Bei der spanenden Fertigung von Titanbauteilen wird ein Großteil des Rohstoffs in Form von Spänen entsorgt. Die Zerspanraten für große Bauteile für die Flugzeugstruktur liegen beispielsweise oftmals bei über 90 Prozent. Dies will das Forschungsprojekt Return II der Universität Hannover ändern. Die Federführung liegt beim Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) – in Kooperation mit vier Industriepartnern aus Flugzeugbau und Recycling-Industrie.
Beim Bearbeiten von Titan fallen immens viele Späne an
Titanbauteile werden heute vorwiegend spanend aus Vollmaterial hergestellt. Das anfallende Spanmaterial – in der Luftfahrt mit einer Zerspanrate von über 90 Prozent – wird im Anschluss üblicherweise nicht hochwertig recycelt, sondern weniger anspruchsvollen Prozessketten, zum Beispiel als Zuschlagsstoff in der Stahlindustrie, zugeführt. Projektmitarbeiter Jonas Matthies sagt: „Beim Zerspanprozess werden die Titanspäne stark verunreinigt, unter anderem durch Oxidation, Kühlschmierstoffrückstände und Werkzeugpartikel. Diese Verunreinigungen erschweren das Recycling der Späne maßgeblich.“
In Grundlagenuntersuchungen haben die Forscher des IFW bereits zeigen können, dass durch gezieltes Einstellen der Prozessgrößen die Verunreinigungen in den Titanspänen deutlich reduziert werden. Durch einen erneuten Einschmelzprozess konnte so Titanvollmaterial aus recycelten Spänen in hoher Qualität für Luftfahrt-Anwendungen hergestellt werden.
Titan-Späne nach dem Bearbeiten direkt in Pulver umwandeln
Jetzt untersuchen die Mitarbeiter des vom Bundeswirtschaftsministerium bis 2023 geförderten Projekts, ob und in welcher Weise sich die Ergebnisse aus den bisherigen Untersuchungen auf die Herstellung von Titanpulver für die additive Fertigung beziehen lassen. Dabei soll versucht werden, den energieintensiven Einschmelzprozess zu umgehen und die Späne direkt einem Verdüsungsverfahren zuzuführen, mit dem feinstes Pulver hergestellt werden soll. Matthies: „Durch eine Verwendung von Spänen als Eingangsmaterial in der Pulverherstellung erwarten wir eine Reduktion des Energieaufwandes und des CO2-Ausstoßes um bis zu 80 Prozent.“
Die additive Fertigung eröffnet im Vergleich zur spanenden Bearbeitung neue Möglichkeiten hinsichtlich des Leichtbaus und bionischer Strukturen. Die Forscher versprechen sich von der Analyse additiv hergestellter Bauteile Informationen über das gezielte Einstellen von Bauteileigenschaften in der übergreifenden Prozesskette.
Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen
An der Universität 2
30823 Garbsen
Tel.: +49 (0)511- 762 – 18294
Website: www.ifw.uni-hannover.de
