基于生命周期评估的金属增材制造材料选择对环境与社会可持续性影响的量化研究
《Journal of Cleaner Production》发表题为《Quantifying the environmental and social sustainability impact of material choice in metal additive manufacturing: A life cycle assessment approach》的研究,采用环境生命周期评估(E-LCA)与社会生命周期评估(S-LCA)相结合的方法,量化激光粉末床熔融(LPBF)金属增材制造中材料选择对可持续性的影响,评估地理范围为瑞士,功能单位为打印质量为1千克的三维物体。
研究覆盖10种金属粉末原料:AlSi10Mg、CoCr、CuCr1Zr、In625、In718、M300、Scalmalloy、SS17-4 PH、SS316L、Ti6Al4V。E-LCA涵盖19个环境指标,S-LCA涵盖23个社会和社会经济影响子类别,并开发自定义多变量输入过程模型评估打印过程能源与原材料需求。结果显示AlSi10Mg、Scalmalloy、SS17-4 PH、SS316L和M300在环境与社会两个维度均表现较优,In718、In625、CoCr和Ti6Al4V表现较差,CuCr1Zr居中;以锥形叶轮为应用示例,在CoCr、In625、In718和SS316L四个候选材料中SS316L环境影响最优。
研究指出,环境和社会影响的主要热点集中在原料供应阶段,尤其是某些合金中所含的镍、钴、铬等高环境影响元素;现有LPBF基金属增材制造可持续性研究多聚焦技术方面,且社会可持续性视角在已有文献中较少涉及。
采购商价值:SS316L、AlSi10Mg等牌号在环境与社会维度表现更优,为绿色采购与可持续选材提供量化依据;含镍、钴、铬的高温与钴基牌号需关注供应链可持续性风险。