如何打造增材制造金屬粉末生產(chǎn)的綠色未來,？

導(dǎo)讀：在不斷發(fā)展的金屬粉末生產(chǎn)領(lǐng)域，原材料回收的重要性已成為焦點(diǎn),。隨著地緣政治變化,，減少碳足跡和可持續(xù)實(shí)踐的必要性推動了這一轉(zhuǎn)變。截至 2022 年,，全球金屬粉末市場估值約為 48 億美元,，預(yù)計(jì) 2023 年至2028 年復(fù)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(bào)告 2023）,。Continuum Powder 預(yù)計(jì)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(tǒng)生產(chǎn)過程涉及到大量的能源消耗,，預(yù)計(jì)在未來規(guī)模上實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有挑戰(zhàn)性。本文描述了增材制造行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn),，并為其更具經(jīng)濟(jì)效益和更高質(zhì)量的發(fā)展提供了方向,。

能源強(qiáng)度挑戰(zhàn)

金屬粉末生產(chǎn)傳統(tǒng)上涉及合金元素熔化、錠/金屬棒成形,、然后進(jìn)一步加工以生產(chǎn)粉末的能源密集型過程,。這些流程的復(fù)雜性和大量的碳排放凸顯了對更可持續(xù)方法的需求。傳統(tǒng)金屬生產(chǎn)中的能源消耗占該行業(yè)碳排放的很大一部分,，這為探索更可持續(xù)的替代品創(chuàng)造了強(qiáng)大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)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(bào)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?qū)�可持續(xù)發(fā)展的強(qiáng)調(diào)推動，這一領(lǐng)域的受重視程度出現(xiàn)了激增,。截至 2022 年,，全球金屬回收市場預(yù)計(jì)到 2028 年將達(dá)到 4345.5 億美元，這表明回收在更廣泛的金屬行業(yè)中日益重要,�,！皬U料”一詞已演變?yōu)椤岸�次材料”，�?qiáng)調(diào)了隔離,、分級和認(rèn)證材料對于有效再利用的重要性,。多年來建立的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐確保了材料的質(zhì)量和來源。

Continuum Powders 的Greyhound 3.0 粉末生產(chǎn)系統(tǒng)即是材料可持續(xù)回收的一個(gè)典型代表（Continuum推出新款再生金屬3D打印粉末系統(tǒng),，產(chǎn)生的碳排放更低-南極熊3D打印網(wǎng) - 平臺(nanjixiong.com)）,。隨著增材制造的發(fā)展，將金屬單元回收或升級改造為粉末成為焦點(diǎn),。從冗長,、昂貴、碳含量高的鑄錠生產(chǎn)過渡到更直接轉(zhuǎn)化為粉末,，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì),。到2023年，全球增材制造市場預(yù)計(jì)價(jià)值200億美元,，2020年至2025年復(fù)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(dá)到所需的材料規(guī)格需要精細(xì)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(chǎn)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(shí),，一個(gè)常見的誤解是關(guān)于其質(zhì)量,。通過極其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧鞒贪芽兀�保持再生材料按合金進(jìn)行分離,。在金屬回收過程中,，避免在收集、儲存和運(yùn)輸過程中發(fā)生污染是至關(guān)重要的,�,；瘜W(xué)成分是通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的分析技術(shù)進(jìn)行控制的。通過升級再利用這類經(jīng)過認(rèn)證的金屬合金材料生產(chǎn)的粉末將滿足嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),。對所得粉末質(zhì)量和符合標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證是至關(guān)重要的,，并且已經(jīng)明確定義。

從經(jīng)濟(jì)角度來看,，由于涉及步驟數(shù)量和多個(gè)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(jīng)濟(jì)失衡對現(xiàn)有資源的回收利用提出了重大挑戰(zhàn)。然而,，通過開發(fā)更少生產(chǎn)步驟的顛覆性技術(shù),，這些挑戰(zhàn)得到緩解,。

典型材料

邁向 100% 回收材料的旅程已經(jīng)開始,，優(yōu)先考慮反應(yīng)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(yīng)性合金的回收產(chǎn)生了極大的興趣，這對于國防和高性能應(yīng)用至關(guān)重要,。戰(zhàn)略考慮因素包括產(chǎn)量,、金屬單位價(jià)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(qiáng)度降低

與傳統(tǒng)方法相比，向回收原料的轉(zhuǎn)變有望顯著降低碳強(qiáng)度和有害排放,。新技術(shù)提供了一種可分配的替代方案,，可以直接將金屬單元轉(zhuǎn)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(huán)境效益,。

成本節(jié)約和供應(yīng)安全

使用回收原料不僅可以減少碳足跡，還可以節(jié)省成本,。生產(chǎn)商和粉末加工商之間的高效閉環(huán)系統(tǒng)可確保安全的供應(yīng)鏈,，有助于環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。隨著戰(zhàn)略生產(chǎn)商及其供應(yīng)鏈之間建立閉環(huán)（或循環(huán)金屬經(jīng)濟(jì)）,，可承受性效益將最大化,。

未來展望

在不影響質(zhì)量或成本的情況下實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈脫碳不僅僅是一個(gè)標(biāo)題，這更是制造行業(yè)的未來,。金屬粉末生產(chǎn)行業(yè)處于綠色革命的前沿,，將回收原料作為可持續(xù)、高效和經(jīng)濟(jì)可行實(shí)踐的基石,。全球?qū)�可持續(xù)發(fā)展和綠色技術(shù)的推動預(yù)計(jì)將進(jìn)一步推動金屬粉末市場,，到2030年潛在市場價(jià)值將超過70億美元。

總之,，將傳統(tǒng)金屬粉末生產(chǎn)方法轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯釉�料回收�?biāo)志著向更綠色,、更可持續(xù)的未來的范式轉(zhuǎn)變。隨著行業(yè)的不斷發(fā)展,，整合回收材料可以解決環(huán)境問題,，并帶來經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和安全的供應(yīng)鏈,。邁向 100% 回收材料的征程正在進(jìn)行中，預(yù)示著金屬粉末生產(chǎn)的新時(shí)代,。