航空機のエンジンブラケットのライフサイクル分析は、AMによる軽量化の重要性を示しています
ニューヨーク州ロチェスター--(BUSINESS WIRE)--ビジネスワイヤ） -- 持続可能な添加剤製造業界の慣行の開発と促進に焦点を当てた世界的な擁護団体である添加剤製造業者グリーントレード協会（「AMGTA」）は本日、次のタイトルの最初の独立した研究を発表しました。「2つの製造方法による低圧タービン（LPT）ブラケットのLCAの比較」 AMGTAの委託を受け、ロチェスター工科大学のゴリサノ研究所が執筆したこの報告書は、ライフサイクルアセスメント（「LCA」）により、民間航空機の低圧タービンブラケットを分析し、（i）レーザー粉末床融合（「LPBF」）付加製造（「AM」）と従来のブラケット製造との比較製造影響、（ii）ブラケットを航空機の寿命まで50%以上軽量化した場合の影響の両方を評価しました。比較の結果、どちらの製造方法がより多くのエネルギーを使用するかについては結論が出ませんでしたが、民間航空機のエンジンや機体の軽量化が二酸化炭素排出量に劇的な影響を与えることが確認されました。
LCAから得た重要なポイントは、以下の点でした。
製造方法については決定的ではありません。 LCAは、3つの異なる方法論を使用しており、どの製造方法（従来型または添加剤）がより多くのエネルギーを使用するかについて決定的ではありませんでした。全体として、この中立的な発見は、LPBFの製造で従来の方法と比較してエネルギー消費量が多いことを示す以前の研究よりも改善されたことを示しています。
エネルギーミックスの重要性。 この調査では、生産の持続可能性を決定する最大の要因は、発電場所での製造施設のエネルギー構成と、そのエネルギーグリッドが持続可能な方法で生産されているかどうかであることがわかりました。
軽量化航空機への大きな影響。 この調査では、AM設計による航空機のコンポーネントの軽量化により、航空機の耐用年数にわたって二酸化炭素排出量が劇的に削減され、1 kgの軽量化ごとに13,376 kgが減少することが非常に明確に示されました。
全体的に、AMはより持続可能な部品を生産しました。 軽量化の影響は、AM製のコンポーネントが従来の方法で設計および製造された部品よりも持続可能であると判断する上で最も重要な要素でした。
AMGTAのエグゼクティブディレクターであるシェリー・モンローは、「この査読済みのLCAのリリースは、この種のものとしては初めてのことで、AMGTAにとって画期的な出来事です」と述べています。「アディティブマニュファクチャリングにおける従来の方法と比較した場合のデザインの重要性を示す具体的な結果を初めて公開することができました。この調査は、AMが将来の航空機やエンジンの設計に与える可能性のある非常に現実的な影響を示しており、他の業界やプログラムでも同様の戦略を採用する良い兆候です。」
この2年間の調査では、ReCiPe 2016バージョン1.1の中間点法、累積エネルギー需要v1.11、気候変動に関する政府間パネルのIPCC 2021 GWP100法を含む3つのLCA方法論を使用して2つのブラケットを分析しました。3つの方法のうち2つは、厳密に製造の観点から、従来のブラケットは生産に必要なエネルギーが少ないことを示していましたが、1つの方法は、AMバージョンの方が二酸化炭素の生成量が少ないことを示していました。しかし、いずれの場合も、基礎となる電力網のエネルギー構成が製造プロセスの持続可能性に大きな影響を与えたことが結果から示されました。LCAはISO 14040:2006 (E) に従って実施され、アースシフトグローバルによってピアレビューされました。
基礎となるブラケットは、ボーイング767型機に動力を供給する2台のGE Aviation CF6-80C2B6Fタービンエンジンにそれぞれ付いている12個のブラケットで、燃料マニホールドをエンジンの低圧タービンモジュールの外部ケースに固定します。AMGTAが選んだのは、比較的シンプルなパーツで、簡単にアクセスして見つけられるからです。ブラケットの積層造形と製造は、フロリダ州ハリウッドのSintavia, LLCが行い、Höganäs AB Inconel 718パウダーを使用してEOS GmbH M290プリンターで印刷されました。従来の部品は、テネシー州に拠点を置く機械工場でCNCプロセスを使用して製造されていました。最適化されたAMブラケットは、元のバージョンよりも50％以上、つまり0.063 kg軽量でした。Sintaviaによると、最適化されたブラケットは、軽量化にもかかわらず疲労寿命が延び、機械的特性の点で従来のブラケットよりも優れていました。
LPTブラケットを選んだことで、軽量化が航空機エンジンにどのように作用するかが簡単にわかりましたが、AMGTAは、現在のLCAで具体化された教訓が、複数の機械システムにわたって航空機メーカーやエンジンメーカーにより広く採用される可能性があると考えています。さらに、アディティブデザイン技術を使用した軽量輸送方法はLPBF AMだけにとどまりません。他のアディティブテクノロジー（バインダージェッティング、指向性エネルギーデポジション、ポリマー印刷など）も同様に、車両、航空機、船舶の余分な重量を取り除くことができます。
「この調査は、AM技術によって軽量化された最適な部品やコンポーネントを開発するためにAMを使用することの重要性を浮き彫りにしています」と、SintaviaのCEOでAMGTAの議長であるBrian Neffは述べています。「AMによる航空機部品の軽量化ほど、現在実行可能な商用技術が二酸化炭素排出量にすぐに影響を与えるものは他にありません。現在、それを証明する独自に検証され、査読されたデータがあります。ボーイング、GE、および業界のすべてのOEMと協力して、既存および将来のプラットフォームでAMの持続可能な可能性を解き放つことを目指していることを楽しみにしています。」
「この調査の2つのフェーズ、つまり生産と使用は、特定の車種、飛行機、製造部門をはるかに超えた影響を及ぼします」とシェリー・モンローは付け加えました。「生産中の環境への影響がごくわずかであることと、必要なときに、必要な場所、方法で、より回復力があり、効率的で、持続可能なサプライチェーンを実現するためのオンデマンド生産の利点を組み合わせると、製造エコシステムがより持続可能なソリューションを提供するという大きな影響を及ぼします。」
「この研究は航空機のエンジンと機体の製造に直接的な影響を及ぼしますが、使用段階での発見は、軽量化される可能性のある航空機のあらゆる部分（機械システム、座席、サービスカート、ギャレー）に及び、航空機だけでなく、エンジンやモーターで移動するあらゆる機器（車両、船舶、電車、ロボット）にまで及んでいます。ただし、航空宇宙のエネルギー需要により、最大かつ最も明白で最も直接的な受益者となっています。」
AMGTAによると、2023年中にさらに独立した研究を発表する予定です。LCAに関する追加情報は、次のAMGTAのウェブサイトにあります。 www.amgta.org.
AMGTAについて
AMGTAは、アディティブ・マニュファクチャリングの環境面でのメリットをグローバル経済に広く理解し、促進するために2019年に設立されました。AMGTAのメンバーは、設計や原材料から最終製品やユーザーに至るまで、製造の全領域を代表し、ベスト・アディティブ・プラクティスを通じて、より良く、より持続可能で、経済的に有利な製品の革新に焦点を当てています。詳細については、シェリ・モンロー、または、www.amgta.orgにお問い合わせください。
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