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航空涡轮叶片制造中选择性激光熔化的环境分析

DOI：10.1016/j.jclepro.2019.119068 期刊：Journal of Cleaner Production 出版年份：2019 更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要： 增材制造技术的指数级增长不仅优化了生产流程以满足产品功能需求，更有助于降低环境影响。为实现绿色产品生命周期管理愿景，企业需应用新兴技术并制定一套衡量变革效益的指标体系。每款产品都需要特定的优化制造工艺方案，且每个生产环节都必须显著降低全生命周期评估(LCA)中的关键指标数值。本文以航空发动机涡轮叶片为案例，对两种制造工艺方案进行了全面对比的生命周期评估：第一种采用精密铸造与机械加工的组合工艺；第二种则用选择性激光熔融这一新兴近净成形技术替代精密铸造。对比数据涵盖全球变暖潜能值(GWP)、酸化潜能值(AP)、臭氧层消耗潜能值(ODP)、人体毒性潜能值(HTP)，以及含致癌与非致癌效应的人体毒性(HT)。相对分析表明，在关键指标上实现了二氧化碳减排及其他有害排放的显著改善。结果显示传统制造全生命周期产生7.32吨二氧化碳，而增材制造排放量为7.02吨。该分析结果可用于决策支持，并为未来探索清洁制造技术的对比研究提供参考依据。
作者： Sharon Torres-Carrillo，Héctor R. Siller，Carlos Vila，Cecilio López，Ciro A. Rodríguez
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

对航空发动机涡轮叶片的两种制造工艺方案进行全面且具有可比性的生命周期评估（LCA），通过对比传统制造工艺（精密铸造与精密加工）与增材制造工艺（选择性激光熔化），评估其环境影响。

研究成果

研究表明，与常规制造工艺（熔模铸造与精密加工）相比，增材制造（选择性激光熔融）能将碳足迹和环境影响降低约4%。该结果支持在航空航天零部件制造中采用增材制造技术，以提升可持续性并减少能源消耗。

研究不足

该研究仅限于门到门分析，聚焦于制造阶段，未考虑维护、人力资本、运输及辅助材料生产。敏感性分析表明，表面粗糙度和加工时间的变化可能会影响环境绩效。

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