Ricicla i chip di titanio per la stampa 3D
Durante la fresatura, la tornitura o la rettifica di componenti in titanio, gran parte della materia prima viene smaltita sotto forma di trucioli. Nel processo di fabbricazione, i pezzi vengono portati in una forma specifica rimuovendo il materiale in eccesso sotto forma di trucioli dalle parti grezze. Le velocità di lavorazione di componenti di grandi dimensioni per la struttura dell’aeromobile, ad esempio, sono spesso superiori al 90 percento. Il progetto di ricerca Return II presso Leibniz Universität Hannover vuole cambiarlo. Questo spiega la funzione in un comunicato stampa .
Il progetto è guidato dall’Institute for Manufacturing Technology and Machine Tools (IFW), in collaborazione con quattro partner industriali specializzati delle industrie aeronautiche e del riciclaggio. L’obiettivo del progetto è sviluppare un ciclo completo di materiali per la produzione di componenti in titanio. L’attenzione si concentra sulla conversione dei chip in polvere.
Oggi i componenti in titanio sono realizzati principalmente da materiale solido. Il materiale truciolo risultante – in aviazione con una velocità di lavorazione superiore al 90 percento – di solito non viene successivamente riciclato ad alta qualità, ma viene alimentato in catene di processo meno impegnative (ad esempio come additivo nell’industria siderurgica). Il dipendente del progetto Jonas Matthies ha spiegato: “Durante il processo di taglio, i trucioli di titanio sono fortemente contaminati, tra l’altro dall’ossidazione, dal raffreddamento dei residui di lubrificante e dalle particelle degli utensili. Questi contaminanti rendono il riciclaggio dei chip significativamente più difficile. “
L’attuale catena di processo nella produzione di componenti in titanio presenta chiari deficit in termini di economia, efficienza energetica e conservazione delle risorse. I dipendenti del progetto vogliono contrastare questi deficit creando un ciclo di materiale chiuso in cui una grande parte dei chip di titanio prodotti vengono riutilizzati. Secondo gli scienziati, l’approccio di ricerca ha un notevole potenziale ecologico ed economico.
Nelle indagini fondamentali, i ricercatori dell’IFW sono già stati in grado di dimostrare che le impurità nei chip di titanio possono essere significativamente ridotte regolando in modo specifico le variabili di processo. Un rinnovato processo di fusione ha permesso di produrre materiale in titanio solido da trucioli riciclati in alta qualità per applicazioni aeronautiche.
Polvere di titanio per produzione additiva
Ora i dipendenti del progetto, che è finanziato dal Ministero federale dell’economia fino al 2023, stanno studiando se e come i risultati degli studi precedenti possano essere correlati alla produzione di polvere di titanio per la produzione additiva. L’obiettivo è quello di aggirare il processo di fusione ad alta intensità energetica e alimentare i chip direttamente a un processo di atomizzazione per produrre la polvere più fine.
“Usando i chip come materiale di input nella produzione di polvere, prevediamo una riduzione del consumo di energia e delle emissioni di CO2 fino all’80%”. dice Jonas Matthies.
Il previsto miglioramento dell’efficienza economica della produzione additiva di componenti in titanio e il previsto aumento dello spettro dei componenti comportano un ulteriore potenziale di riduzione di CO2 / energia. Rispetto alla lavorazione meccanica, la produzione additiva apre nuove possibilità in termini di costruzione leggera e strutture bioniche che aumentano l’efficienza del prodotto finale e portano quindi a ulteriori risparmi energetici.
Con una successiva analisi di componenti fabbricati in modo addizionale, i ricercatori sperano di ottenere informazioni sull’impostazione mirata delle proprietà dei componenti nell’intera catena di processo, come spiega Matthies: “Il vantaggio di una visione olistica della catena di processo risiede nella conoscenza dei vari meccanismi d’azione nelle varie fasi della produzione . Regolando queste viti di arresto, è possibile fabbricare componenti con proprietà specifiche del materiale. “
