Революция в самолетостроенето: Остатъците от титан сега се рециклират за ценни цели!

Революция в самолетостроенето: Остатъците от титан сега се рециклират за ценни цели!

Предизвикателствата при производството на титанови компоненти са не само технически, но и екологични. По време на механична обработка, която включва процеси като фрезоване, струговане и шлайфане, значителна част от титаниевата суровина се губи като стружки. Изчислено е, че тези скорости на обработка могат да достигнат до 90 процента при обработка на големи компоненти на самолети. Въпреки това, тези отпадъчни чипове, често считани за безполезни отпадъци, могат да бъдат използвани за нова, обещаваща употреба. Това е целта на изследователския проект Return II в университета Лайбниц в Хановер, чиято цел е затворен материален цикъл за титанови компоненти. Проектът се ръководи от Института за производствени технологии и металорежещи машини (IFW) в сътрудничество с четири индустриални партньора. Основната грижа е да се преобразуват чиповете, получени в резултат на обработката, във висококачествен титанов прах, за да се повиши значително както ресурсната, така и енергийната ефективност, както и драстично намаляване на емисиите на CO2.

Настоящата технологична верига показва ясни дефицити по отношение на икономическа ефективност и опазване на ресурсите. Титаниевите чипове често са замърсени от окисление, остатъци от охлаждаща смазка и частици от инструменти, което прави рециклирането много по-трудно. Основните изследвания като част от Return II обаче показаха, че тези замърсявания могат да бъдат намалени чрез целенасочено регулиране на променливите на процеса. Могат да се използват иновативни процеси за производство на висококачествен твърд титанов материал от рециклирани чипове, като по този начин се избягва традиционният, енергоемък процес на топене. Вместо това, целта е да се въведат чиповете директно в съвременните процеси за производство на прах, като процеси на атомизация, които не само могат да намалят потреблението на енергия, но и емисиите на CO2 с до 80 процента.

Стратегия за рециклиране и адитивно производство

Проектът Return II има предизвикателството да разработи стратегия за рециклиране на титанови самолетни компоненти и има за цел да използва най-малко 70 процента рециклиран материал в производството. Тази стратегия може да спести около 87,7 GWh енергия и 42 килотона CO2 в Германия. Освен това се проучва възможността за прехвърляне на тази стратегия към други материали, за да се постигнат допълнителни спестявания от около 16 GWh. Чистотата на титановия материал играе решаваща роля, особено в авиацията, където обикновено се изисква качество „клас 5“. Интегрираният метод за производство на добавки, като селективно лазерно топене (SLM), е обещаващ. Консорциумът, който работи по този проект, се състои от няколко изследователски институции и компании, включително университета Лайбниц в Хановер и DMG MORI Additive.

Друг важен играч в сливането на иновативни производствени методи е Premium AEROTEC. Тази компания вече е пионер в 3D серийното производство на сложни титанови компоненти за самолети. На 11 април 2019 г. завършването на одит на промишлен процес от Airbus проправи пътя за цялостната квалификация на процесите на адитивните процеси в мултилазерни системи. Това означава, че скъпите проби в процеса вече могат да бъдат елиминирани, което прави производството с метални добавки по-рентабилно и води до по-широко приложение в авиацията. От 2013 г. насам отговорните разпознаха възможностите на адитивното производство и предприеха интензивни изследователски усилия за оптимизиране на процеса на „лазерно топене на прахообразно легло“.

Пътят към енергийната ефективност

Адитивните процеси не само позволяват нови възможности в олекотената конструкция, но също така и производството на бионични структури, които допълнително повишават ефективността. Тясното сътрудничество между интердисциплинарни екипи беше от решаващо значение за успешната квалификация на новата технология. Преди въвеждането в гражданската авиация трябваше да бъдат изпълнени високи стандарти по отношение на надеждността на процеса, възпроизводимостта и качеството на материалите. Няколко хиляди проби от материали бяха тествани като част от интензивни проучвания, за да се гарантира качеството и рентабилността на новите процеси. С фокус върху опазването на ресурсите и устойчивостта, комбинацията от връщане на титаниеви чипове в производствения цикъл и непрекъснато подобряване на адитивните производствени методи може да представлява решителна стъпка към по-щадящо околната среда бъдеще за авиационната индустрия.