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

增材制造商綠色貿易協會( 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。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控加工的。

據 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通過 AM 技術實現了輕量化。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生如此直接的影響，我們現在已經獨立驗證、同行評審的數據證明了這一點。期待與波音、通用電氣和業(yè)內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，而一種表明 3D 打印支架產生的排放量更少。LCA 是根據 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，生產和使用，生產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