Revoliucija lėktuvų konstrukcijoje: titano likučiai dabar perdirbami vertingiems tikslams!

Revoliucija lėktuvų konstrukcijoje: titano likučiai dabar perdirbami vertingiems tikslams!

Titano komponentų gamybos iššūkiai yra ne tik techniniai, bet ir ekologiški. Apdirbimo metu, kuris apima tokius procesus kaip frezavimas, tekinimas ir šlifavimas, didelė dalis titano žaliavos prarandama kaip drožlės. Skaičiuojama, kad apdirbant didelius orlaivių komponentus šie apdirbimo rodikliai gali siekti iki 90 proc. Tačiau šios šiukšlės, dažnai laikomos bevertėmis atliekomis, galėtų būti panaudotos naujai, perspektyviai. Tai yra Hanoverio Leibnizo universiteto „Return II“ tyrimo projekto tikslas, kurio tikslas – uždaras titano komponentų medžiagų ciklas. Projektui vadovauja Gamybos technologijų ir staklių institutas (IFW), bendradarbiaudamas su keturiais pramonės partneriais. Pagrindinis rūpestis yra perdirbimo metu susidariusias drožles paversti aukštos kokybės titano milteliais, siekiant žymiai padidinti išteklių ir energijos vartojimo efektyvumą bei drastiškai sumažinti CO2 emisiją.

Dabartinė proceso grandinė rodo akivaizdžius ekonominio efektyvumo ir išteklių taupymo trūkumus. Titano drožlės dažnai yra užterštos oksidacija, aušinimo tepalų likučiais ir įrankių dalelėmis, todėl perdirbimas yra daug sunkesnis. Tačiau pagrindiniai tyrimai, kaip dalis „Return II“, parodė, kad šį užterštumą galima sumažinti tikslingai koreguojant proceso kintamuosius. Naujoviški procesai galėtų būti naudojami aukštos kokybės kietai titano medžiagai iš perdirbtų drožlių gaminti, taip išvengiant tradicinio, daug energijos reikalaujančio lydymosi proceso. Vietoj to, drožles siekiama įdiegti tiesiai į šiuolaikinius miltelių gamybos procesus, tokius kaip purškimo procesai, kurie ne tik sumažintų energijos suvartojimą, bet ir CO2 emisiją iki 80 proc.

Perdirbimo strategija ir priedų gamyba

Projektas „Return II“ turi iššūkį sukurti titano orlaivių komponentų perdirbimo strategiją ir gamyboje panaudoti bent 70 procentų perdirbtų medžiagų. Ši strategija Vokietijoje leistų sutaupyti apie 87,7 GWh energijos ir 42 kilotonus CO2. Be to, tiriamas šios strategijos pritaikymas kitoms medžiagoms, siekiant papildomai sutaupyti apie 16 GWh. Titano medžiagos grynumas vaidina lemiamą vaidmenį, ypač aviacijoje, kur paprastai reikalaujama „5 klasės“ kokybės. Integruotas priedų gamybos metodas, pavyzdžiui, selektyvus lazerinis lydymas (SLM), yra perspektyvus. Šiame projekte dirbantį konsorciumą sudaro kelios mokslinių tyrimų institucijos ir įmonės, įskaitant Hanoverio Leibnizo universitetą ir DMG MORI Additive.

Kitas svarbus žaidėjas inovatyvių gamybos metodų sintezėje yra Premium AEROTEC. Ši įmonė jau pradėjo 3D serijinę sudėtingų titano orlaivių komponentų gamybą. 2019 m. balandžio 11 d. „Airbus“ atliktas pramoninių procesų auditas atvėrė kelią bendrai daugialazerinių sistemų priedų procesų kvalifikavimui. Tai reiškia, kad dabar galima atsisakyti brangių procese naudojamų mėginių, todėl metalo priedų gamyba tampa ekonomiškesnė, o tai leidžia plačiau taikyti aviacijoje. Nuo 2013 m. atsakingi asmenys pripažino priedų gamybos galimybes ir ėmėsi intensyvių tyrimų, siekdami optimizuoti „lazerinio miltelių sluoksnio lydymosi“ procesą.

Kelias į energijos vartojimo efektyvumą

Priedų procesai suteikia ne tik naujų lengvosios konstrukcijos galimybių, bet ir bioninių struktūrų, kurios dar labiau padidina efektyvumą, gamybą. Glaudus tarpdisciplininių komandų bendradarbiavimas buvo itin svarbus sėkmingam naujosios technologijos kvalifikavimui. Prieš įgyvendinant civilinėje aviacijoje, turėjo būti laikomasi aukštų procesų patikimumo, atkuriamumo ir medžiagų kokybės standartų. Atliekant intensyvius tyrimus, siekiant užtikrinti naujų procesų kokybę ir ekonomiškumą, buvo išbandyti keli tūkstančiai medžiagų mėginių. Didžiausią dėmesį skiriant išteklių tausojimui ir tvarumui, titano drožlių grąžinimo į gamybos ciklą ir nuolatinio tobulinimo priedų gamybos metodų derinys galėtų būti lemiamas žingsnis aplinkai draugiškesnės aviacijos pramonės ateities link.