決環境問題,并帶來經濟優勢和安全的供應鏈。邁向 100% 回收材料的征程正在進行中,預示著金屬粉末生產的新時代。

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