Revolūcija lidmašīnu būvē: titāna atliekas tagad tiek pārstrādātas vērtīgiem mērķiem!

Revolūcija lidmašīnu būvē: titāna atliekas tagad tiek pārstrādātas vērtīgiem mērķiem!

Izaicinājumi titāna komponentu ražošanā ir ne tikai tehniski, bet arī ekoloģiski. Apstrādes laikā, kas ietver tādus procesus kā frēzēšana, virpošana un slīpēšana, ievērojama daļa titāna izejmateriālu tiek zaudēta skaidu veidā. Tiek lēsts, ka, apstrādājot lielus gaisa kuģu komponentus, šie apstrādes rādītāji var sasniegt pat 90 procentus. Tomēr šīs atkritumu šķeldas, kas bieži tiek uzskatītas par nevērtīgiem atkritumiem, varētu tikt nodotas jaunai, daudzsološai izmantošanai. Tas ir Hannoveres Leibnicas universitātes pētniecības projekta Return II mērķis, kura mērķis ir slēgts materiālu cikls titāna komponentiem. Projektu vada Ražošanas tehnoloģiju un darbgaldu institūts (IFW) sadarbībā ar četriem industriālajiem partneriem. Galvenās rūpes ir pārstrādes rezultātā iegūtās skaidas pārvērst augstas kvalitātes titāna pulverī, lai būtiski palielinātu gan resursu, gan energoefektivitāti, kā arī krasi samazinātu CO2 emisijas.

Pašreizējā procesa ķēde uzrāda skaidrus deficītus ekonomiskās efektivitātes un resursu saglabāšanas ziņā. Titāna skaidas bieži ir piesārņotas ar oksidēšanos, dzesēšanas smērvielu atlikumiem un instrumentu daļiņām, kas padara pārstrādi daudz grūtāku. Tomēr pamata pētījumi, kas ir daļa no Return II, ir parādījuši, ka šos piesārņojumus var samazināt, mērķtiecīgi pielāgojot procesa mainīgos. Novatoriskus procesus varētu izmantot, lai no otrreizēji pārstrādātām skaidām ražotu augstas kvalitātes cieto titāna materiālu, tādējādi izvairoties no tradicionālā, energoietilpīgā kausēšanas procesa. Tā vietā mērķis ir ieviest skaidas tieši modernos pulvera ražošanas procesos, piemēram, izsmidzināšanas procesos, kas varētu samazināt ne tikai enerģijas patēriņu, bet arī CO2 emisijas līdz pat 80 procentiem.

Pārstrādes stratēģija un piedevu ražošana

Projekta Return II uzdevums ir izstrādāt titāna lidmašīnu komponentu pārstrādes stratēģiju, un tā mērķis ir ražošanā izmantot vismaz 70 procentus pārstrādātu materiālu. Šī stratēģija Vācijā varētu ietaupīt aptuveni 87,7 GWh enerģijas un 42 kilotonnas CO2. Turklāt tiek pētīta šīs stratēģijas pārnesamība uz citiem materiāliem, lai panāktu papildu ietaupījumus aptuveni 16 GWh. Titāna materiāla tīrībai ir izšķiroša nozīme, jo īpaši aviācijā, kur parasti tiek prasīta “5. pakāpes” kvalitāte. Daudzsološa ir integrētā piedevu ražošanas metode, piemēram, selektīvā lāzerkausēšana (SLM). Konsorciju, kas strādā pie šī projekta, veido vairākas pētniecības iestādes un uzņēmumi, tostarp Hannoveres Leibnicas Universitāte un DMG MORI Additive.

Vēl viens nozīmīgs spēlētājs inovatīvu ražošanas metožu saplūšanā ir Premium AEROTEC. Šis uzņēmums jau ir bijis celmlauzis sarežģītu titāna lidmašīnu komponentu 3D sērijveida ražošanā. 2019. gada 11. aprīlī Airbus pabeidza rūpniecisko procesu auditu, kas pavēra ceļu vispārējai piedevu procesu kvalifikācijai daudzlāzeru sistēmās. Tas nozīmē, ka tagad var likvidēt dārgus ražošanas paraugus, padarot metālu piedevu ražošanu rentablāku un plašāku pielietojumu aviācijā. Kopš 2013. gada atbildīgie ir atzinuši piedevu ražošanas iespējas un ir veikuši intensīvus pētījumus, lai optimizētu “lāzera pulvera slāņa kausēšanas” procesu.

Ceļš uz energoefektivitāti

Piedevu procesi sniedz ne tikai jaunas iespējas vieglajā konstrukcijā, bet arī bionisko struktūru ražošanu, kas vēl vairāk palielina efektivitāti. The close collaboration between interdisciplinary teams was crucial for the successful qualification of the new technology. Before implementation in civil aviation, high standards regarding process reliability, reproducibility and material quality had to be met. Vairāki tūkstoši materiālu paraugu tika pārbaudīti intensīvu pētījumu ietvaros, lai nodrošinātu jauno procesu kvalitāti un izmaksu efektivitāti. Koncentrējoties uz resursu saglabāšanu un ilgtspējību, titāna mikroshēmu atgriešanas ražošanas ciklā un nepārtrauktas piedevu ražošanas metožu uzlabošanas kombinācija varētu būt izšķirošs solis ceļā uz videi draudzīgāku aviācijas nozares nākotni.