Forradalom a repülőgépgyártásban: A titánmaradványokat most értékes célokra hasznosítják újra!

Forradalom a repülőgépgyártásban: A titánmaradványokat most értékes célokra hasznosítják újra!

A titán alkatrészek gyártása során a kihívások nemcsak műszakiak, hanem ökológiaiak is. A megmunkálás során, amely magában foglalja az olyan folyamatokat, mint a marás, esztergálás és köszörülés, a titán alapanyag jelentős része forgácsként elvész. Becslések szerint ezek a megmunkálási arányok akár a 90 százalékot is elérhetik a nagy repülőgép-alkatrészek megmunkálásakor. Azonban ezek a gyakran értéktelennek tartott hulladékforgácsok új, ígéretes felhasználásra kerülhetnének. Ez a célja a Hannoveri Leibniz Egyetem Return II kutatási projektjének, amelynek célja a titán alkatrészek zárt anyagciklusa. A projektet a Gyártástechnológiai és Szerszámgépek Intézete (IFW) vezeti, négy ipari partnerrel együttműködve. A központi szempont a feldolgozás során keletkező forgácsok kiváló minőségű titánporrá való átalakítása, ezzel is jelentősen növelve az erőforrás- és energiahatékonyságot, valamint drasztikusan csökkentve a CO2-kibocsátást.

A jelenlegi folyamatlánc egyértelmű hiányosságokat mutat a gazdasági hatékonyság és az erőforrás-takarékosság tekintetében. A titánforgácsokat gyakran oxidáció, hűtési kenőanyag-maradványok és szerszámrészecskék szennyezik, ami sokkal megnehezíti az újrahasznosítást. A Return II részeként végzett alapvető vizsgálatok azonban azt mutatták, hogy ezek a szennyeződések a folyamatváltozók célzott beállításával csökkenthetők. Innovatív eljárásokkal lehetne újrahasznosított forgácsból kiváló minőségű szilárd titánanyagot előállítani, elkerülve ezzel a hagyományos, energiaigényes olvasztási eljárást. Ehelyett az a cél, hogy a forgácsot közvetlenül bevezessék a modern porgyártási eljárásokba, például a porlasztási eljárásokba, amelyek nemcsak az energiafogyasztást, hanem a CO2-kibocsátást is akár 80 százalékkal csökkenthetik.

Újrahasznosítási stratégia és additív gyártás

A Return II projekt kihívása a titán repülőgépalkatrészek újrahasznosítási stratégiájának kidolgozása, és célja, hogy a gyártás során legalább 70 százalékban újrahasznosított anyagot használjon fel. Ezzel a stratégiával körülbelül 87,7 GWh energiát és 42 kilotonna CO2-t lehetne megtakarítani Németországban. Ezen túlmenően e stratégia más anyagokra való átültethetőségét is vizsgálják, hogy további mintegy 16 GWh megtakarítást érjenek el. A titán anyag tisztasága döntő szerepet játszik, különösen a repülésben, ahol általában az 5-ös minőséget követelik meg. Ígéretes az integrált additív gyártási módszer, mint például a szelektív lézeres olvasztás (SLM). A projekten dolgozó konzorcium több kutatóintézetből és vállalatból áll, köztük a Hannoveri Leibniz Egyetem és a DMG MORI Additive.

Az innovatív gyártási módszerek fúziójának másik fontos szereplője a Premium AEROTEC. Ez a cég már úttörő szerepet vállalt az összetett titán repülőgép-alkatrészek 3D-s sorozatgyártásában. 2019. április 11-én az Airbus által elvégzett ipari folyamat-audit megnyitotta az utat a többlézeres rendszereken végzett additív folyamatok általános folyamatminősítése előtt. Ez azt jelenti, hogy a drága folyamat közbeni minták kiküszöbölhetők, így a fémadalékok gyártása költséghatékonyabb, és szélesebb körben alkalmazható a légi közlekedésben. 2013 óta a felelősök felismerték az additív gyártás lehetőségeit, és intenzív kutatási erőfeszítéseket tettek a „lézerporágy-olvadás” folyamatának optimalizálása érdekében.

Út az energiahatékonysághoz

Az additív eljárások nemcsak a könnyűszerkezetes építésben tesznek lehetővé új lehetőségeket, hanem a hatékonyságot tovább növelő bionikus szerkezetek előállítását is. Az interdiszciplináris csapatok közötti szoros együttműködés kulcsfontosságú volt az új technológia sikeres minősítéséhez. A polgári repülésben való bevezetés előtt a folyamatok megbízhatóságára, reprodukálhatóságára és anyagminőségére vonatkozó magas követelményeknek kellett megfelelni. Az új eljárások minőségének és költséghatékonyságának biztosítása érdekében intenzív vizsgálatok keretében több ezer anyagmintát teszteltek. Az erőforrások megőrzésére és a fenntarthatóságra összpontosítva a titánforgács gyártási ciklusba történő visszajuttatása és az adalékos gyártási módszerek folyamatos fejlesztése döntő lépést jelenthet a légiközlekedési ipar környezetbarátabb jövője felé.