Revolusjon innen flykonstruksjon: Titaniumrester blir nå resirkulert til verdifulle formål!

Revolusjon innen flykonstruksjon: Titaniumrester blir nå resirkulert til verdifulle formål!

Utfordringene ved produksjon av titankomponenter er ikke bare tekniske, men også økologiske. Under maskinering, som inkluderer prosesser som fresing, dreiing og sliping, går en betydelig andel av titanråmaterialet tapt som flis. Det er anslått at disse maskineringshastighetene kan nå opp til 90 prosent ved maskinering av store flykomponenter. Imidlertid kan disse avfallsflisene, ofte ansett som verdiløst avfall, tas til ny, lovende bruk. Dette er målet for forskningsprosjektet Return II ved Leibniz University Hannover, hvis mål er en lukket materialsyklus for titankomponenter. Prosjektet ledes av Institute for Manufacturing Technology and Machine Tools (IFW), i samarbeid med fire industrielle partnere. Den sentrale bekymringen er å omdanne brikkene som er et resultat av bearbeiding til titanpulver av høy kvalitet for å øke både ressurs- og energieffektiviteten betydelig og også drastisk redusere CO2-utslippene.

Den nåværende prosesskjeden viser klare mangler når det gjelder økonomisk effektivitet og ressursbevaring. Titanflis er ofte forurenset av oksidasjon, kjølende smøremiddelrester og verktøypartikler, noe som gjør resirkulering mye vanskeligere. Grunnundersøkelser som en del av Return II har imidlertid vist at disse forurensningene kan reduseres gjennom målrettet justering av prosessvariablene. Innovative prosesser kan brukes til å produsere solid titanmateriale av høy kvalitet fra resirkulert flis, og dermed unngå den tradisjonelle, energikrevende smelteprosessen. I stedet er målet å introdusere brikkene direkte i moderne pulverproduksjonsprosesser som forstøvningsprosesser, som ikke bare kan redusere energiforbruket, men også CO2-utslippene med opptil 80 prosent.

Resirkuleringsstrategi og additiv produksjon

Return II-prosjektet har utfordringen med å utvikle en resirkuleringsstrategi for titanflykomponenter og har som mål å bruke minst 70 prosent resirkulert materiale i produksjonen. Denne strategien kan spare rundt 87,7 GWh energi og 42 kilotonn CO2 i Tyskland. I tillegg undersøkes overførbarheten av denne strategien til andre materialer for å oppnå ytterligere besparelser på rundt 16 GWh. Renheten til titanmaterialet spiller en avgjørende rolle, spesielt innen luftfart, hvor "Grade 5"-kvalitet vanligvis kreves. Den integrerte additive produksjonsmetoden, som selektiv lasersmelting (SLM), er lovende. Konsortiet som jobber med dette prosjektet består av flere forskningsinstitusjoner og selskaper, inkludert Leibniz University Hannover og DMG MORI Additive.

En annen viktig aktør i fusjonen av innovative produksjonsmetoder er Premium AEROTEC. Dette selskapet har allerede vært banebrytende innen 3D-serieproduksjon av komplekse titanflykomponenter. 11. april 2019 banet fullføringen av en industriell prosessrevisjon av Airbus vei for den generelle prosesskvalifiseringen av additive prosesser på multilasersystemer. Dette betyr at dyre prøver i prosessen nå kan elimineres, noe som gjør produksjon av metalliske additiv mer kostnadseffektiv og fører til bredere anvendelse innen luftfart. Siden 2013 har de ansvarlige anerkjent mulighetene for additiv produksjon og har foretatt en intensiv forskningsinnsats for å optimalisere prosessen med "laserpulverbedsmelting".

Veien til energieffektivitet

De additive prosessene muliggjør ikke bare nye muligheter innen lettvektskonstruksjon, men også produksjon av bioniske strukturer som øker effektiviteten ytterligere. Det nære samarbeidet mellom tverrfaglige team var avgjørende for vellykket kvalifisering av den nye teknologien. Før implementering i sivil luftfart måtte høye krav til prosesspålitelighet, reproduserbarhet og materialkvalitet oppfylles. Flere tusen materialprøver ble testet som en del av intensive undersøkelser for å sikre kvaliteten og kostnadseffektiviteten til de nye prosessene. Med fokus på ressursbevaring og bærekraft, kan kombinasjonen av tilbakeføring av titanbrikker inn i produksjonssyklusen og kontinuerlig forbedring av additive produksjonsmetoder representere et avgjørende skritt mot en mer miljøvennlig fremtid for luftfartsindustrien.