增材制造商綠色貿(mào)易協(xié)會( AMGTA)：報告3D打印噴氣發(fā)動機零件的二氧化碳減排效果

增材制造商綠色貿(mào)易協(xié)會( AMGTA) 是第一個致力于3D打印可持續(xù)發(fā)展的組織，旨對3D打印中能源和材料的使用進行實際研究。2023年4月，南極熊獲悉，AMGTA 發(fā)布了第一份獨立研究。



該報告由 AMGTA 委托，由羅切斯特理工學院的戈利薩諾可持續(xù)發(fā)展研究所撰寫，題為”通過兩種制造方法比較低壓渦輪 (LPT) 支架的生命周期評估“，這個研究持續(xù)了兩年，比較了使用金屬激光粉末床熔合與 CNC 加工生產(chǎn)零件的影響，以及重量減輕50%對飛機壽命的影響。最終，該研究無法確定哪種制造方法消耗更多能源，但它確實證實輕量化商用飛機發(fā)動機和機身對碳排放有顯著影響。

AMGTA 執(zhí)行董事 Sherri Monroe 說：“這種經(jīng)過同行評審的 LCA 的發(fā)布是史無前例的，是AMGTA 的一個里程碑，也是我們第一次能夠發(fā)布切實的結(jié)果，本研究證明與傳統(tǒng)方法相比，增材制造更需要考慮設計的重要性。這項研究表明了增材制造對未來飛機和發(fā)動機設計的真正影響，為在其他行業(yè)和項目中使用增材制造技術奠定了研究基礎�！�



所研究的支架是將燃料歧管連接到波音 767 上的兩臺 GE 航空 CF6-80C2B6F 渦輪發(fā)動機的低壓渦輪模塊外殼的 12 個支架之一。選擇該部件是因為其簡單易用，由 AMGTA 成員Sintavia在 EOS M290 3D 打印機上使用 Höganäs AB Inconel 718 粉末重新設計并生產(chǎn)。與此同時，傳統(tǒng)制造的零件是由一家位于田納西州的機加工車間進行數(shù)控加工的。

據(jù) Sintavia 稱，優(yōu)化后的 AM 支架重量比原始版本輕 50%，即 0.063 千克，同時具有增強的機械性能，包括更長的疲勞壽命。該研究估計，每減輕 1 公斤體重，碳排放量將減少 13,376 公斤。



Sintavia 首席執(zhí)行官兼 AMGTA 主席 Brian Neff 表示：“這項研究強調(diào)了使用 AM 開發(fā)優(yōu)化的零件和組件的重要性，這些零件和組件已經(jīng)通過 AM 技術實現(xiàn)了輕量化。目前沒有其他可行的商業(yè)技術像通過 AM 輕量化飛機部件那樣對碳排放產(chǎn)生如此直接的影響，我們現(xiàn)在已經(jīng)獨立驗證、同行評審的數(shù)據(jù)證明了這一點。期待與波音、通用電氣和業(yè)內(nèi)所有原始設備制造商合作，繼續(xù)釋放 AM 的可持續(xù)潛力。”

AMGTA 指出，與之前的類似研究相比，該研究表明 AM 比傳統(tǒng)方法使用更多的優(yōu)勢。三種 LCA 方法中的兩種表明傳統(tǒng)支架需要更少的能源來生產(chǎn)，而一種表明 3D 打印支架產(chǎn)生的排放量更少。LCA 是根據(jù) ISO 14040:2006(E) 執(zhí)行的，并由 EarthShift Global 進行了同行評審。先前的研究以及本研究都認為，就確定制造技術本身的溫室氣體排放量而言，能源勝過其他因素。這是因為能源的性質(zhì)決定了能源使用對全球變暖的貢獻是多是少。例如，一個完全依靠太陽能運行的設施將比接入化石燃料能源網(wǎng)絡的設施更具可持續(xù)性，但依靠可再生能源運行并不是資源使用的長期解決方案。

Sherri Monroe 補充道：“這項研究包括兩個階段，生產(chǎn)和使用，生產(chǎn)過程中增材制造技術對環(huán)境的影響很小，提供更有彈性、高效和可持續(xù)的供應鏈，對制造生態(tài)系統(tǒng)，以提供更可持續(xù)的解決方案。雖然這項研究只針對飛機發(fā)動機和飛機本體，但在使用階段的研究結(jié)果剋擴展到飛機的任何可能被輕量化的部分，包括機械系統(tǒng)、座椅、服務推車等，甚至可以延申到車輛、輪船、火車上。

這只是 AMGTA 的第一項獨立研究，該組織將在全年發(fā)表其他獨立研究。在許多方面，增材制造在脫碳方面具有很多的優(yōu)勢和應用，它是一種直接減少​​現(xiàn)有系統(tǒng)碳排放的方式。然而，這項技術的成本較高，需要一定的激勵措施。相信AMGTA 會繼續(xù)發(fā)揮重要作用，不斷證明該技術的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?br />
報告鏈接：https://amgta.org/wp-content/upl ... cturing-Methods.pdf