Press release

AMGTA veröffentlicht den ersten in Auftrag gegebenen Forschungsbericht

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Präsentiert von Businesswire

Die Additive Manufacturer Green Trade Association („AMGTA“), eine globale Interessenvertretung mit Schwerpunkt auf der Entwicklung und Förderung nachhaltiger Verfahren in der additiven Fertigung, hat heute die Veröffentlichung ihres ersten unabhängigen Forschungsberichts mit dem Titel „Comparative LCA of a Low-Pressure Turbine (LPT) Bracket by Two Manufacturing Methods“ (Vergleichende Lebenszyklusanalyse einer Niederdruckturbinenhalterung für zwei Herstellungsmethoden) bekannt gegeben. In dem von der AMGTA in Auftrag gegebenen und vom Golisano Institute of Sustainability des Rochester Institute of Technology verfassten Bericht wurde eine Niederdruckturbinenhalterung für die kommerzielle Luftfahrt mittels einer Lebenszyklusanalyse („LZA“) analysiert. Dabei wurden sowohl (i) die Auswirkungen der additiven Fertigung („AF“) mittels Laser-Pulverbettfusion) („LPBF“) im Vergleich zum herkömmlichen Fertigungsverfahren der Halterung als auch (ii) die Auswirkungen einer Gewichtsreduzierung der Halterung um mehr als 50 % während der gesamten Lebensdauer des Flugzeugs untersucht. Zwar war das Endergebnis dieses Vergleichs nicht eindeutig in Bezug auf die Frage, welches Herstellungsverfahren mehr Energie verbraucht, die Ergebnisse bestätigten jedoch die dramatischen Auswirkungen der Gewichtsreduzierung von Triebwerken und Flugzeugzellen auf die Kohlenstoffemissionen.

Diese Pressemitteilung enthält multimediale Inhalte. Die vollständige Mitteilung hier ansehen: https://www.businesswire.com/news/home/20230410005345/de/

A comparison of the AM-designed bracket (left) and the traditional version (right). (Photo: Business Wire)

A comparison of the AM-designed bracket (left) and the traditional version (right). (Photo: Business Wire)

Zu den wichtigsten Erkenntnissen aus der LZA gehören folgende Punkte:

  • Nicht schlüssig in Bezug auf das Fertigungsverfahren. Bei Anwendung von drei verschiedenen Methoden lieferte die LZA keine klare Antwort auf die Frage, welches Fertigungsverfahren (herkömmlich oder additiv) mehr Energie verbraucht. Insgesamt stellt dieses neutrale Ergebnis eine Verbesserung gegenüber früheren Studien dar, die einen höheren Energieverbrauch für die LPBF im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ergaben.

  • Die Bedeutung des Energiemixes. Der Studie zufolge ist der mit Abstand wichtigste Faktor für die Bewertung der Nachhaltigkeit der Produktion der Energiemix der Produktionsstätte am Ort der Energieerzeugung und die Frage, ob dieses Stromnetz aus nachhaltigen Energiequellen gespeist wird.

  • Enorme Auswirkungen bei der Gewichtsreduzierung von Flugzeugen. Die Studie zeigt eindeutig, dass die Gewichtsreduzierung von Flugzeugkomponenten durch die additive Fertigung zu einer drastischen Verringerung der Kohlenstoffemissionen über die gesamte Lebensdauer eines Flugzeugs führt, und zwar um 13.376 kg pro 1 kg Gewichtsreduzierung.

  • Insgesamt ist das durch AF hergestellte Teil nachhaltiger. Die Auswirkungen unter dem Aspekt der Gewichtsreduzierung waren bei weitem der wichtigste Faktor für die Erkenntnis, dass AF-gefertigte Komponenten nachhaltiger sind im Vergleich zu Teilen, die auf herkömmliche Weise hergestellt werden.

„Die Veröffentlichung dieser von Experten geprüften Lebenszyklusanalyse – der ersten ihrer Art – bedeutet einen Meilenstein für die AMGTA“, kommentiert Sherri Monroe, Executive Director der AMGTA. „Erstmals sind wir dazu in der Lage, greifbare Ergebnisse zu veröffentlichen, die belegen, wie wichtig das Design bei der additiven Fertigung im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren ist. Diese Studie verdeutlicht, welche Auswirkungen die additive Fertigung auf die Flugzeug- und Triebwerkskonstruktion der Zukunft haben kann, und ist ein gutes Vorzeichen für die Umsetzung ähnlicher Strategien in anderen Branchen und Programmen.“

Während der zweijährigen Studie wurden die beiden Halterungen mithilfe von drei LZA-Methoden analysiert, darunter die ReCiPe 2016 Version 1.1 Midpoint-Methode, die Cumulative Energy Demand v1.11 und die IPCC 2021 GWP100-Methode des Intergovernmental Panel on Climate Change. Zwei der drei Methoden zeigten, dass bei der herkömmlichen Herstellung der Halterungen weniger Energie verbraucht wird, während eine Methode zeigte, dass das AF-Verfahren weniger Kohlendioxid emittiert. In allen Fällen zeigten die Ergebnisse jedoch, dass der Energiemix des Stromnetzes einen starken Einfluss auf die Nachhaltigkeit des Herstellungsverfahrens hat. Die Lebenszyklusanalyse wurde gemäß ISO 14040:2006(E) durchgeführt und von EarthShift Global geprüft.

Die Halterung, eine von 12 Halterungen an jedem der beiden CF6-80C2B6F-Turbinentriebwerke von GE Aviation eines Flugzeugs vom Typ Boeing 767, sichert einen Kraftstoffverteiler am äußeren Gehäuse des Niederdruckturbinenmoduls des Triebwerks. Sie wurde von der AMGTA ausgewählt, weil es sich um ein relativ einfaches Teil handelt, das leicht zugänglich und problemlos zu finden ist. Das additive Design und die Fertigung der Halterung wurden von Sintavia, LLC in Hollywood, Florida, durchgeführt und auf einem M290-Drucker der EOS GmbH mit Inconel 718-Pulver von Höganäs AB gefertigt. Das im herkömmlichen Verfahren gefertigte Teil wurde von einer Maschinenwerkstatt in Tennessee mithilfe des CNC-Verfahrens hergestellt. Die optimierte AF-Halterung war um mehr als 50 % bzw. 0,063 kg leichter als die ursprüngliche Version. Laut Sintavia übertraf die optimierte Halterung die herkömmlich gefertigte Halterung in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften und wies eine verbesserte Ermüdungsfestigkeit trotz des geringeren Gewichts auf.

Die Wahl der LPT-Halterung ermöglichte eine einfache Demonstration der Auswirkungen des reduzierten Gewichts an einem Flugzeugtriebwerk. Doch die AMGTA ist der Überzeugung, dass die Erkenntnisse aus dieser LZA von Flugzeug- und Triebwerksherstellern in viel größerem Umfang auf unterschiedliche mechanische Systeme anwendbar sind. Darüber hinaus ist die Gewichtsreduzierung im Transportsektor mithilfe der additiven Konstruktion nicht allein auf die additive Fertigung durch das LPBF-Verfahren beschränkt, da andere additive Technologien (einschließlich Binder-Jetting, gerichtete Energieabscheidung und Polymerdruck) auf ähnliche Weise überschüssiges Gewicht bei Fahrzeugen, Flugzeugen und Schiffen verringern können.

„Diese Studie unterstreicht die Bedeutung der additiven Fertigung bei der Entwicklung optimierter Teile und Komponenten, deren Gewicht mithilfe von AF-Technologien reduziert wurde“, so Brian Neff, CEO bei Sintavia und Chair der AMGTA. „Keine andere derzeit verfügbare kommerzielle Technologie hat derart unmittelbare Auswirkungen auf die Kohlendioxidemissionen wie die Gewichtsreduzierung von Flugzeugteilen durch additive Fertigungsverfahren. Jetzt haben wir von unabhängiger Seite geprüfte Daten, die dies belegen. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit Boeing, GE und allen OEMs der Branche, die das Nachhaltigkeitspotenzial der additiven Fertigung für bestehende und künftige Plattformen erschließen wollen.“

„Die Aussagekraft der Erkenntnisse aus beiden Phasen dieser Studie – Fertigung und Anwendung – reicht weit über diese spezielle Halterung, dieses Flugzeug oder diesen Fertigungssektor hinaus“, fügt Sherri Monroe an. „Der vernachlässigbare Unterschied bei den Umweltauswirkungen während der Herstellung in Verbindung mit den Vorteilen einer nachfrageabhängigen Herstellung – wann Sie wollen, wo Sie wollen, wie Sie wollen –, um zuverlässigere, effizientere und nachhaltigere Lieferketten zu schaffen, hat weitreichende Auswirkungen auf das Fertigungs-Ökosystem.“

„Obgleich diese Studie unmittelbare Auswirkungen auf die Herstellung von Flugzeugtriebwerken und Flugzeugzellen hat, lassen sich die Ergebnisse der Anwendungsphase auf alle Teile eines Flugzeugs anwenden, die potenziell leichter gemacht werden können – etwa mechanische Systeme, Sitze, Servicewagen oder Bordküchen. Und obwohl die Luftfahrt aufgrund ihres hohen Energieverbrauchs der größte und nächstliegende Nutznießer ist, haben die Ergebnisse auch Aussagekraft für alle Geräte, die von einem Motor oder einer Maschine bewegt werden, beispielsweise Fahrzeuge, Schiffe, Züge oder Roboter.“

Die AMGTA plant die Veröffentlichung weiterer unabhängiger Studien im Verlauf des Jahres 2023. Weitere Informationen zum LZA finden Sie auf der AMGTA-Website unter www.amgta.org.

Über die AMGTA

Die AMGTA wurde 2019 gegründet, um die ökologischen Vorteile der additiven Fertigung für die globale Wirtschaft besser zu verstehen und darzustellen. Die Mitglieder der AMGTA repräsentieren das gesamte Spektrum der Fertigungsbranche – von der Konstruktion und den Rohstoffen bis hin zu den Endprodukten und den Anwendern – und streben nach Innovation für bessere, nachhaltigere und finanziell vorteilhaftere Produkte durch die besten Praktiken der additiven Fertigung. Für weitere Informationen kontaktieren Sie bitte Sherri Monroe oder besuchen Sie www.amgta.org.

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