Revolúcia v konštrukcii lietadiel: Titánové zvyšky sa teraz recyklujú na hodnotné účely!

Revolúcia v konštrukcii lietadiel: Titánové zvyšky sa teraz recyklujú na hodnotné účely!

Výzvy pri výrobe titánových komponentov nie sú len technické, ale aj ekologické. Počas obrábania, ktoré zahŕňa procesy ako frézovanie, sústruženie a brúsenie, sa značná časť titánovej suroviny stráca vo forme triesok. Odhaduje sa, že tieto rýchlosti obrábania môžu dosiahnuť až 90 percent pri obrábaní veľkých komponentov lietadiel. Tieto odpadové štiepky, často považované za bezcenný odpad, by sa však dali využiť na nové, perspektívne využitie. To je cieľom výskumného projektu Return II na Leibniz University Hannover, ktorého cieľom je uzavretý materiálový cyklus pre titánové komponenty. Projekt vedie Inštitút pre výrobné technológie a obrábacie stroje (IFW) v spolupráci so štyrmi priemyselnými partnermi. Ústredným záujmom je premeniť čipy získané spracovaním na vysokokvalitný titánový prášok s cieľom výrazne zvýšiť efektívnosť zdrojov a energie a tiež drasticky znížiť emisie CO2.

Súčasný procesný reťazec vykazuje jasné nedostatky z hľadiska ekonomickej efektívnosti a šetrenia zdrojov. Titánové triesky sú často kontaminované oxidáciou, zvyškami chladiaceho maziva a časticami nástrojov, čo značne sťažuje recykláciu. Základné výskumy v rámci Návratu II však ukázali, že tieto kontaminácie možno znížiť cieleným prispôsobením procesných premenných. Inovatívne procesy by sa mohli použiť na výrobu vysokokvalitného pevného titánového materiálu z recyklovaných triesok, čím by sa zabránilo tradičnému, energeticky náročnému procesu tavenia. Namiesto toho je cieľom zaviesť čipy priamo do moderných procesov výroby prášku, ako sú procesy atomizácie, ktoré by mohli znížiť nielen spotrebu energie, ale aj emisie CO2 až o 80 percent.

Recyklačná stratégia a aditívna výroba

Projekt Return II má za úlohu vyvinúť stratégiu recyklácie titánových komponentov lietadiel a jeho cieľom je použiť pri výrobe najmenej 70 percent recyklovaného materiálu. Táto stratégia by mohla v Nemecku ušetriť približne 87,7 GWh energie a 42 kiloton CO2. Okrem toho sa skúma prenosnosť tejto stratégie na iné materiály s cieľom dosiahnuť dodatočné úspory vo výške približne 16 GWh. Čistota titánového materiálu hrá kľúčovú úlohu najmä v letectve, kde sa zvyčajne vyžaduje kvalita „Grade 5“. Sľubná je integrovaná metóda výroby aditív, ako je selektívne tavenie laserom (SLM). Konzorcium pracujúce na tomto projekte sa skladá z niekoľkých výskumných inštitúcií a spoločností, vrátane Leibniz University Hannover a DMG MORI Additive.

Ďalším dôležitým hráčom pri spájaní inovatívnych výrobných metód je Premium AEROTEC. Táto spoločnosť už bola priekopníkom v 3D sériovej výrobe zložitých titánových komponentov lietadiel. 11. apríla 2019 ukončenie auditu priemyselných procesov spoločnosťou Airbus otvorilo cestu pre celkovú procesnú kvalifikáciu aditívnych procesov na multilaserových systémoch. To znamená, že drahé vzorky v priebehu procesu je teraz možné eliminovať, vďaka čomu je výroba kovových prísad nákladovo efektívnejšia a vedie k širšiemu použitiu v letectve. Od roku 2013 zodpovední uznali možnosti aditívnej výroby a vyvinuli intenzívne výskumné úsilie na optimalizáciu procesu „tavenia laserového prášku“.

Cesta k energetickej efektívnosti

Aditívne procesy umožňujú nielen nové možnosti v ľahkej konštrukcii, ale aj výrobu bionických štruktúr, ktoré ďalej zvyšujú efektivitu. Pre úspešnú kvalifikáciu novej technológie bola kľúčová úzka spolupráca medzi interdisciplinárnymi tímami. Pred implementáciou v civilnom letectve museli byť splnené vysoké štandardy týkajúce sa spoľahlivosti procesu, reprodukovateľnosti a kvality materiálu. V rámci intenzívnych výskumov bolo testovaných niekoľko tisíc vzoriek materiálu, aby sa zabezpečila kvalita a nákladová efektívnosť nových procesov. So zameraním na šetrenie zdrojov a udržateľnosť by kombinácia vrátenia titánových čipov do výrobného cyklu a neustále zdokonaľovanie metód aditívnej výroby mohla predstavovať rozhodujúci krok smerom k ekologickejšej budúcnosti leteckého priemyslu.