回收金属废料是金属3D打印的未来原料选择吗?

添加剂制造（AM）的一个承诺是分布式制造的潜力。当设计在云中作为数字文件时，并且一批粉末包含3D打印的潜力，可以在需要何处且何时可以制造零件或产品。分布式制造模型减少了运输，消除了对库存的需求，并承诺更快，更灵活地交付货物。

如果在产品的生命周期结束时也能获得类似的好处，那将会怎样呢回收模型?

这是落后的灵感的一部分MolyWorks 这家总部位于加州的公司希望通过在其来源和用户附近回收现有材料来减少对原始金属的依赖。该公司开发了一种将废金属熔化并雾化成粉末的工艺，该工艺适用于增材制造，占地面积小于平均会议室。从理论上讲，这些小型回收设施可以分布在全球各地，放置在制造地区，甚至被单个原始设备制造商占据，以3D打印库存的形式赋予现有金属新的生命。

am粉末：最好使用再生金属

将金属废料回收到AM级粉末是一个具有挑战性的任务，而是一个来自环境和商业的角度的一个值得。“每当有些东西被扔掉或不能以高效率回收，我们都会浪费我们的自然资本和挖掘，而不是我们真正需要的东西，”Chris Eonta，Chris Eonta表示，Chris Eonta表示。回收废料进入原料保存自然资源 - 与采矿原子材料相比，再循环金属具有较低的能量要求，并导致空气和水污染较少。

但将废料转化为粉末用于3D打印，可以提高材料的价值，同时为防止未来材料浪费的通用工艺做好准备。Eonta说:“对于像铸锭这样的原材料，你可以生产的东西有限，而且仍然存在固有的浪费。”“粉末是最通用的原料。你可以打印任何能装进打印机的东西。”

的内存占用较小的铸造

为了将废料转化为粉末，MolyWorks使用基于弧形的熔化的组合，与“水平自由落体”雾化，通过水平气体流动熔融金属来产生微小的球形粉末。该过程快速，高效，到目前为止已被发现是合金 - 不可知的。所有必要的设备都适合在紧凑，合理的移动包内，因为它的开发方式：现在-CTO的前草坪上的运输容器。

“当我们准备测试它时，我们计划租用柴油发电机，然后追求更大的投资并无缝地移动到一个设施中，”埃塔说。然而，这项技术从未脱落，这是一项紧凑的占地面积，感谢陆军征集大约6个月的工作开始。该呼叫是几乎精确的摩金劳动正在开发的：一个可以运到战场的系统，在大约180千瓦的电力上运营，并采取土着或战场废料并将其转换为金属3D打印粉末。

MolyWorks的“移动铸造”计划获得了小企业创新研究(SBIR)的资助，目前该计划已进入第二阶段的延长阶段。通过提供真实世界的测试案例，这个项目已经成为推动MolyWorks熔融和雾化技术进步的催化剂。“我们已经融化了坦克轨道。我们已经融化了午餐罐头。Eonta说:“我们已经熔化了一个战场范围，引擎块，滚动的同质装甲……所有真实的战场部件。”

SBIR随后的项目使该公司得以证明其回收材料的可打印性，例如，将钛锻件变成空军起落架的非结构件。商业上，该公司现在提供定制合金以及回收和金属3D打印服务。

知道输入

利用回收的金属制造可用的AM粉末并不像收集和处理废料那么简单。添加剂制造级粉末必须在其物理特性(球形、流动性等)和化学组成方面满足严格的标准。因此，重要的是要知道合金的类型和存在于废料源中的精确化学成分。

一般来说，回收金属往往比开采和加工新矿石更节能，但回收某种特定材料的产量可能有所不同。例如，MolyWorks非常关注钛，因为它占全球AM市场的约30%，而且是最有效的回收元素之一。这种金属在使用过程中不易腐蚀和生锈，回收后会更加纯净，回收过程中需要高真空的熔化气氛，以防止污染。这意味着大约90%的钛废料可以回收;Eonta说，钢铁和铝等其他金属的效率接近60%。

分拣是回收过程中的第一步，其次是化学分析，以确定材料中的氢、氮和氧水平，这些都被认为是污染物。MolyWorks可能会混合不同批次的废料或引入原始材料，以获得所需的成品粉末组合。在某些情况下，即使是同一物体的某些部分也可以混合在一起，从而产生正确的化学反应。

Eonta说:“在一个案例中，我们处理了一个20英尺长的油田钻铤，我们必须用带锯减小尺寸。“然后，我们使用手持XRF对每个部分取样，并使用我们的内部分析仪来判断氧气污染。我们使用氧气含量来混合钻铤的不同部分，以获得正确的最终规格。”

Eonta认识到，从废料开始可能是这种粉末的潜在买家和用户的担忧。目前，这种分析和随后的混合是了解材料的起始条件并确保产品可用的最好方法。但他预计情况不会一直如此，事实上，回收的金属废料有一天可能会成为首选的原料。作为一种防未来的措施，该公司在其生产的每一个部件上都打印了一个二维码，将物品与Molyware追踪系统中的记录连接起来。

Eonta说:“这部分可以投入使用，如果它被送回给我们，我们就知道它是由什么制成的。”“这样一来，返家的零部件就可以完全追踪，所以它实际上成为了一种比之前想象的更有利的原料。”

每个地区的回收设施

目前MolyWorks专注于粉末生产和3D打印服务，但它看到的主要商业承诺是将回收作为一种服务。顾客只要付一笔费用，就可以把废品寄出去被回收并作为粉末返回它们。目前MolyWorks从加利福尼亚州Cloverdale的设施处理这种材料，但服务业务是评估越来越多的客户的潜力的一种方式。

Eonta说:“一旦我们建立了这些废料来源，我们可以考虑在该地区的设施或附近安装一个我们的系统来消耗废料。”像这样的分布式网络将有助于激励公司回收他们的废料，并有可能降低周围地区的金属AM粉的成本。

目前还不清楚这些系统的正确运营商，但一个可能的答案是原始设备制造商自己。例如，航空航天和国防制造商通常必须提供材料损坏证明，以证明使用过的或有缺陷的部件不会回到飞机上或落入不良分子之手。

Eonta说:“使用我们的系统，废料可以在现场进行处理，这样其他人就不会看到这些零件。”企业可以在创造新原料的同时保护自己的知识产权。但是，让废品生产者和粉末用户进行回收的更大原因是，从长远来看，要使回收过程真正有效和有价值。

“无论废旧金属在哪里，那就是您需要再次将其转换为产品的地方。”

"如果你看这四个象限循环经济第四个是收集、分类、再处理，这是最困难的部分。“人们愿意发送一两次废料，但之后他们不会。你需要一个分布式的网络，废品收集和回收就在生产基地附近。无论废金属在哪里，你都需要将其重新转化为产品，无论是粉末还是打印部件。”