西北大学的研究团队开发出一种新型方式来实现节约航空经费和保护环境的双赢。这种方式为3D制备。利用3D印刷制备的飞机金属零件，可以为航空公司节省大量的燃料、原材料和其他资源。

这个由Eric Masanet领导的研究团队将飞机制造数据利用生命周期环境评价影响来进行研究，从而制备出3D打印金属飞机零部件，并以此得出结论，3D打印可以制备出轻质高能的飞机零件，在飞机减重的同时减少飞机制造的废物，从而节约燃料和成本、减少碳排放。

5月，美国能源部先进制造办公室在《清洁生产》上发表了一篇题为“节能减排加法制造法制备轻型飞机零部件”("Energy and emissions saving potential of additive manufacturing: the case of lightweight aircraft components")。Runze Huang是Masanet实验室的一名研究生，也是论文的第一作者，其他作者有阿贡国家实验室的Matthew Riddle 和Diane Graziano。

来自西北大学的麦考密克工程学院的Morris E.优秀青年教授Masanet（主修材料制造）说：“航空业是3D打印的早期应用领域。这是由于制备飞机需要的专业轻质金属合金非常昂贵。”

传统的飞机制造方法往往效率低下，造成资源和能源浪费。比如，生产1公斤的飞机零部件，可能需要10公斤的原料。从工程设计的角度来看，在飞机制备的后期仍然需要更多的金属。使用3D打印技术制备飞机零件，一方面可以减少原料的输入，另一方面可以制备出性能良好的轻质零部件。

Masanet说：“由于传统制造业的限制，飞机的设计往往存在缺陷。当我们通过3D技术分层制备时，这些缺陷大大减少。”

短期内，Masanet并不会改变飞机的关键部分，如翅膀和引擎。但他确实看到3D技术在制备飞机零部件（如支架、铰链、座位扣和家具）方面巨大的前景。根据案例显示的结果，3D打印技术制备的支架，其重量可以减轻1.09公斤、0.38公斤。虽然可能看起来不是很多，但其累积效应不容忽视。

Masanet说：“一旦我们将所有的零部件更换为3D打印技术制造，总计可以为飞机减重4到7%，甚至更多。这将节约大量的资源和燃料。”

如果将3D零部件例充分发挥作用，Masanet预测它对环境的影响将广泛而深远。首先，飞机燃料消耗可降低6.4%，减少对化石燃料的依赖和温室气体的排放。其次，生命周期分析发现，3D打印制备组件的能源消耗量仅为目前的1/3到1/2。制造商们每年则可以节约千上万吨的铝、钛和镍。

但Masanet指出，需要注意的是，目前3D打印技术仍处于改进阶段，离实现全范围的飞机减重还有一段距离。这个过程中，需要考虑材料的表面质量、残余应力、可重复性和吞吐量。Masanet希望该案例得到进一步的资金支持，以进行后续的研究。

“如果我们能加快必要的改进过程，就可以更早的开始利用成熟的3D打印技术。照目前的研究发展速度，也许十年或者更快就可以实现这个目标。”

新材料在线编译整理——翻译：陈琼    校正：摩天轮