Revolution inden for flykonstruktion: Titaniumrester bliver nu genbrugt til værdifulde formål!

Revolution inden for flykonstruktion: Titaniumrester bliver nu genbrugt til værdifulde formål!

Udfordringerne i produktionen af ​​titaniumkomponenter er ikke kun tekniske, men også økologiske. Under bearbejdning, som omfatter processer som fræsning, drejning og slibning, går en betydelig del af titaniumråmaterialet tabt som spåner. Det anslås, at disse bearbejdningshastigheder kan nå op til 90 procent ved bearbejdning af store flykomponenter. Disse affaldsspåner, der ofte betragtes som værdiløst affald, kunne dog tages til ny, lovende anvendelse. Dette er formålet med Return II-forskningsprojektet ved Leibniz Universitet Hannover, hvis mål er et lukket materialekredsløb for titaniumkomponenter. Projektet ledes af Institute for Manufacturing Technology and Machine Tools (IFW) i samarbejde med fire industrielle partnere. Den centrale bekymring er at omdanne spånerne fra forarbejdning til titaniumpulver af høj kvalitet for at øge både ressource- og energieffektiviteten markant og også for at reducere CO2-udledningen drastisk.

Den nuværende proceskæde viser klare mangler med hensyn til økonomisk effektivitet og ressourcebevarelse. Titaniumspåner er ofte forurenet af oxidation, kølende smøremiddelrester og værktøjspartikler, hvilket gør genanvendelse meget vanskeligere. Grundlæggende undersøgelser som led i Return II har dog vist, at disse forureninger kan reduceres gennem målrettet justering af procesvariablerne. Innovative processer kunne bruges til at fremstille solidt titaniummateriale af høj kvalitet fra genbrugsspåner, og derved undgå den traditionelle, energikrævende smelteproces. Målet er i stedet at introducere spånerne direkte i moderne pulverproduktionsprocesser som forstøvningsprocesser, som ikke kun kunne reducere energiforbruget, men også CO2-udledningen med op til 80 procent.

Genbrugsstrategi og additiv fremstilling

Return II-projektet har udfordringen med at udvikle en genbrugsstrategi for titanium flykomponenter og sigter mod at bruge mindst 70 procent genbrugsmateriale i produktionen. Denne strategi kan spare omkring 87,7 GWh energi og 42 kiloton CO2 i Tyskland. Derudover undersøges muligheden for at overføre denne strategi til andre materialer for at opnå yderligere besparelser på omkring 16 GWh. Renheden af ​​titaniummaterialet spiller en afgørende rolle, især i luftfarten, hvor der normalt kræves "Grade 5" kvalitet. Den integrerede additive fremstillingsmetode, såsom selektiv lasersmeltning (SLM), er lovende. Konsortiet, der arbejder på dette projekt, består af flere forskningsinstitutioner og virksomheder, herunder Leibniz University Hannover og DMG MORI Additive.

En anden vigtig spiller i fusionen af ​​innovative fremstillingsmetoder er Premium AEROTEC. Dette firma har allerede været banebrydende inden for 3D seriel produktion af komplekse titanium flykomponenter. Den 11. april 2019 banede Airbus afslutningen af ​​en industriel procesaudit vejen for den overordnede proceskvalificering af additive processer på multilasersystemer. Dette betyder, at dyre prøver i processen nu kan elimineres, hvilket gør fremstilling af metallisk additiv mere omkostningseffektiv og fører til bredere anvendelse i luftfarten. Siden 2013 har de ansvarlige anerkendt mulighederne for additiv fremstilling og har foretaget en intensiv forskningsindsats for at optimere processen med "laserpulverbedsmeltning".

Vejen til energieffektivitet

De additive processer muliggør ikke kun nye muligheder inden for letvægtskonstruktion, men også produktion af bioniske strukturer, der øger effektiviteten yderligere. Det tætte samarbejde mellem tværfaglige teams var afgørende for den succesfulde kvalificering af den nye teknologi. Inden implementering i civil luftfart skulle høje standarder vedrørende procespålidelighed, reproducerbarhed og materialekvalitet være opfyldt. Flere tusinde materialeprøver blev testet som led i intensive undersøgelser for at sikre kvaliteten og omkostningseffektiviteten af ​​de nye processer. Med fokus på ressourcebevarelse og bæredygtighed kan kombinationen af ​​at returnere titaniumschips i produktionscyklussen og løbende forbedre additive fremstillingsmetoder repræsentere et afgørende skridt mod en mere miljøvenlig fremtid for luftfartsindustrien.