Revolução na construção de aeronaves: Os resíduos de titânio estão agora a ser reciclados para fins valiosos!

Revolução na construção de aeronaves: Os resíduos de titânio estão agora a ser reciclados para fins valiosos!

Os desafios na produção de componentes de titânio não são apenas técnicos, mas também ecológicos. Durante a usinagem, que inclui processos como fresamento, torneamento e retificação, uma proporção significativa da matéria-prima de titânio é perdida na forma de cavacos. Estima-se que essas taxas de usinagem possam atingir até 90% na usinagem de grandes componentes de aeronaves. No entanto, estes resíduos, muitas vezes considerados resíduos sem valor, poderiam ter uma utilização nova e promissora. Este é o objetivo do projeto de pesquisa Return II da Universidade Leibniz de Hannover, cujo objetivo é um ciclo fechado de materiais para componentes de titânio. O projeto é liderado pelo Instituto de Tecnologia de Fabricação e Máquinas-Ferramentas (IFW), em cooperação com quatro parceiros industriais. A preocupação central é converter os chips resultantes do processamento em pó de titânio de alta qualidade, a fim de aumentar significativamente a eficiência energética e de recursos e também reduzir drasticamente as emissões de CO2.

A actual cadeia de processos apresenta claros défices em termos de eficiência económica e conservação de recursos. Os cavacos de titânio são frequentemente contaminados por oxidação, resíduos de lubrificantes de resfriamento e partículas de ferramentas, o que torna a reciclagem muito mais difícil. No entanto, investigações básicas como parte do Return II mostraram que estas contaminações podem ser reduzidas através de ajustes direcionados das variáveis ​​do processo. Processos inovadores poderiam ser usados ​​para produzir material de titânio sólido de alta qualidade a partir de chips reciclados, evitando assim o processo tradicional de fusão que consome muita energia. Em vez disso, o objetivo é introduzir os chips diretamente nos processos modernos de produção de pó, como os processos de atomização, o que poderia não só reduzir o consumo de energia, mas também as emissões de CO2 em até 80 por cento.

Estratégia de reciclagem e fabricação aditiva

O projeto Return II tem o desafio de desenvolver uma estratégia de reciclagem para componentes de aeronaves de titânio e pretende utilizar pelo menos 70% de material reciclado na produção. Esta estratégia poderia poupar cerca de 87,7 GWh de energia e 42 quilotons de CO2 na Alemanha. Além disso, a transferibilidade desta estratégia para outros materiais está a ser investigada para alcançar poupanças adicionais de cerca de 16 GWh. A pureza do material de titânio desempenha um papel crucial, especialmente na aviação, onde normalmente é exigida qualidade “Grau 5”. O método integrado de fabricação aditiva, como a fusão seletiva a laser (SLM), é promissor. O consórcio que trabalha neste projeto é composto por diversas instituições e empresas de pesquisa, incluindo a Leibniz University Hannover e a DMG MORI Additive.

Outro ator importante na fusão de métodos de fabricação inovadores é a Premium AEROTEC. Esta empresa já foi pioneira na produção em série 3D de componentes complexos de aeronaves em titânio. Em 11 de abril de 2019, a conclusão de uma auditoria de processo industrial pela Airbus abriu caminho para a qualificação geral de processos aditivos em sistemas multilaser. Isto significa que amostras dispendiosas em processo podem agora ser eliminadas, tornando a fabricação de aditivos metálicos mais econômica e levando a uma aplicação mais ampla na aviação. Desde 2013, os responsáveis ​​reconheceram as possibilidades da fabricação aditiva e empreenderam intensos esforços de pesquisa para otimizar o processo de “fusão em leito de pó a laser”.

O caminho para a eficiência energética

Os processos aditivos não só permitem novas possibilidades na construção leve, mas também na produção de estruturas biónicas que aumentam ainda mais a eficiência. A estreita colaboração entre equipes interdisciplinares foi crucial para o sucesso da qualificação da nova tecnologia. Antes da implementação na aviação civil, era necessário cumprir elevados padrões relativos à fiabilidade do processo, à reprodutibilidade e à qualidade do material. Vários milhares de amostras de materiais foram testadas como parte de investigações intensivas para garantir a qualidade e a relação custo-benefício dos novos processos. Com foco na conservação de recursos e na sustentabilidade, a combinação do retorno dos chips de titânio ao ciclo de produção e da melhoria contínua dos métodos de fabricação aditiva poderia representar um passo decisivo em direção a um futuro mais ecológico para a indústria da aviação.