INVENT партнерится с SUSTAINair для продвижения циркулярности авиации

Проект Horizon 2020 SUSTAINair, сотрудничество 11 европейских исследовательских организаций и промышленных партнеров, был недавно запущен в январе 2021 года для исследования и разработки решений для достижения циркулярной авиационной экономики. Это включает увеличение ресурсной эффективности и производительности авиации при сокращении отходов и материальных затрат на протяжении всего жизненного цикла авиации. Партнеры консорциума отмечают, что несмотря на погружение авиационного сектора в неопределенность, усиление зеленого перехода послепандемийной авиационной отрасли остается стратегической целью правительств, предоставляя путь к восстановлению.

Более конкретно, ЕС-финансируемое исследование нацелено сделать всю экосистему авиационной цепочки поставок более зеленой в соответствии с Планом действий по циркулярной экономике, устанавливая новые стандарты для аэрокосмического производства и обеспечивая увеличение межсекторных синергий. Проект SUSTAINair ожидает предоставить авиационному сектору взлетно-посадочную полосу к более стоимоэффективной, низкоуглеродной экономике, сталкиваясь с увеличением потребления ресурсов, отходов и выбросов. Он был одобрен инициативой Future Sky исследовательского объединения Европейских исследовательских учреждений в аэронавтике (EREA).

Координируемый Юргеном Ройтером, инженером-исследователем Центра низкоэмиссионного транспорта в Австрийском институте технологий AIT-LKR (Зейберсдорф), крупнейшей исследовательской и технологической организацией Австрии, проект должен охватывать период 3,5 лет с бюджетом 5 млн евро.

Ройтер подчеркивает дополнительную функцию каждого партнера проекта в рамках определенного этапа циркулярной экономики жизненного цикла авиации. «SUSTAINair адресует все фазы цепочки создания стоимости авиационного компонента от циркулярного дизайна к производству, обслуживанию и ремонту, к сборке и рециклингу, и будет превосходить через комбинированную компетенцию и экспертизу своих партнеров проекта», — говорит он.

Ройтер добавляет, что материаловые инновации в высокорегулируемом авиационном секторе должны быть сертифицированы для полета. Из-за этого SUSTAINair ищет совет у Европейского агентства по безопасности авиации (EASA, Кёльн, Германия), который будет возглавляться старшим координатором исследований EASA, Вилли Сиглом.

«Вклад EASA должен сократить время выхода на рынок новых инновационных продуктов и бизнес-моделей и обеспечить высокий уровень безопасности, безопасности и экологической защиты. EASA поэтому поддерживает выбранные исследовательские проекты, такие как SUSTAINair, в консультативной роли касательно аспектов сертификации, регулирования и оценки безопасности», — говорит Сигль.

Специалист по композитным волокнам присоединяется к проекту

Специалист по композитным волокнам INVENT GmbH (Брауншвейг, Германия) также присоединился к проекту SUSTAINair. С 1996 года INVENT GmbH разрабатывает и производит высокоточные структурные компоненты как сертифицированная компания EN 9100 и Nadcap, от начальной идеи до серийного производства. Этот технологический ноу-хау и производственные объекты будут использованы и дальше развиты внутри проекта для достижения стоимоэффективных подходов циркулярной экономики для композитных волокон.

Кроме того, сильная связь INVENT с высокотехнологичным аэронавтическим сектором позволяет компании способствовать ряду высоковлиятельных активностей внутри проекта. Разработка переменных форм крыльев (морфинг), интеграционные технологии для сенсорных технологий и новые техники повторного использования производственных отходов — лишь некоторые. INVENT играет ключевую роль в координации и производстве компонентов для демонстрации технологий, разработанных в SUSTAINair. Базовые соединения, дизайн интерфейсов и металлургические технологии производства будут перенесены на более сложные демонстраторы соединений, которые будут включать интеграцию сенсоров для структурного мониторинга здоровья (SHM) и будут произведены, протестированы и оценены для валидации достижений целей проекта.

«Проект SUSTAINair выбирает очень голистический подход к концепции циркулярной экономики, адаптируя его к аэронавтическому контексту. Это делает это захватывающим проектом для участия и дает ему потенциал для реального и долговременного воздействия, не только для окружающей среды и отрасли, но также в отношении политик стандартизации», — резюмирует Марк Жулиан, менеджер проекта SUSTAINair в INVENT.

Посадка buy-to-fly коэффициента

Циркулярная экономика — подход к наилучшему использованию ресурсов, держа их в использовании как можно дольше, тем самым увеличивая их общую стоимость на протяжении их жизненного цикла. Аэрокосмический спрос на высококачественный материал обычно сопровождается большими объемами отходов во время производственного процесса. Это применимо к обоим металлическим сплавам и композитам.

Новые ап- и рециклинговые методы, разработанные внутри SUSTAINair для металлических и композитных авиационных материалов, якобы способствуют значительному снижению отходов, возникающих во время производственных и конца жизни (EOL) процессов. Апциклинг решения будут разработаны для углеродных и стекловолокнистых термореактивных материалов, а также высокопроизводительных термопластиковых композитов.

Координатор SUSTAINair Ройтер добавляет, что проект нацелен развивать близкие к чистовой форме компоненты (произведенные максимально близко к размеру и форме готового продукта) для авиационной отрасли для снижения buy-to-fly коэффициента близко к единице, что императивно, если больше материала используется вдоль цепочки, чем выбрасывается. Это достигается использованием недавно изобретенных нано-эвтектических алюминиевых сплавов в AIT-LKR в комбинации с передовыми технологиями литья под высоким давлением. «Такая обработка известна в автомобильной отрасли как "быстрая и эффективная". Адаптированная техника и материалы SUSTAINair сделают производство аэрокосмических компонентов "быстрым, эффективным и чистым"», — говорит Ройтер.

Новые аэрокосмические структуры для снижения веса, CO₂ выбросов

Новые металлические сплавы и композитные материалы, такие как углеродно-волокнисто-усиленные полимеры (CFRP), используются для снижения массы и увеличения аэродинамической эффективности, улучшая расход топлива во время полетных операций и поэтому снижая выбросы. Незначительные изменения в материалах или в авиационной структуре могут иметь мажорные результаты, когда речь идет о расходе топлива.

С этим в виду, партнеры консорциума SUSTAINair ожидают разработать не только новые материалы для гибкого крыла, но также техники для интеграции сенсоров в материал, используемый в таких авиационных компонентах. Например, мониторинг реального времени данных позволяет операторам корректировать полетный путь самолета, результатом чего является более низкий расход топлива, в то время как увеличивается безопасность и надежность аэроструктур, а также снижаются затраты на обслуживание.

Такая комбинация металла и композитных материалов не приходит без технологических вызовов к соединению и ремонтным операциям, однако, а также для циркулярных подходов в EOL процессе. «Что уникально в SUSTAINair, так это то, что дизайн-процесс будет сформирован для разрешения инновационных техник вдоль цепочки создания стоимости, которые дадут материалу более долгую жизнь с большей стоимостью, учитывая EOL разборку и апциклинг», — говорит Кьяра Бизаньи, профессор аэрокосмических структур и AIAA Fellow, в TU Delft, Нидерланды.

Робот разборки для повышения перерабатываемости

Самолеты состоят из множества деталей из различных материалов, которые нужно соединять. В настоящее время соединение выполняется с использованием заклепок, которые трудно удалить. Это делает разделение и эффективную переработку авиационных компонентов сложными и затратными до точки неэкономической целесообразности. Заклепки также делают самолеты тяжелее, негативно влияя на расход топлива. Особая экспертиза партнеров проекта в сварке и других технологиях соединения может в конечном счете устранить необходимость в заклепках. Согласно партнерам проекта, эта инновация не может быть принята без изменений в текущих стандартах, данных авиационными властями такими как EASA.

Внедряя технологию Индустрии 4.0 в обработку EOL авиации, проект SUSTAINair также разработает головку робота, которая автоматически обнаруживает и удаляет заклепки, обеспечивая разделение сплавов и поэтому более высокую стоимость переработанного авиационного материала. «Для поддержки соединения и удаления активностей, INVENT разработала новую технологию для реализации безущербного разделения клеено-соединенных композитных компонентов. SUSTAINair дает нам возможность дальше развивать это», — добавляет Иеспер де Вит, менеджер проекта SUSTAINair в INVENT.

На Flightpath 2050

Партнеры проекта находятся на передовой циркулярной авиации, преследуя цели, установленные ЕС Green Deal и Flightpath 2050. Технологические инновации, принесенные переходом к циркулярной экономике, могут быть видны как путь для решения экономических эффектов пандемии COVID-19 в отраслях вдоль всей авиационной цепочки поставок компонентов.

Партнеры проекта: AIT-LKR Leichtmetallkompetenzzentrum Ranshofen GmbH (Австрия), Netherlands Aerospace Centre – NLR (Нидерланды), Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. – DLR (Германия), JOANNEUM RESEARCH (Австрия), Johannes Kepler University Linz (Австрия), Delft University of Technology (Нидерланды), AEROCIRCULAR (Бельгия), INOCON Technologie GmbH (Австрия), INVENT GmbH (Германия), Dutch Thermoplastic Components B.V. (Нидерланды), RTDS Association (Австрия)

Этот проект SUSTAINair получил финансирование от программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 под соглашением о гранте 101006952.