헐리우드, 코네티컷--(뉴스와이어)--지속 가능한 적층 제조(AM) 산업 관행을 홍보하는 데 주력하는 글로벌 옹호 단체인 적층 제조업체 친환경 무역협회(Additive Manufacturer Green Trade Association, “AMGTA”)는 ‘금속 AM 피드스톡의 비에너지: 비교 연구(Specific Energy of Metal AM Feedstock: A comparison)’라는 제목의 연구 프로젝트의 예비 결과를 오늘 발표했다. 이 연구는 AMGTA의 의뢰를 받아 연구 컨설팅 회사인 신텍 어소시에이츠(Syntec Associates)가 복잡한 구조를 위한 완전한 모듈식 디지털 팩토리인 다이버전트 테크놀로지스(Divergent Technologies)와 협력하여 수행했으며, 세 가지 주요 금속 AM 피드스톡인 가스 분무, 기계식 밀링(특히 볼 밀링), 와이어 드로잉을 평가해 피드스톡 재료 생산에 필요한 특정 에너지 요구 사항을 측정했다. 연구 결과에 따르면 에너지 관점에서 볼 때 헬륨 가스 분무는 일반적으로 사용되는 합금의 금속 분말 생산을 위한 가스 분무에 사용하기에 가장 지속 가능한 방법이며, 그다음으로 아르곤, 질소 순이었다. 분무를 위한 비에너지 소비량은 공정 파라미터와 합금 화학에 따라 크게 달라진다. 또한 연구에서 기계식 밀링은 적층 제조에서 분말 생산에 적합할 경우 가스 분무에 비해 비에너지 소비량을 크게 줄이는 것으로 나타났다.

다이버전트 테크놀로지스의 최고기술책임자이자 AMGTA 이사회 이사인 마이클 켄워시(Michael Kenworthy)는 “합금의 산업용 비율 가공에 대한 수명 주기 평가를 준비하면서 적층 제조 공정과 분말 분무 에너지 소비량에 관한 문헌에서 존재하는 편차가 매우 크다는 것을 알게 되었다”며 “이번 연구는 투명한 프로세스 가정과 모델 세트를 확립함으로써 핵심적인 공정 레버를 이해하고 향후 지속 가능성 향상에 정보를 제공할 시스템 절충 관계 연구(system trade studies)를 평가했다”고 설명했다.

본 연구의 주요 내용:

· 헬륨 가스 분무는 분말 분무에 가장 적합: 연구에 따르면 에너지 관점에서 볼 때 헬륨 가스 분무는 가장 지속 가능한 가스 분무 방법으로 두각을 나타냈으며 일반적으로 사용되는 합금을 위한 아르곤 및 질소에 비해 비에너지 소비량이 크게 감소하는 것으로 나타났다.

· 아르곤 분무 분말이 질소보다 우수: 헬륨의 대안을 찾는 사람들에게 아르곤 분무 분말은 질소 분무 분말에 비해 에너지를 절약할 수 있는 주목할 만한 옵션으로 밝혀졌다.

· 기계식 밀링이 가스 분무 성능을 능가: 기계식 밀링, 특히 볼 밀링은 금속 AM 분말 생산을 위한 가스 분무에 비해 비에너지 소비량이 크게 감소한다.

· 지속 가능한 선택을 위한 업계 지침: 본 연구는 적층 제조에 사용되는 피드스톡 재료를 생산할 때 전반적인 지속 가능성을 높이기 위해 킬로그램당 비에너지 소비량이 가장 낮은 제조 방법을 선택하는 것이 중요함을 강조한다.

AMGTA의 이사회 의장인 브라이언 R. 네프(Brian R. Neff)는 “AMGTA의 주요 목표는 적층 제조 공급망 내에서 가장 지속 가능한 생산 방법을 소비자에게 교육하는 것”이라며 “이 중요한 연구는 어떤 가스 분무 방법이 킬로그램당 가장 적은 양의 비에너지를 필요로 하는지에 대한 지침을 제공한다”고 설명했다. 이어 그는 “이와 동시에 연구는 볼 밀링과 같은 분말 피드스톡의 기계적 생산 방식이 에너지 관점에서 가스 분무보다 훨씬 더 우수함을 시장에 알려주고 있다”고 덧붙였다.

적층 제조용 원료 분말 생산을 위한 유망한 기술로 꼽히는 가스 분무가 이 연구의 중심점이었다. 연구 결과가 보여주듯 헬륨을 분무 가스로 사용하는 가스 분무는 아르곤(평균 13% 개선) 및 질소(평균 28% 개선)에 비해 비에너지 총 소비량이 가장 적었다. 또한 아르곤 분무 분말은 연구 대상인 합금(SS316L, Al5083, IN718)에 대해 질소 분무 분말에 비해 에너지 요구량을 12% 감소시켰다.

이 연구는 또한 기계식 분말 생산, 특히 볼 밀링의 효율성을 강조하는데, 볼 밀링은 공정 조건 범위에서 가스 분무에 비해 비에너지 소비량이 90% 개선된 것으로 나타났다. 헬륨 분무 분말 및/또는 볼 밀링 분말을 사용하는 특정 제품 범주 내에서 적용되는 영향을 확인하기 위한 추가 연구가 권장된다.

AMGTA의 책임자인 셰리 먼로(Sherri Monroe)는 “이번 연구는 적층 기술을 활용한 지속 가능한 제조 관행을 더 잘 이해하려는 AMGTA의 노력에 부합한다”며 “이러한 결과는 환경 친화적인 원료 생산 방법을 찾는 제조업체가 고려해야 할 주요 사항을 잘 보여준다. 적층 제조의 지속 가능성을 발전시키기 위해서는 정보에 입각한 의사 결정을 내리기 위한 연구가 필수적”이라고 강조했다.

연구의 주요 내용은 AMGTA 웹사이트에서 확인할 수 있다. AMGTA는 2024년 전반에 걸쳐 추가적인 독립 연구를 발표할 예정이라고 한다. 이 연구 및 AMGTA에서 수행한 다른 연구에 대한 추가 정보는 AMGTA 웹사이트 www.AMGTA.org 에서 찾을 수 있다.

AMGTA 소개

AMGTA는 세계 경제 전반에 걸쳐 적층 제조의 환경적 이점을 더 잘 이해하고 증진하기 위해 2019년에 시작되었다. AMGTA 회원사는 설계 및 원자재에서 최종 제품 및 사용자에 이르는 전체 제조 스펙트럼을 대표하며, 최상의 적층 제조 관행을 통해 더 우수하고 지속 가능하며 재정적으로 우위에 있는 제품 혁신에 중점을 두고 있다. 웹사이트: www.amgta.org.

사진/멀티미디어 자료: https://www.businesswire.com/news/home/53934438/en

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