Revolutsioon lennukiehituses: titaanijääke hakatakse nüüd väärtuslikel eesmärkidel ringlusse võtma!

Revolutsioon lennukiehituses: titaanijääke hakatakse nüüd väärtuslikel eesmärkidel ringlusse võtma!

Titaankomponentide tootmise väljakutsed pole mitte ainult tehnilised, vaid ka ökoloogilised. Töötlemise käigus, mis hõlmab selliseid protsesse nagu freesimine, treimine ja lihvimine, läheb oluline osa titaani toorainest laastudena kaduma. Arvatakse, et suurte lennukikomponentide töötlemisel võivad need töötluskiirused ulatuda kuni 90 protsendini. Neid sageli väärtusetuteks jäätmeteks peetavaid jäätmehakke võiks aga uuele, paljutõotavale kasutusele võtta. See on Hannoveri Leibnizi ülikooli uurimisprojekti Return II eesmärk, mille eesmärk on titaankomponentide suletud materjalitsükkel. Projekti juhib Tootmistehnoloogia ja Tööpinkide Instituut (IFW) koostöös nelja tööstuspartneriga. Keskseks mureks on töötlemisel tekkivate laastude muutmine kvaliteetseks titaanipulbriks, et oluliselt tõsta nii ressursi- kui ka energiatõhusust ning vähendada drastiliselt CO2 emissiooni.

Praegune protsessiahel näitab selgeid puudujääke majandusliku tõhususe ja ressursside säästmise osas. Titaanlaastud on sageli saastunud oksüdatsiooni, jahutavate määrdeainete jääkide ja tööriistaosakeste tõttu, mis muudab taaskasutamise palju raskemaks. Siiski on Return II osana tehtud põhiuuringud näidanud, et neid saasteaineid saab protsessimuutujaid sihipäraselt kohandades vähendada. Uuenduslikke protsesse saaks kasutada ringlussevõetud laastudest kvaliteetse tahke titaanmaterjali tootmiseks, vältides sellega traditsioonilist energiamahukat sulatusprotsessi. Selle asemel on eesmärk viia kiibid otse tänapäevastesse pulbritootmisprotsessidesse, näiteks pihustamisprotsessidesse, mis ei võimalda mitte ainult vähendada energiatarbimist, vaid ka CO2 heitkoguseid kuni 80 protsenti.

Taaskasutusstrateegia ja lisandite tootmine

Projekti Return II eesmärk on töötada välja titaanist lennukikomponentide taaskasutusstrateegia ja selle eesmärk on kasutada tootmises vähemalt 70 protsenti ringlussevõetud materjalist. See strateegia võib Saksamaal säästa umbes 87,7 GWh energiat ja 42 kilotonni CO2. Lisaks uuritakse selle strateegia ülekantavust teistele materjalidele, et saavutada ligikaudu 16 GWh täiendavat säästu. Titaanmaterjali puhtus mängib üliolulist rolli, eriti lennunduses, kus tavaliselt nõutakse 5. klassi kvaliteeti. Integreeritud lisandite valmistamise meetod, nagu selektiivne lasersulatus (SLM), on paljulubav. Selle projekti kallal töötav konsortsium koosneb mitmest uurimisasutusest ja ettevõttest, sealhulgas Hannoveri Leibnizi ülikool ja DMG MORI Additive.

Teine oluline tegija uuenduslike tootmismeetodite ühendamisel on Premium AEROTEC. See ettevõte on juba alustanud keeruliste titaanist lennukikomponentide 3D-seeriatootmist. 11. aprillil 2019 lõppes Airbusi tööstusprotsesside audit, mis sillutas teed multilasersüsteemides kasutatavate lisandite protsesside üldisele kvalifitseerimisele. See tähendab, et kallid protsessisisesed proovid saab nüüd ära jätta, muutes metallilisandite tootmise kuluefektiivsemaks ja tuues kaasa laiema kasutuse lennunduses. Alates 2013. aastast on vastutavad isikud tunnustanud lisandite valmistamise võimalusi ja teinud intensiivseid teadusuuringuid, et optimeerida "laserpulbri kihi sulatamise" protsessi.

Energiatõhususe tee

Lisandusprotsessid ei võimalda mitte ainult uusi võimalusi kergkonstruktsioonis, vaid ka biooniliste struktuuride tootmist, mis suurendavad veelgi tõhusust. Tihe koostöö interdistsiplinaarsete meeskondade vahel oli uue tehnoloogia edukaks kvalifitseerimiseks ülioluline. Enne tsiviillennunduses rakendamist tuli täita kõrgeid protsesside töökindluse, reprodutseeritavuse ja materjalikvaliteedi standardeid. Uute protsesside kvaliteedi ja kuluefektiivsuse tagamiseks testiti intensiivsete uuringute raames mitu tuhat materjaliproovi. Keskendudes ressursside säästmisele ja jätkusuutlikkusele, võib titaanlaastude tootmistsüklisse tagastamise ja lisandite tootmismeetodite pideva täiustamise kombinatsioon olla otsustav samm lennundustööstuse keskkonnasõbralikuma tuleviku suunas.