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Neuer Titan-Herstellungsprozess könnte zu leichteren Flugzeugen führen
Ein neues Verfahren zur Herstellung von Titan – ein Metall, das zunehmend in Flugzeugen eingesetzt wird, um Gewicht und Treibstoffverbrauch zu reduzieren – ist deutlich günstiger und weniger energieintensiv als herkömmliche Verfahren. Die Technik könnte dazu führen, dass Titan verwendet wird, um das Gewicht von Autos zu reduzieren und Autoherstellern dabei zu helfen, strengere Vorschriften zur Kraftstoffeinsparung einzuhalten.
Die Herstellung von Titan erfordert normalerweise eine erhebliche Menge an Energie. Das herkömmliche Verfahren, das als Kroll-Verfahren bezeichnet wird, umfasst mehrere Schritte, die sehr hohe Temperaturen erfordern. Das neue Verfahren, entwickelt von SRI International , benötigt weniger Schritte, verbraucht weniger Energie und produziert Titanpulver statt Barren. Das Pulver kann gepresst und zu etwas verschmolzen werden, das der Form des Endprodukts sehr nahe kommt, wodurch der Bearbeitungsaufwand reduziert wird.
Das Verfahren von SRI verwendet Plasmabögen, um Reaktionen zwischen Wasserstoffmolekülen und Titanchlorid, einer aus Titanerz hergestellten Chemikalie, zu erleichtern. Lichtbögen knacken wie Blitze den Wasserstoff und erzeugen atomaren Wasserstoff, der leicht reagieren kann, sagt Barbara Heydorn, Senior Director des Energy Center am SRI. Die Reaktionen erzeugen Titandampf, der sich schnell verfestigt und Titanpulver bildet.
CO2-Emissionsgrenzwerte in Europa haben zu einer verstärkten Verwendung von Titan in Flugzeugen geführt. Die Möglichkeit, dass ähnliche Vorschriften in den Vereinigten Staaten eingeführt werden, und Bedenken hinsichtlich volatiler Kraftstoffpreise fördern ebenfalls die Verwendung von Titan in Flugzeugen. Das leichte, korrosionsbeständige Material ist ideal für bestimmte Motorteile, einschließlich Lüfterflügel. Es dient auch als kritisches Strukturmaterial in neueren Flugzeugen, die Kohlenstoff-Verbundwerkstoffe verwenden, da das Aluminium, das normalerweise in Flugzeugstrukturen verwendet wird, nicht mit Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen kompatibel ist (siehe Additive Fertigung verändert die Luftfahrt ).
SRI hat bisher eine kleine Version des Verfahrens zur Herstellung von reinem Titan demonstriert. Es arbeitet derzeit an einem zweistufigen Prozess, um die Erträge zu verbessern und die Kosten zu senken, bevor versucht wird, es zu vergrößern.
SRI könnte vor großen Herausforderungen stehen, um das neue Verfahren auf den Markt zu bringen. Die Einführung eines neuen Metallprozesses sei besonders schwierig, sagt er Donald Sadoway , Professor für Materialchemie am MIT. Große Investitionen sind erforderlich, um kosteneffiziente Verarbeitungsanlagen zu bauen, sagt er, und es kann schwierig sein, Finanzmittel für neue Technologien zu bekommen, weil sie dem weit verbreiteten Glauben gegenüberstehen, dass die Metallindustrie ausgereift ist und die optimalen Prozesse entdeckt wurden.