바인더 제팅은 AMGTA 수명에 따라 탄소 배출을 38% 감소시킵니다.

글로벌 무역 그룹 적층 제조 녹색 무역 협회(AMGTA)는 "비교 수명 주기 평가: 산업용 부품의 주조와 바인더 제팅 비교"라는 제목의 수명 주기 분석 연구의 예비 결과를 발표했습니다. 분석은 전통적인 금속 주조 기술에 비해 바인더 제트를 사용하는 것이 환경에 미치는 중요한 이점을 강조합니다.

지속 가능한 적층 제조 산업 관행을 장려하는 데 초점을 맞춘 AMGTA가 이 연구를 의뢰했습니다. LCA는 YSE(Yale School of the Environment)가 산업용 3D 프린터 제조업체인 Desktop Metal과 협력하여 실시했습니다. 미국에 본사를 둔 '기후 혁신가'인 Trane Technologies도 프로젝트의 일부로 협력했습니다.

바인더 제트 3D 프린팅과 금속 주조의 비교 환경 영향을 확인하기 위해 팀은 Trane의 HVAC 시스템에서 강철 스크롤 냉각기의 생산을 분석했습니다.

예비 결과 바인더 젯팅 공정을 통해 온실가스(GHG) 배출량이 38% 감소한 것으로 나타났습니다. 이러한 감소는 주로 생산 단계에서 에너지 수요 감소로 인해 발생했습니다.

Trane Technologies의 수석 적층 제조 엔지니어인 Kevin Klug는 “이 프로젝트 이전에는 기존 제조 방식에 비해 바인더 젯팅의 수명주기 방출에 대한 불확실성이 AM 채택의 장벽이었습니다.”라고 말했습니다. "이 연구 결과를 통해 Trane Technologies는 위험이 가장 낮고 잠재적 이점이 가장 높은 제품 설계 주기 초기에 AM의 비용, 생산성 및 환경 영향을 종합적으로 고려할 수 있는 더 나은 위치에 있습니다."

AMGTA의 전무이사인 Sherri Monroe는 다음과 같이 덧붙였습니다. “이번 연구 결과의 발표는 AM 산업과 보다 지속 가능한 생산 방법을 찾고 있는 광범위한 제조 부문의 기업들에게 중요합니다. 이 연구를 통해 우리는 기존 주조에 비해 바인더 젯팅의 에너지 수요 감소를 정량화하는 동시에 이 특정 사용 사례에서 경량화가 제공하는 미미한 영향에 대해 놀라움을 선사할 수 있습니다.”

LCA는 어떻게 진행되었나요?

AMGTA는 보다 지속 가능한 생산 방법으로 전통적인 모래 주조를 대체할 바인더 분사의 가능성을 더 잘 이해하기 위해 2021년 LCA에 의뢰했습니다.

2년에 걸쳐 수행된 이 연구는 두루마리 세트의 요람에서 게이트까지의 제조 수명 주기를 분석했습니다. 고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성된 이 스크롤 세트는 HVAC(난방, 환기 및 공조) 시스템의 일부로 Trane Technologies에서 제조되었습니다.

Trane의 뉴멕시코 시설에서 진행된 이 연구에서는 기계 가공, 도금, 마무리가 이어지는 전통적인 주조 공정을 평가했습니다. 그런 다음 첨가제 바인더 분사를 사용하여 동일한 스크롤 세트 디자인을 3D 인쇄, 경화 및 소결했습니다. 동일한 도금 및 마감 단계가 두 생산 공정 모두에서 활용되었습니다.

분석의 주요 내용

이 두 가지 제조 방법을 비교한 결과, 팀은 기존 주조 기반 공정에 비해 적층 제조로 인한 온실가스 배출량이 38% 감소한 것을 확인했습니다.

그러나 연구에서는 격자형 구조로 경량화를 위한 재설계가 궁극적으로 온실가스 배출 제한에 "무시할 수 있는" 영향을 미쳤다고 지적했습니다. 이는 격자형 구조의 영향을 받지 않는 3D 프린팅, 경화, 소결 단계에 대부분의 전력이 소비되었기 때문입니다. 부품의 전체적인 크기와 3D 프린트 볼륨의 효율적인 사용이 경량화보다 더 중요한 역할을 했다고 합니다.

전반적으로, 연구에서는 스크롤 세트의 질량이 10% 감소하면 온실가스 배출이 1% 감소할 것이라고 제안합니다. 그러나 LCA는 경량화가 사용 단계에서 환경적 이점을 제공할 수 있다고 주장하는데, 이는 이 연구에서 평가되지 않았습니다. 또한 생산량이 3D 프린팅 공정의 온실가스 배출에 중요한 역할을 하는 것으로 강조되었습니다. 이는 특히 빌드 볼륨 및 소규모 배치 작업을 덜 효율적으로 사용하는 것과 관련이 있습니다.