增材制造商綠色貿(mào)易協(xié)會(huì)( AMGTA)：報(bào)告3D打印噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件的二氧化碳減排效果

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



該報(bào)告由 AMGTA 委托，由羅切斯特理工學(xué)院的戈利薩諾可持續(xù)發(fā)展研究所撰寫(xiě)，題為”通過(guò)兩種制造方法比較低壓渦輪 (LPT) 支架的生命周期評(píng)估“，這個(gè)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(duì)飛機(jī)壽命的影響。最終，該研究無(wú)法確定哪種制造方法消耗更多能源，但它確實(shí)證實(shí)輕量化商用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身對(duì)碳排放有顯著影響。

AMGTA 執(zhí)行董事 Sherri Monroe 說(shuō)：“這種經(jīng)過(guò)同行評(píng)審的 LCA 的發(fā)布是史無(wú)前例的，是AMGTA 的一個(gè)里程碑，也是我們第一次能夠發(fā)布切實(shí)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(shè)計(jì)的重要性。這項(xiàng)研究表明了增材制造對(duì)未來(lái)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的真正影響，為在其他行業(yè)和項(xiàng)目中使用增材制造技術(shù)奠定了研究基礎(chǔ)�！�



所研究的支架是將燃料歧管連接到波音 767 上的兩臺(tái) GE 航空 CF6-80C2B6F 渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪模塊外殼的 12 個(gè)支架之一。選擇該部件是因?yàn)槠浜?jiǎn)單易用，由 AMGTA 成員Sintavia在 EOS M290 3D 打印機(jī)上使用 Höganäs AB Inconel 718 粉末重新設(shè)計(jì)并生產(chǎn)。與此同時(shí)，傳統(tǒng)制造的零件是由一家位于田納西州的機(jī)加工車(chē)間進(jìn)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(shí)具有增強(qiáng)的機(jī)械性能，包括更長(zhǎng)的疲勞壽命。該研究估計(jì)，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(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了使用 AM 開(kāi)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(guò) AM 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了輕量化。目前沒(méi)有其他可行的商業(yè)技術(shù)像通過(guò) AM 輕量化飛機(jī)部件那樣對(duì)碳排放產(chǎn)生如此直接的影響，我們現(xiàn)在已經(jīng)獨(dú)立驗(yàn)證、同行評(píng)審的數(shù)據(jù)證明了這一點(diǎn)。期待與波音、通用電氣和業(yè)內(nèi)所有原始設(shè)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(shì)。三種 LCA 方法中的兩種表明傳統(tǒng)支架需要更少的能源來(lái)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(jìn)行了同行評(píng)審。先前的研究以及本研究都認(rèn)為，就確定制造技術(shù)本身的溫室氣體排放量而言，能源勝過(guò)其他因素。這是因?yàn)槟茉吹男再|(zhì)決定了能源使用對(duì)全球變暖的貢獻(xiàn)是多是少。例如，一個(gè)完全依靠太陽(yáng)能運(yùn)行的設(shè)施將比接入化石燃料能源網(wǎng)絡(luò)的設(shè)施更具可持續(xù)性，但依靠可再生能源運(yùn)行并不是資源使用的長(zhǎng)期解決方案。

Sherri Monroe 補(bǔ)充道：“這項(xiàng)研究包括兩個(gè)階段，生產(chǎn)和使用，生產(chǎn)過(guò)程中增材制造技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響很小，提供更有彈性、高效和可持續(xù)的供應(yīng)鏈，對(duì)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(xiàng)研究只針對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)本體，但在使用階段的研究結(jié)果剋擴(kuò)展到飛機(jī)的任何可能被輕量化的部分，包括機(jī)械系統(tǒng)、座椅、服務(wù)推車(chē)等，甚至可以延申到車(chē)輛、輪船、火車(chē)上。

這只是 AMGTA 的第一項(xiàng)獨(dú)立研究，該組織將在全年發(fā)表其他獨(dú)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(shì)和應(yīng)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(xiàng)技術(shù)的成本較高，需要一定的激勵(lì)措施。相信AMGTA 會(huì)繼續(xù)發(fā)揮重要作用，不斷證明該技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Α?br />
報(bào)告鏈接：https://amgta.org/wp-content/upl ... cturing-Methods.pdf