Le Binder Jetting réduit les émissions de carbone de 38 % selon la durée de vie AMGTA

Le groupe commercial mondial Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA) a annoncé les résultats préliminaires d'une étude d'analyse du cycle de vie intitulée « Évaluation comparative du cycle de vie : comparaison du moulage et du jet de liant pour une pièce industrielle ». L'analyse met en évidence les avantages environnementaux significatifs de l'utilisation du jet de liant par rapport aux techniques traditionnelles de moulage des métaux.

L’AMGTA, qui se concentre sur la promotion de pratiques durables dans l’industrie de la fabrication additive, a commandé l’étude. L'ACV a été menée par la Yale School of the Environment (YSE) en partenariat avec le fabricant d'imprimantes 3D industrielles Desktop Metal. Trane Technologies, un « innovateur climatique » basé aux États-Unis, a également collaboré dans le cadre du projet.

Pour déterminer l'impact environnemental comparatif de l'impression 3D par jet de liant par rapport au moulage de métal, l'équipe a analysé la production d'un refroidisseur à spirale en acier dans un système CVC de Trane.

Les résultats préliminaires ont montré une réduction de 38 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce au processus de projection de liant. Cette réduction s'explique principalement par la réduction de la demande d'énergie pendant la phase de production.

« Avant ce projet, l'incertitude concernant les émissions du cycle de vie du jet de liant par rapport aux approches de fabrication conventionnelles constituait un obstacle à l'adoption de la fabrication additive », a commenté Kevin Klug, ingénieur principal en fabrication additive chez Trane Technologies. « Grâce aux résultats de cette étude, Trane Technologies est dans une meilleure position pour prendre en compte de manière exhaustive le coût, la productivité et l'impact environnemental de la fabrication additive plus tôt dans le cycle de conception d'un produit, lorsque le risque est le plus faible et les avantages potentiels les plus élevés.

Sherri Monroe, directrice exécutive de l'AMGTA, a ajouté : « La publication de ces résultats est importante pour l'industrie de la fabrication additive et pour les entreprises du secteur manufacturier au sens large qui recherchent des méthodes de production plus durables. Grâce à cette étude, nous sommes en mesure de quantifier la demande énergétique réduite du jet de liant par rapport au moulage traditionnel, tout en offrant éventuellement quelques surprises quant à l'impact négligeable offert par l'allègement dans ce cas d'utilisation spécifique.

Comment s’est déroulée l’ACV ?

L'AMGTA a commandé l'ACV en 2021 pour mieux comprendre le potentiel du jet de liant pour remplacer le moulage au sable traditionnel en tant que méthode de production plus durable.

Menée sur une période de deux ans, l’étude a analysé le cycle de vie de fabrication d’un ensemble de parchemins du début à la fin. Composé d'une volute fixe et d'une volute orbitale, cet ensemble de volutes a été fabriqué par Trane Technologies dans le cadre d'un système CVC (chauffage, ventilation et climatisation).

Réalisée dans les installations de Trane au Nouveau-Mexique, l'étude a évalué un processus de moulage traditionnel suivi d'un usinage, d'un placage et d'une finition. Un jet de liant additif a ensuite été utilisé pour imprimer en 3D, durcir et fritter le même modèle de défilement. Les mêmes étapes de placage et de finition ont été utilisées dans les deux processus de production.

Points clés à retenir de l’analyse

En comparant ces deux méthodes de fabrication, l’équipe a constaté qu’il y avait une réduction de 38 % des émissions de GES provenant de la fabrication additive par rapport au processus traditionnel basé sur le moulage.

Cependant, l’étude a noté que la refonte de la conception pour l’allègement avec une structure de type treillis a finalement eu un impact « négligeable » sur la limitation des émissions de GES. En effet, la majorité de l’électricité a été dépensée pour les étapes d’impression 3D, de durcissement et de frittage qui ne seraient pas affectées par les structures de type treillis. Les dimensions globales de la pièce et l’utilisation efficace des volumes d’impression 3D auraient joué un rôle plus important que l’allègement.

Dans l’ensemble, l’étude suggère qu’une réduction de 10 % de la masse de l’ensemble de volutes entraînerait une réduction de 1 % des émissions de GES. Pourtant, l’ACV affirme que l’allègement peut offrir des avantages environnementaux lors de la phase d’utilisation, ce qui n’a pas été évalué dans cette étude. De plus, il a été souligné que les volumes de production jouent un rôle important dans les émissions de GES du processus d’impression 3D. Cela concerne particulièrement une utilisation moins efficace des volumes de construction et des opérations en petits lots.