AMGTA(Additive Manufacturers Green Trade Association)는 3D 프린팅의 지속 가능성에 전념하는 최초의 조직으로, 3D 프린팅에서 에너지 및 재료 사용에 대한 실질적인 연구를 수행하는 것을 목표로 합니다. 2023년 4월 북극곰이 알게 된 AMGTA는 첫 번째 독립 연구를 발표했습니다.
AMGTA가 의뢰하고 Rochester Institute of Technology의 Golisano Institute for Sustainability가 작성한 "두 제조 방법을 통한 저압 터빈(LPT) 지지대의 수명 주기 평가 비교"라는 제목의 이 보고서는 2년에 걸친 연구였습니다. 금속의 레이저 분말 베드 융합과 CNC 기계 가공을 사용하여 부품을 생산할 때의 영향과 항공기 수명에 대한 50% 중량 감소의 영향을 비교했습니다. 궁극적으로 이 연구는 어떤 제조 방법이 더 많은 에너지를 사용하는지 확인할 수 없었지만 상용 항공기 엔진 및 기체 경량화가 탄소 배출에 상당한 영향을 미친다는 것을 확인했습니다.
AMGTA의 전무이사 Sherri Monroe는 다음과 같이 말했습니다. 연구는 적층 제조가 미래의 항공기 및 엔진 설계에 미치는 실제 영향을 보여주고 다른 산업 및 프로젝트에서 적층 제조 기술을 사용하기 위한 연구 기반을 마련합니다."
연구 중인 브래킷은 Boeing 767에 있는 두 개의 GE Aviation CF6-80C2B6F 터빈 엔진의 저압 터빈 모듈 케이스에 연료 매니폴드를 연결하는 12개의 브래킷 중 하나입니다. 단순성을 위해 선택된 부품은 재설계되었습니다. Höganäs AB Inconel 718 분말을 사용하여 EOS M290 3D 프린터에서 AMGTA 회원 Sintavia가 제작했습니다. 한편, 전통적으로 제조되는 부품은 테네시에 기반을 둔 기계 공장에서 CNC 가공됩니다.
Sintavia에 따르면 최적화된 AM 브래킷의 무게는 원래 버전보다 50% 더 가벼운 0.063kg이며 더 긴 피로 수명을 포함하여 향상된 기계적 특성을 특징으로 합니다. 이 연구에서는 체중이 1kg 감소할 때마다 탄소 배출량이 13,376kg 감소한다고 추정합니다.
Sintavia의 CEO이자 AMGTA 회장인 Brian Neff는 "이 연구는 AM 기술을 사용하여 경량화된 최적화된 부품 및 어셈블리를 개발하기 위해 AM을 사용하는 것의 중요성을 강조합니다. "항공기 AM 경량화를 통한 탄소 배출에 미치는 영향을 입증하기 위해 이제 독립적으로 검증되고 상호 검토된 데이터가 있습니다. Boeing, GE 및 업계의 모든 OEM과 협력하여 AM 지속 가능한 잠재력의 힘을 계속해서 발휘할 수 있기를 기대합니다."
AMGTA는 이전의 유사한 연구와 비교하여 AM이 전통적인 방법에 비해 추가적인 이점을 사용한다는 것을 보여주었다고 언급했습니다. 3가지 LCA 방법 중 2가지에서는 기존 스캐폴드가 생산하는 데 더 적은 에너지가 필요하다는 것을 보여 주었고, 하나는 3D 프린팅된 스캐폴드가 더 적은 배출을 생성한다는 것을 보여주었습니다. LCA는 ISO 14040:2006(E)에 따라 수행되었으며 EarthShift Global에서 동료 검토를 받았습니다. 이전 연구와 이 연구는 에너지가 제조 기술 자체의 온실 가스 배출량을 결정하는 다른 요인보다 우선한다고 주장했습니다. 에너지의 성질에 따라 에너지 사용이 지구 온난화에 기여하는 정도가 결정되기 때문입니다. 예를 들어, 전적으로 태양광 발전으로 운영되는 시설은 화석 연료 에너지 그리드에 연결된 시설보다 더 지속 가능하지만 재생 가능 에너지로 운영되는 것은 자원 사용에 대한 장기적인 해결책이 아닙니다.
Sherri Monroe는 "이 연구는 적층 가공이 환경에 미치는 영향이 적고 보다 탄력적이고 효율적이며 지속 가능한 공급망을 제공하고 제조 생태계에 상당한 영향을 미치는 생산 및 사용의 두 단계로 구성되어 있습니다. 이 연구는 항공기 엔진과 항공기 동체에 한정되지만 서비스 단계의 결과는 기계 시스템, 좌석, 서비스 푸쉬 카 등을 포함하여 경량화될 수 있는 항공기의 모든 부분으로 확장될 수 있습니다. 차량, 선박 및 기차로 확장할 수도 있습니다.
