Revolucija u konstrukciji zrakoplova: ostaci titana sada se recikliraju u vrijedne svrhe!

Revolucija u konstrukciji zrakoplova: ostaci titana sada se recikliraju u vrijedne svrhe!

Izazovi u proizvodnji komponenti od titana nisu samo tehnički, već i ekološki. Tijekom strojne obrade, koja uključuje procese kao što su glodanje, tokarenje i brušenje, značajan dio sirovog materijala od titana gubi se kao strugotine. Procjenjuje se da te stope strojne obrade mogu doseći i do 90 posto pri obradi velikih komponenti zrakoplova. Međutim, ovi otpadni čips, koji se često smatra bezvrijednim otpadom, mogao bi se staviti u novu, obećavajuću upotrebu. To je cilj istraživačkog projekta Return II na Sveučilištu Leibniz u Hannoveru, čiji je cilj zatvoreni ciklus materijala za komponente od titana. Projekt vodi Institut za tehnologiju proizvodnje i alatne strojeve (IFW), u suradnji s četiri industrijska partnera. Središnja briga je pretvoriti čips koji nastaje preradom u visokokvalitetni titanski prah kako bi se značajno povećala učinkovitost resursa i energije te također drastično smanjile emisije CO2.

Sadašnji procesni lanac pokazuje jasne nedostatke u smislu ekonomske učinkovitosti i očuvanja resursa. Titanijski čipovi često su kontaminirani oksidacijom, ostacima rashladnog maziva i česticama alata, što znatno otežava recikliranje. Međutim, temeljna istraživanja u sklopu Return II pokazala su da se te kontaminacije mogu smanjiti kroz ciljanu prilagodbu varijabli procesa. Inovativni procesi mogu se koristiti za proizvodnju visokokvalitetnog krutog materijala od titana iz recikliranih čipova, čime bi se izbjegao tradicionalni, energetski intenzivan proces taljenja. Umjesto toga, cilj je uvesti čipove izravno u suvremene procese proizvodnje praha kao što su procesi atomizacije, koji ne samo da mogu smanjiti potrošnju energije već i emisije CO2 do 80 posto.

Strategija recikliranja i aditivna proizvodnja

Projekt Return II ima izazov razvijanja strategije recikliranja za komponente zrakoplova od titana i ima za cilj korištenje najmanje 70 posto recikliranog materijala u proizvodnji. Ova strategija bi u Njemačkoj mogla uštedjeti oko 87,7 GWh energije i 42 kilotona CO2. Osim toga, ispituje se mogućnost prijenosa ove strategije na druge materijale kako bi se postigle dodatne uštede od oko 16 GWh. Čistoća titanijskog materijala igra presudnu ulogu, posebno u zrakoplovstvu, gdje se obično zahtijeva kvaliteta "Grade 5". Obećavajuća je metoda integrirane aditivne proizvodnje, kao što je selektivno lasersko taljenje (SLM). Konzorcij koji radi na ovom projektu sastoji se od nekoliko istraživačkih institucija i tvrtki, uključujući Leibniz University Hannover i DMG MORI Additive.

Drugi važan igrač u spoju inovativnih proizvodnih metoda je Premium AEROTEC. Ova je tvrtka već bila pionir u 3D serijskoj proizvodnji složenih zrakoplovnih komponenti od titana. Dana 11. travnja 2019., dovršetak revizije industrijskog procesa od strane Airbusa otvorio je put za cjelokupnu kvalifikaciju procesa aditivnih procesa na višelaserskim sustavima. To znači da se skupi uzorci u procesu sada mogu eliminirati, čineći proizvodnju s metalnim aditivima isplativijom i dovodeći do šire primjene u zrakoplovstvu. Od 2013. odgovorni su prepoznali mogućnosti aditivne proizvodnje i poduzeli intenzivne istraživačke napore kako bi optimizirali proces „taljenja sloja laserskog praha“.

Put do energetske učinkovitosti

Aditivni procesi ne samo da omogućuju nove mogućnosti u laganoj gradnji, već i proizvodnju bioničkih struktura koje dodatno povećavaju učinkovitost. Bliska suradnja između interdisciplinarnih timova bila je ključna za uspješnu kvalifikaciju nove tehnologije. Prije implementacije u civilnom zrakoplovstvu morali su biti ispunjeni visoki standardi u pogledu pouzdanosti procesa, ponovljivosti i kvalitete materijala. Nekoliko tisuća uzoraka materijala testirano je u sklopu intenzivnih istraživanja kako bi se osigurala kvaliteta i isplativost novih procesa. S fokusom na očuvanje resursa i održivost, kombinacija vraćanja titanskih čipova u proizvodni ciklus i kontinuiranog poboljšanja aditivnih proizvodnih metoda mogla bi predstavljati odlučujući korak prema ekološki prihvatljivijoj budućnosti za zrakoplovnu industriju.