Revolucija v gradnji letal: ostanki titana se zdaj reciklirajo za dragocene namene!

Revolucija v gradnji letal: ostanki titana se zdaj reciklirajo za dragocene namene!

Izzivi pri proizvodnji komponent iz titana niso samo tehnični, ampak tudi ekološki. Med strojno obdelavo, ki vključuje postopke, kot so rezkanje, struženje in brušenje, se znaten delež titanove surovine izgubi v obliki ostružkov. Ocenjuje se, da lahko te stopnje obdelave dosežejo do 90 odstotkov pri obdelavi velikih letalskih komponent. Vendar bi te odpadne sekance, ki se pogosto štejejo za ničvredne odpadke, lahko dali v novo, obetavno uporabo. To je cilj raziskovalnega projekta Return II na Univerzi Leibniz v Hannovru, katerega cilj je zaprt materialni cikel za komponente iz titana. Projekt vodi Inštitut za proizvodno tehnologijo in obdelovalne stroje (IFW) v sodelovanju s štirimi industrijskimi partnerji. Osrednja skrb je pretvorba čipov, ki izhajajo iz predelave, v visokokakovosten titanov prah, da bi občutno povečali učinkovitost virov in energije ter drastično zmanjšali emisije CO2.

Sedanja procesna veriga kaže jasne pomanjkljivosti v smislu ekonomske učinkovitosti in ohranjanja virov. Titanovi čipi so pogosto onesnaženi z oksidacijo, ostanki hladilnega maziva in delci orodja, zaradi česar je recikliranje veliko težje. Vendar pa so osnovne preiskave v okviru Return II pokazale, da je mogoče te kontaminacije zmanjšati s ciljno usmerjeno prilagoditvijo procesnih spremenljivk. Inovativne postopke bi lahko uporabili za proizvodnjo visokokakovostnega trdnega titanovega materiala iz recikliranih čipov, s čimer bi se izognili tradicionalnemu, energetsko intenzivnemu postopku taljenja. Namesto tega je cilj uvesti čipe neposredno v sodobne postopke proizvodnje prahu, kot so postopki atomizacije, ki bi lahko zmanjšali porabo energije in tudi emisije CO2 za do 80 odstotkov.

Strategija recikliranja in aditivna proizvodnja

Projekt Return II ima izziv razviti strategijo recikliranja letalskih komponent iz titana in si prizadeva za uporabo vsaj 70 odstotkov recikliranega materiala v proizvodnji. Ta strategija bi lahko v Nemčiji prihranila približno 87,7 GWh energije in 42 kiloton CO2. Poleg tega se preučuje prenosljivost te strategije na druge materiale, da bi dosegli dodatne prihranke okoli 16 GWh. Čistost titanovega materiala igra ključno vlogo, zlasti v letalstvu, kjer se običajno zahteva kakovost »Razred 5«. Obetavna je metoda integrirane aditivne proizvodnje, kot je selektivno lasersko taljenje (SLM). Konzorcij, ki dela na tem projektu, je sestavljen iz več raziskovalnih ustanov in podjetij, vključno z Univerzo Leibniz Hannover in DMG MORI Additive.

Drug pomemben igralec v združitvi inovativnih proizvodnih metod je Premium AEROTEC. To podjetje je že bilo pionir v 3D serijski proizvodnji kompleksnih letalskih komponent iz titana. 11. aprila 2019 je Airbus zaključil presojo industrijskih procesov in utrl pot za splošno kvalifikacijo procesov aditivnih procesov na večlaserskih sistemih. To pomeni, da je zdaj mogoče odpraviti drage vzorce v procesu, zaradi česar je proizvodnja kovinskih dodatkov stroškovno učinkovitejša in vodi k širši uporabi v letalstvu. Od leta 2013 so odgovorni prepoznali možnosti aditivne proizvodnje in se lotili intenzivnih raziskav, da bi optimizirali proces »laserskega taljenja prahu«.

Pot do energetske učinkovitosti

Aditivni procesi ne omogočajo le novih možnosti v lahki gradnji, temveč tudi proizvodnjo bioničnih struktur, ki še povečujejo učinkovitost. Tesno sodelovanje med interdisciplinarnimi ekipami je bilo ključnega pomena za uspešno kvalifikacijo nove tehnologije. Pred uvedbo v civilnem letalstvu je bilo treba izpolniti visoke standarde glede zanesljivosti procesa, ponovljivosti in kakovosti materiala. V okviru intenzivnih preiskav je bilo testiranih več tisoč vzorcev materialov, da bi zagotovili kakovost in stroškovno učinkovitost novih procesov. S poudarkom na ohranjanju virov in trajnosti bi lahko kombinacija vračanja titanovih čipov v proizvodni cikel in nenehnega izboljševanja aditivnih proizvodnih metod predstavljala odločilen korak k okolju prijaznejši prihodnosti letalske industrije.