Revoluție în construcția de avioane: reziduurile de titan sunt acum reciclate în scopuri valoroase!

Revoluție în construcția de avioane: reziduurile de titan sunt acum reciclate în scopuri valoroase!

Provocările în producția de componente din titan nu sunt doar tehnice, ci și ecologice. În timpul prelucrării, care include procese precum frezarea, strunjirea și șlefuirea, o proporție semnificativă din materia primă de titan se pierde sub formă de așchii. Se estimează că aceste rate de prelucrare pot ajunge până la 90% atunci când se prelucrează componente mari de avioane. Cu toate acestea, aceste cipuri de deșeuri, considerate adesea deșeuri fără valoare, ar putea fi folosite nouă, promițătoare. Acesta este scopul proiectului de cercetare Return II de la Universitatea Leibniz din Hanovra, al cărui scop este un ciclu de materiale închis pentru componentele din titan. Proiectul este condus de Institutul pentru Tehnologia de Fabricare și Mașini-Unelte (IFW), în cooperare cu patru parteneri industriali. Preocuparea centrală este transformarea cipurilor rezultate din procesare în pulbere de titan de înaltă calitate pentru a crește semnificativ atât eficiența resurselor, cât și a energiei și, de asemenea, pentru a reduce drastic emisiile de CO2.

Lanțul de proces actual prezintă deficite clare în ceea ce privește eficiența economică și conservarea resurselor. Așchiile de titan sunt adesea contaminate de oxidare, reziduuri de lubrifiant de răcire și particule de scule, ceea ce face reciclarea mult mai dificilă. Cu toate acestea, investigațiile de bază din cadrul Return II au arătat că aceste contaminări pot fi reduse prin ajustarea țintită a variabilelor procesului. Procesele inovatoare ar putea fi utilizate pentru a produce material de titan solid de înaltă calitate din așchii reciclate, evitând astfel procesul tradițional de topire, consumator de energie. În schimb, scopul este de a introduce cipurile direct în procesele moderne de producție de pulbere, cum ar fi procesele de atomizare, care ar putea reduce nu numai consumul de energie, ci și emisiile de CO2 cu până la 80 la sută.

Strategia de reciclare și fabricație aditivă

Proiectul Return II are provocarea de a dezvolta o strategie de reciclare pentru componentele aeronavelor din titan și își propune să folosească cel puțin 70% material reciclat în producție. Această strategie ar putea economisi aproximativ 87,7 GWh de energie și 42 de kilotone de CO2 în Germania. În plus, transferabilitatea acestei strategii către alte materiale este investigată pentru a realiza economii suplimentare de aproximativ 16 GWh. Puritatea materialului de titan joacă un rol crucial, în special în aviație, unde de obicei este necesară calitatea „Grad 5”. Metoda de fabricație aditivă integrată, cum ar fi topirea selectivă cu laser (SLM), este promițătoare. Consorțiul care lucrează la acest proiect este format din mai multe instituții și companii de cercetare, inclusiv Universitatea Leibniz din Hanovra și DMG MORI Additive.

Un alt jucător important în fuziunea metodelor inovatoare de producție este Premium AEROTEC. Această companie a fost deja pionier în producția în serie 3D de componente complexe din titan pentru avioane. Pe 11 aprilie 2019, finalizarea unui audit al proceselor industriale de către Airbus a deschis calea pentru calificarea globală a proceselor de procese aditive pe sisteme multilaser. Aceasta înseamnă că mostrele scumpe în proces pot fi acum eliminate, făcând producția de aditivi metalici mai rentabilă și conducând la o aplicare mai largă în aviație. Din 2013, responsabilii au recunoscut posibilitățile de fabricație aditivă și au întreprins eforturi intense de cercetare pentru a optimiza procesul de „topire a stratului de pulbere cu laser”.

Calea către eficiența energetică

Procesele aditive nu numai că permit noi posibilități în construcția ușoară, ci și producția de structuri bionice care cresc și mai mult eficiența. Colaborarea strânsă între echipele interdisciplinare a fost crucială pentru calificarea cu succes a noii tehnologii. Înainte de implementarea în aviația civilă, trebuiau îndeplinite standarde înalte privind fiabilitatea procesului, reproductibilitatea și calitatea materialului. Câteva mii de mostre de material au fost testate în cadrul unor investigații intensive pentru a asigura calitatea și rentabilitatea noilor procese. Cu accent pe conservarea resurselor și durabilitate, combinația dintre returnarea cipurilor de titan în ciclul de producție și îmbunătățirea continuă a metodelor de fabricare aditivă ar putea reprezenta un pas decisiv către un viitor mai prietenos cu mediul pentru industria aviației.