综述：生命周期评价在航空航天制造工艺中的应用：一项综述

《Cleaner Environmental Systems》：Life cycle assessment in aerospace manufacturing processes: A review

　　

在不断演变的气候法规下，航空航天工业向绿色制造转型需要强大的环境评估框架来支持可持续技术决策。研究人员系统回顾了生命周期评价（Life Cycle Assessment, LCA）在航空航天制造工艺中的应用，识别了方法学局限性，并提出了推进评估实践的方向。遵循PRISMA 2020指南，研究人员从Scopus、Web of Science和IEEE Xplore中确定了29项研究，并依据ISO 14040/44中LCA的四个阶段进行分析：目标与范围定义、生命周期清单（Life Cycle Inventory, LCI）、生命周期影响评价（Life Cycle Impact Assessment, LCIA）和解释。提取的关键属性包括LCA目标、系统边界、分配程序、数据源、数据质量报告、影响类别、地理分布和功能单位（Functional Unit, FU）。所有29项研究均被归类为归因生命周期评价（Attributional LCA, ALCA），未识别到应用后果生命周期评价（Consequential LCA, CLCA）的研究，这凸显了在评估制造转型相关的市场层面环境后果方面的重大空白。方法学透明度仍然有限，93%的研究未披露分配程序，79%缺乏符合ISO 14040/44报告期望的清晰结构化目标陈述，93%未提供明确的结构化数据质量评估，86%未量化不确定性。报废（End-of-Life, EoL）建模并不常见，仅有24%的研究（7/29）应用了从摇篮到坟墓或从摇篮到摇篮的系统边界，尽管航空航天材料具有高残值和高循环潜力。环境影响评价以全球变暖潜能值（Global Warming Potential, GWP）为主，约59%的研究（17/29）仅将其作为报告的影响类别，而资源消耗、水资源使用和毒性等更广泛的类别代表性相对不足。地理覆盖集中在欧洲（72%），尽管北美、亚洲和非洲存在显著的航空航天制造活动，但这些地区的代表性有限。与以往关注完整航空航天系统或航空运营的综述不同，本综述专门检查了跨工艺类别的制造阶段LCA实践，包括增材制造（Additive Manufacturing, AM）、加工、成形、连接和表面处理。研究结果表明，航空航天制造LCA正在扩展，但仍受到方法学标准化、报告透明度和跨研究可比性有限的制约。需要解决分配披露、数据质量指标、不确定性量化及FU定义的标准化报告框架，以增强航空航天制造LCA的可靠性和政策相关性。

1. 1.
   引言
   航空航天制造通常涉及飞机和航天器技术的制造，也包括高度专业化的结构、材料和系统的制造，如卫星、运载火箭、推进装置、热防护系统、自由曲面反射镜、控制模块、钛合金等。这些结构和组件采用各种先进的精密工艺生产，如计算机数控（Computer Numerical Control, CNC）加工、铸造、锻造、复制方法、增材制造（AM）、低温加工以及其他先进的金属成形和连接工艺，这些工艺能耗高、资源密集且对环境有影响。随着国际航空运输协会（IATA）、国家航空航天局（NASA）、欧洲空间局（ESA）以及SpaceX和空客等公司都设定了到2050年实现净零碳排放的目标，航空航天工业必须在不影响性能和安全性前提下发展以满足环境目标。本综述检查了应用于航空航天制造工艺的LCA，即把原材料转化为航空航天组件和装配体的生产活动。虽然环境影响跨越整个航空航天价值链，从制造到运营使用和报废（EoL），但本综述侧重于制造阶段的影响。制造LCA的显著特点是强调生产能耗、材料利用效率和工艺特定排放，这些因素可通过制造技术选择和工艺优化直接控制。这一焦点排除了仅关注使用阶段排放、燃料消耗或空中交通管理的LCA研究。航空航天制造业正经历由环境问题、监管压力和利益相关者需求驱动的向可持续实践的范式转变。全球组织如NASA和ESA设定了到2050年脱碳的目标，这一承诺与巴黎协定和欧洲绿色协议一致。实现这些目标需要转变制造工艺，因为对于许多航空航天组件和制造路线，生产阶段活动是组件层面生命周期影响的主要贡献者。减少制造的环境足迹需要绿色设计原则以最小化材料消耗和废物，同时采用节能生产技术和循环经济方法。航空航天可持续性法规正在演变，以全面考虑该行业的环境影响。欧洲航空安全局（EASA）颁布了基本法规（EU）2018/1139，其中包含行业的环境和可持续性方面。国际航空航天环境小组（IAEG）也创建了LCA的自愿标准框架，以增强流程的一致性和利益相关者信心。这些监管框架日益要求制造商记录设计和生产阶段的环境影响，使LCA成为航空航天制造供应链中合规和竞争力的基本工具。本综述专注于制造工艺而非完整航空航天系统有三个方法学原因：首先，制造阶段环境影响可通过工艺选择和决策直接控制；其次，制造LCA需要根本不同的数据粒度，包括机器参数、能源概况、材料流和工艺特定排放；最后，现有综述已充分涵盖航空航天系统LCA，但制造工艺仍缺乏系统评价。本研究填补了一个独特的空白：它是第一个专门针对制造阶段航空航天LCA的系统综述，依据ISO 14040/44方法学标准评估，涵盖从CNC加工和增材制造到连接、成形和表面处理的工艺类型。LCA是许多行业包括航空航天业用于支持脱碳努力的标准化方法学。LCA量化产品生命周期每个阶段的资源利用以及对空气、水和土地的排放，从原材料提取、生产到使用和EoL。LCA核算这些输入输出的能力使其适用于航空航天制造，其中影响在上游（材料和能源输入）和下游（产品使用/处置）都很显著，且难以脱钩。图1突出了航空航天技术生命周期的全面表示，从原材料提取（摇篮）到EoL（坟墓）。线性进程包括原材料提取、运输、材料加工、生产、分销、使用和处置，并辅以闭环策略如再利用、回收和再制造。这些恢复流在航空航天中至关重要，因为钛合金、CFRP和镍基高温合金等材料加工能耗高且往往不可再生。该图还展示了LCA系统边界，如从摇篮到大门、从大门到大门和从摇篮到摇篮，强调了它们在LCA范围界定中的重要性。以往的航空航天LCA研究主要集中在完整系统，使用特定数据库如ESA空间LCI数据库和斯特拉斯克莱德空间系统数据库（SSSD）。然而，目前不存在对航空航天制造工艺的系统综述，以归纳结论、阐明研究空白或指导未来工作。加之不一致的分配实践、有限的初级数据利用和稀疏的数据质量报告，这一空白阻碍了对CNC加工与增材制造（AM）或电弧增材制造（WAAM）与先进成形技术等不同生产方法之间环境权衡的理解。因此，本综述系统检查了LCA如何应用于航空航天制造工艺，包括CNC加工、AM、成形、连接和表面处理。通过聚焦制造，本综述能够详细方法学分析数据质量、分配程序和特定于生产环境影响评估方法。此制造焦点允许识别工艺特定的研究空白，并制定针对性建议以标准化航空航天生产环境中的LCA实践。用于本综述的文献根据设定标准筛选，并使用LCA的4个阶段分析：目标与范围定义、生命周期清单（LCI）、生命周期影响评价（LCIA）和解释。进一步改进的方法、挑战和可能的机会被提出并讨论。本研究是Enterprise Ireland颠覆性技术创新基金5（DTIF 5）资助的FreeForm-OPTIX项目可持续性部分，该项目旨在使用先进材料和增材制造工艺为新兴多样化高技术和可靠性市场建立新型中试生产线，以生产低成本、高性能径向对称和自由曲面光学器件。
2. 2.
   方法
   本研究识别、分析和综合了关于LCA在航空航天制造中应用的现有文献。由于航空航天业面临环境影响的日益审查，以及复杂的供应链、能源密集型材料的使用和严格的安全与性能要求，这些都导致了巨大的生态足迹，因此理解制造工艺中可持续性指标如何评估和报告非常重要。为此，以下部分详述了从开发搜索策略到严格评估纳入研究的多阶段综述过程。本综述遵循系统综述和荟萃分析优先报告条目（PRISMA）指南。

2.1. 数据库选择和文献搜索

第一步涉及确定适当的学术数据库，这些数据库应广泛覆盖工程、制造和环境科学领域的同行评审期刊文章和会议论文。选择的数据库是Scopus、Web of Science和IEEE Xplore。开发了一个布尔搜索标准，并用于搜索每个数据库的标题、摘要和关键词，以仅获取相关文献。搜索字符串为：("Life Cycle" and Assessment) and (Aerospace or Rocket or Satellite or Spacecraft or "Space Mission" OR Launcher or "Space Sector" or "Aerospace Manufacturing" OR "Aerospace Processes") and (CNC or CFRP or "Composite Materials" or "Carbon Fibre" or "Additive Manufacturing" OR "3D Printing" or Casting or Machining or "Metal Forming" or "Production Techniques" or "Advanced Manufacturing") and ("Environmental Impact" or "Energy Consumption" or "CO₂ Emissions" or "Material Waste" or Sustainability or Ecodesign or "Carbon Footprint" or "Life Cycle Impact")。搜索于2026年同时在所有三个数据库中进行，未应用最低出版年份限制，上限对应于搜索日期；未施加其他年份限制。尽管未使用明确的年份过滤器，但符合纳入标准的29项研究发表于2014年至2024年之间，反映了航空航天制造LCA研究在索引文献中可用的时期。

2.2. 去除重复项和初步筛选

在跨数据库比较中识别出32个重复项并移除以避免重复计数。这导致数据集中剩余132份独特文献用于分析。然后对这些文献进行第一轮语言和出版物类型筛选。所有文献均为英文以确保一致性和可访问性。综述包括期刊同行评审文章、会议论文和书籍章节以及学位论文。社论、报告和预印本未包括。

2.3. 标题、摘要和全文筛选

剩余的132份文献随后经历了第二轮更严格的筛选过程。这是为了理解每项研究如何与综述的总体目标一致，即评估LCA在航空航天制造工艺中的应用。筛选过程包括标题、摘要和全文（当需要审查时）。如果论文满足以下纳入标准，则被纳入最终分析：i. 论文应使用或讨论ISO 14040/14044标准定义的LCA；ii. 论文应为英文；iii. 应围绕特定的航空航天制造工艺，如增材制造、加工、复合材料制造等；iv. 需要明确解决环境可持续性，提供温室气体（GHG）、能源使用、废物产生等指标的定量测量；v. 分析应考虑生命周期阶段，无论是完整的或至少是部分的（从摇篮到大门、从摇篮到坟墓、从大门到大门等）。如果研究未包含环境指标、仅评估航空航天系统的使用阶段性能（例如卫星、运载火箭、卫星站的燃料效率）而未考虑制造，或使用缩写“LCA”而未应用环境LCA方法学框架，则被排除。应用这些标准后，在标题/摘要和全文筛选阶段排除了103篇（78%）文献。全文排除包括评估完整航空航天系统而无详细制造工艺分析的研究、仅关注运营阶段影响而非制造的研究、缺乏定量LCIA结果的研究、非同行评审出版物类型以及未遵循ISO 14040/44 LCA方法学的研究。因此，在标题/摘要筛选期间排除了70篇文献，而在资格评估期间排除了33篇全文报告。分析航空航天组件（例如CFRP部件、增材制造组件和机加工部件）的研究，只要评估了制造工艺和相关环境影响，则被保留。

2.4. 最终纳入和分析数据集

共有29篇文献符合纳入标准。上述研究构成了与航空航天制造工艺和组件相关的LCA研究的完整集合。所选论文进行了深入内容分析，记录了各种元数据和方法细节。然后将这些研究输入电子表格，以便更容易识别模式和进行比较。为每篇文章提取了以下参数：出版年份、起源、出版物类型、目标、FU、生命周期边界、组件类型、制造工艺、使用的软件和数据库、影响类别、分配程序、数据源（主要/次要）、数据质量评估和方法透明度指标（例如边界图、敏感性分析）。然后对文章进行综合、解释和主题映射，以获得LCA在航空航天制造中应用的情况。

2.5. 内容分析和综述映射

内容分析基于所选文献中的常见模式和主题。特别关注方法学透明度、系统边界定义和清单数据详细程度。还分析了后处理考虑、能耗假设、回收潜力和报废。此外，研究按可持续性分析的范围进行了分类。一些是从摇篮到大门的LCA，仅考虑从材料提取到产品离开工厂大门的材料和能源投入。同时，其他是完整的从摇篮到坟墓的分析，包括使用阶段以及EoL或处置。还考虑了使用主要或次要数据的程度，使用主要数据的研究通常是行业案例研究或实验室实验。创建了条形图、图形和饼图以直观显示出版年份、地区、LCA类型和最常被研究的影响类别的趋势。这些数字提供了航空航天制造可持续性研究随时间变化的直观表示。

2.6. 综述流程和结构

整个综述总结在图2中，说明了从文献搜索到分析的流程。它从布尔数据库搜索开始，经过重复消除和多阶段筛选，最后分析最终的29篇文献。这种结构化方法不仅确保了综述的可靠性和可重复性，而且为在航空航天制造中应用LCA得出有意义的见解奠定了基础。通过这种方法学，本研究旨在综合当前技术状态的连贯图景，揭示方法学局限性，并提出一个促进航空航天生产领域LCA工具标准化、透明度和实际实施的研究议程。

1. 3.
   结果和分析

3.1. 基于年份、国家和出版来源的分布

大多数研究（78%）自2015年以来发表，2018年后出现显著聚集，反映了对航空航天制造可持续性研究关注度的增长。这种时间模式与可持续制造研究资金增加和行业聚焦满足气候承诺的增强相一致。关于地理分布，欧洲机构产生了72%（21项）的已识别研究，其次是亚洲（14%，4项）、北美（10%，3项）和非洲（3%，1项）。这种集中反映了多种因素。欧洲的主导地位可能源于强大的学术-产业合作框架（例如欧洲地平线）和航空航天政策中明确的环境报告要求。重要的是，这种地理分布可能反映了出版偏差而非实际的LCA实践模式。行业保密是航空航天制造LCA出版的重要障碍，因为公司将工艺参数、材料成分和能源数据归类为专有信息，由于竞争优势和国防敏感性。北美（拥有波音、洛克希德·马丁）和亚洲（中国、日本、印度的重大制造能力）的代表性不足表明可能存在大量LCA活动但未发表。语言障碍（本综述仅包括英文出版物）、不同的研究资金优先级以及国防导向航空航天部门更严格的保密实践可能进一步解释地区差异。唯一的非洲研究突显了该大陆在太空探索和研究方面处于“启动和学习”阶段。关于出版产出，期刊文章是主要传播媒介（19项研究，66%），而会议论文占剩余的10项（34%）。这种分布反映了航空航天制造LCA研究日益融入同行评审期刊和工程会议平台。出版物分布在环境可持续性和制造重点的渠道，包括《Journal of Cleaner Production》和CIRP相关出版物，突出了航空航天制造LCA在可持续性评估和生产工程界面的跨学科性质。

3.2. 作者分析

一些航空航天制造研究的引用指标在支持信息表S2中突出显示。Gebler等人的论文以1230次引用成为主导论文，是全球AM/3D打印技术可持续性评估的基准。更近期的作品如van Grootel等人（91次引用）和Al-Lami等人（154次引用）逐渐获得关注，特别是在碳纤维回收和混合制造评估等更具体的主题中。这已从非常一般的评估演变为专注于特定材料和工艺的评估。

3.3. 研究目标和范围的综述

所审查研究中使用的FU或报告的评估基础差异很大，从基于质量的单位（例如“1 kg CFRP”）到基于部件的单位（例如“1个Inconel 625叶轮”）和基于时间的单位（例如“Ti6Al4V车削1小时”）。虽然ISO 14044允许根据LCA的目标和范围定义FU，前提是其明确定义且可测量，但这种灵活性给跨研究比较带来了挑战。观察到的变化因此不一定是个体研究的方法学缺陷，而是综合航空航天制造LCA结果的更广泛挑战，因为按千克、组件或加工时间报告的影响在没有额外基于性能的标准化的情况下无法直接比较。十项研究未提供可清晰识别的FU或等效参考基础，进一步限制了跨研究比较。从摇篮到坟墓或从摇篮到摇篮的系统边界在7项研究中采用。其中许多研究考虑了EoL阶段，如回收、再制造和填埋，提供了更广阔的视角。但建模EoL在大多数情况下仍然不常见，这尤其在航空航天领域，其中高价组件和长使用寿命意味着循环性的机会更大。存在对归因LCA（ALCA）的大量依赖，没有研究采用后果LCA（CLCA）方法。虽然ALCA提供了合适的产品级比较，但此方法未考虑系统影响和市场变化。对于专注于产品或工艺级制造评估的大多数研究，比较离散技术选项，ALCA代表适当的默认方法，其优势不应被视为方法学局限。然而，对于研究问题子集，CLCA的缺失变得相关，特别是当技术选择预期影响市场层面的材料或能源需求时。例如大规模用AM替代传统锻造或加工，或替代原始材料生产的回收含量途径。在这种情况下，ALCA可能无法捕捉后果效应，如边际电力供应变化、材料市场响应或替代生产，这会影响技术转型的整体环境结果。因此，对于解决规模化、替代和政策导向问题的研究，CLCA应被视为补充方法，而非航空航天制造LCA的普遍要求。

3.4. 航空航天LCA文献中的方法学空白

虽然所审查的研究展示了LCA在航空航天制造中的多样化应用，但系统分析揭示了分配透明度、数据质量报告和不确定性量化方面的关键方法学空白。这些空白影响跨研究可比性、可重复性和报告结果的决策支持价值。

3.4.1. 航空航天LCA中的分配程序

当制造工艺产生多个共产品或可回收废物流时，分配程序关键影响环境影响结果。在29项审查研究中，只有2项（7%）明确报告了分配方法：Rodriguez等人应用基于质量的分配于粘接废物，而Stergiou等人采用切断分配，假设CFRP回收原料携带零先前环境负担。其余27项研究（93%）未明确讨论如何分配共产品负担，尽管许多涉及多输出工艺，如减材加工（产生高价值废料）和增材制造（生产支撑结构和功能部件）。这种分配透明度的缺失代表了关键方法学空白。金属加工环境中的基于质量的分配可能转移全球变暖潜能值，因为影响不成比例地分配给高质量废料而非成品组件。经济分配更好地反映市场价值但引入价格波动，而系统扩展（仅在一项审查研究中隐含使用）通过信用避免初级生产，并在替代比合理时提供更可靠的核算。没有审查研究进行敏感性分析比较替代分配方法，尽管ISO 14044建议在无法避免分配时进行此类测试。鉴于文献中已识别的空白，有必要：明确记录分配程序，指定应用了基于质量、经济还是系统扩展方法；优先系统扩展（避免负担）在存在可信替代情景时，报告替代比和回收材料的质量退化因子；当系统扩展不可行时，应用经济分配使用多年平均价格，并在敏感性分析中包含基于质量的结果；对于增材制造研究，报告支撑与部件质量比并测试多种分配方法以证明其对比较工艺排名的影响。

3.4.2. 数据源和质量评估

数据源和质量从根本上决定了LCA的可信度。在审查的研究中，6项（21%）通过现场计量或公司合作纳入了独家主要的行业来源工艺数据，而13项研究（45%）采用了结合测量数据、文献和清单数据库的混合方法。7项研究（24%）未提供主要数据使用的明确指示，3项（10%）根本未报告数据源。尽管广泛依赖次要数据库，主要是文献和Ecoinvent，但只有2项研究（7%）使用明确的数据质量指标（DQI）评估数据质量：De Silva等人和Hallstedt等人。这种缺乏系统质量评估是有问题的，因为几个反复出现的空白：非区域化公用事业数据：使用欧洲电网组合用于美国或亚洲制造背景的研究会误算碳强度和能源概况；通用化学品代理：航空航天级蚀刻剂、冷却剂和特殊合金经常用缺乏行业特定配方的通用数据库条目建模；专有参数报告不足：高压釜固化周期、AM构建策略和加工参数经常因保密性而保留，限制了可重复性。不确定性量化同样稀缺：只有1项研究（3%）采用了蒙特卡洛分析，3项附加研究（10%）进行了非分配相关的敏感性分析，25项研究（86%）未报告不确定性处理。这一遗漏至关重要，因为前景能耗和材料收率不确定性。因此有必要：提供结构化的DQI评估，对所有关键前景和背景流评分完整性、时间代表性、地理相关性、技术代表性和可靠性；明确匹配电网数据、运输距离和废物处理清单到实际制造地点，引用数据库版本和参考年份；在存在专有约束时，报告参数范围以实现可重复性；至少进行情景分析改变关键假设（能源来源、收率、分配方法），或优选概率蒙特卡洛模拟以报告主导影响类别的95%置信区间；开发并共享常见航空航天材料（Ti-6Al-4V、Inconel 625/718、CFRP预浸料）的匿名、开放访问LCI模块，以减少对非代表性通用代理的依赖。这些空白带来的后果超出了一般严谨性损失。未披露的分配程序意味着共产品生产过程的报告影响（例如具有可回收切屑的加工、具有可重复使用粉末的AM）无法与分配选择本身分离；制造商仅基于公布数字比较两种工艺无法确定明显优势是反映基础技术还是该研究应用的分配方法。这限制了LCA证据用于工艺选择和基准测试应用的可靠性。同样，不确定性量化报告有限（86%的研究）意味着跨研究合成时，过程间报告的差异可能无法根据测量或建模不确定性解释；例如，两种工艺间报告的10-20%的GHG差异可能代表也可能不代表有意义的差异，但读者目前信息有限以评估其稳健性。因为大多数审查研究也不报告DQI，在跨语料库综合时同样难以根据其基础可靠性评估结果。因此，跨文献的综合需要解释从方法学异质研究得出的点估计，这些研究具有不同程度的报告完整性。解决分配透明度和不确定性报告因此不仅是方法学完整性的问题，也是提高用于航空航天制造工艺选择和投资决策的LCA证据可靠性的先决条件。审查文献展示了显著的方法学异质性和报告空白：93%的研究忽略分配程序，93%未提供明确的结构化DQI评估，86%未报告不确定性量化。这些缺陷加剧了上述系统边界和FU不一致，共同限制了航空航天制造LCA研究的稳健性、可重复性和政策相关性。通过标准化报告框架解决这些空白，包括分配透明度、DQI文档和不确定性传播，对于增强跨研究可比性和支持航空航天领域证据为基础的可持续性决策至关重要。

3.5. 生命周期清单（LCI）综述

LCI的可靠性和完整性在各项研究间存在差异。如表2所示，Ecoinvent是最常用的数据库，应用于41.3%的研究。然而，许多作者不报告数据来源或应用隐藏/定制模型而不透明，这限制了可重复性。其他数据库如GaBi、USEEIO和Eco-chain Mobius使用较少。过度依赖Ecoinvent的缺点是其主要欧洲数据概况，可能不代表北美、亚洲或非洲的制造条件，导致偏差结果。此外是缺乏区域校准的电网、运输和材料采购数据集。Ecoinvent的另一个问题，例如在碳纤维中，是数据年龄，可能不反映当前生产技术或能源组合。虽然Ecoinvent提供广泛的工业过程覆盖，但其直接应用于航空航天制造在特定领域可能有限。该数据库不包括许多专业航空航天材料的专用单元过程，因此从业者经常构建定制数据集或使用代理来表示它们。例如，航空航天钛合金如Ti-6Al-4V的详细表示通常从通用钛输入建模，因为Ecoinvent中不易获得特定过程。同样，建模Inconel高温合金（例如Inconel 718或625）通常涉及使用替代镍合金工艺和定制材料成分假设。复合材料如航空航天级预浸碳纤增强聚合物也缺乏标准数据集中的完整详细生产概况，促使创建补充数据库清单与外部来源。同样，高度专业化的制造技术如AM技术或WAAM过程没有由专用标准数据集表示，需要定制建模以捕获其工艺特定的能源和材料特性。这些限制反映了数据库作为广泛背景数据源的固有范围，而非完全定制、行业特定清单的集合，解决航空航天制造案例的从业者通常用补充数据或定制清单补偿。相比之下，斯特拉斯克莱德空间系统数据库（SSSD）通过整合生命周期可持续性评价（LCSA）原则提供了新方法。SSSD在斯特拉斯克莱德大学开发，是一个开源工具，为空间部门定制，结合环境、社会和经济维度以支持更全面可持续性评估。它已用于比较不同单组元推进剂的可持续性并指导空间任务早期设计决策，展示了LCSA如何影响系统级权衡。虽然不如Ecoinvent广泛适用，SSSD例证了领域特定数据库如何通过纳入最新和上下文特定数据来解决常规LCA工具的空白。少数研究采用定制或混合模型填补数据空白。LCI数据的非时间和非区域特定性质指向对区域开放可用清单数据集的迫切需求，特别是对于航空航天中的新制造技术。表3综合了为本次航空航天制造工艺综述筛选的29篇文献的LCI数据，突出了不同材料和生产技术相关的能耗和废物产生的显著变异性。审查的研究包括传统减材制造方法，如CNC加工和微铣削，以及先进增材和混合工艺。主要材料包括镍基高温合金（Inconel 718和625）、铝合金（AA7075和AA2219）、钛合金（Ti-6Al-4V）和碳纤维增强聚合物（CFRP），反映了航空航天应用特有的复杂和高性能驱动材料需求。报告的比能耗（SEC）跨度广泛，从某些3D制造方法的低至0.1 MJ/kg到高能耗工艺如电弧增材制造的高达776.45 MJ/kg。同样，CFRP的热解气化SEC值高达783.7 MJ/kg，强调了复合材料回收所需的高热输入。这种广泛范围反映了工艺能量的固有差异，其中热和化学处理通常比机械材料去除或沉积需要显著更多能量。废物产生也变化很大。减材工艺如CNC加工报告废物率超过50%。高废物分数也见于摩擦焊接（高达73%）和热压锻造（54%），表明连接和成形操作中的大量材料低效。尽管增材制造通常因其分层方法而关联减少废物，但来自支撑结构和后处理的残余损失仍不可忽视。复合加工和回收，特别是CFRP，继续构成可持续性挑战，废物率报告高达73%，反映了纤维-基体分离的复杂性和热固性系统有限的可回收性。值得注意的是，几项研究未报告某些工艺的关键LCI参数，如微波加热、粘接接头生产和电解加工。在大多数情况下，这种遗漏源于原始出版物中数据呈现不完整或不清楚，而非缺乏此类数据。这些报告空白阻碍了全面环境评估，并强调了航空航天制造研究中更严格和标准化LCI文档的必要性。总体而言，汇总数据强调了许多航空航天制造路线的高能耗和材料低效，特别是涉及加工和复合回收的那些。通过改进工艺效率、材料回收策略和透明LCI报告来应对这些挑战，对于推进航空航天生产系统的环境可持续性至关重要。

3.5.1. 跨研究比较中的挑战

本研究确定了即使对于 supposedly 相似工艺，也无法跨研究比较定量结果。如表3所示，SEC值从0.1 MJ/kg到783.7 MJ/kg变化。即使对于相似工艺和材料，变异也很大：Inconel组件的AM从30-50 MJ/kg到378 MJ/kg，差异巨大。钛加工工艺显示SEC从16 MJ/kg到41.76 MJ/kg。这种变异源于多个来源：机器效率和年龄的差异；切削参数和刀具策略的变化；辅助系统包含或排除，一些研究仅测量主轴功率而其他包括冷却泵、排屑机和暖通空调系统；测量方法差异（机器级计量与设施级计量与制造商规格）。此外，11项研究（38%）未报告SEC值，17项研究（59%）未报告废物百分比，代表了阻止有意义基准测试的重大数据空白。因此，缺乏标准化测量协议来建立可靠性能基准，比较性无法跨研究维持。

3.5.2. 前景数据可用性和透明度空白

前景数据报告的分析揭示了影响可重复性和验证的空白。我们评估了29项研究以确定是否报告了基本制造参数。发现：机器规格在24%的出版物中报告，工艺参数（48%），能源测量方法（0%），材料利用率和废料（38%）。这种不完整的报告阻碍了可重复性，影响了这些研究的透明度。没有机器规格，难以评估报告的能量值反映现代高效设备还是旧装置。没有工艺参数，结果无法复制或验证。没有材料利用数据，废料产生的环境影响仍然难以量化。关于数据利用，21%的研究声称使用“主要数据”，而非直接测量，其余未明确披露数据源。这表明对次要数据的实际依赖甚至高于表2所示，对数据质量和不确定性有影响。

3.6. 航空航天制造环境影响综述

以下分析承认跨研究的直接定量比较在方法学上受到FU、系统边界和地理背景差异的限制。因此报告值被解释为指示广泛的工艺级模式和权衡，而非明确的基准。各种制造工艺的环境影响类别在表4中描述。关于废物，AM通常报告比CNC加工产生更少的废料