إعادة تدوير شفرات توربينات الطائرات

تنبع قيمة إعادة تدوير شفرات توربينات الطائرات بشكل رئيسي من المواد عالية القيمة المستخدمة في تصنيعها، وليس من المعادن الثمينة التقليدية . تحتوي السبائك عالية الحرارة المستخدمة في هذه المكونات على معادن استراتيجية مثل النيكل والكوبالت والرينيوم، والتي تتمتع بإمكانيات إعادة تدوير كبيرة.

وفقًا لأبحاث السوق العالمية، بلغت قيمة المبيعات العالمية لمواد شفرات محركات الطائرات 3.264 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025، بحجم 97 ألف طن متري، ومتوسط سعر 32 ألف دولار أمريكي للطن المتري. ومع بدء تقاعد توربينات الرياح عالميًا، يتزايد حجم نفايات مواد الألياف الزجاجية المركبة الناتجة عن شفرات توربينات الرياح بشكل كبير.

ستحتاج أوروبا إلى معالجة 50 ألف طن من نفايات الألياف الزجاجية المركبة من شفرات توربينات الرياح بحلول عام 2030، في حين ستحتاج الولايات المتحدة إلى معالجة 370 ألف طن من هذه النفايات بحلول عام 2050.

عادةً ما تستخدم إعادة تدوير شفرات توربينات الطائرات تقنيات متخصصة لاستعادة الألياف المركبة، بما في ذلك التحلل الحراري، والطبقة المميعة، واستعادة المذيبات. يمكن إعادة استخدام مواد السبائك المستعادة في خطوط الإنتاج لتصنيع شفرات توربينات طائرات جديدة، مما يُشكل دورة مواد مستدامة.

محتوى المعادن الثمينة في مواد شفرات توربينات الطائرات

تعتمد مواد شفرات توربينات الطائرات بشكل أساسي على أنظمة السبائك عالية الحرارة ، حيث يكون محتوى المعادن الثمينة فيها محدودًا نسبيًا. تكمن القيمة الأساسية لهذه المواد في تركيباتها المعقدة من السبائك عالية الحرارة، وليس في المعادن الثمينة بالمعنى التقليدي.

تُنتَج هذه المواد من خلال عمليات الصهر بالتفريغ، والتصلب الاتجاهي، والطلاء. تتألف سلسلة التوريد الأولية من موردي المعادن عالية النقاء ( النيكل ، والكوبالت، والرينيوم )، والعناصر الأرضية النادرة، والمعدات المتخصصة.

تستخدم مواد شفرات توربينات الطائرات الحديثة بشكل متزايد سبائك النيكل أحادية البلورة عالية الحرارة ، وسبائك التيتانيوم ، والمركبات ذات المصفوفة الخزفية. تكمن قيمة هذه المواد بشكل رئيسي في أدائها الاستثنائي في درجات الحرارة العالية وعمليات تصنيعها.

على الرغم من أن السبائك الفائقة القائمة على الكوبالت لا تزال تُستخدم في مجالات متخصصة، إلا أن المعادن الثمينة ليست المصدر الرئيسي للقيمة في مواد شفرات توربينات الطائرات. تكمن القيمة الحقيقية في الابتكارات في علم المواد وتكنولوجيا التصنيع.

تندرج شفرات توربينات الطائرات ضمن فئة السبائك الفائقة

تُصنف شفرات توربينات الطائرات أساسًا على أنها سبائك فائقة الأداء، وتتحمل بيئات تشغيل قاسية تتجاوز 1600 درجة مئوية، مع تحملها إجهادات طرد مركزي هائلة وتآكلًا حراريًا. ونظرًا لتواجدها في أكثر مواقع المحرك سخونة وتعقيدًا في تحمل الإجهادات، تُصنف شفرات التوربينات كمكونات أساسية حرجة.

يتم تقسيم سوق شفرات توربينات الطيران العالمية حسب نوع المادة إلى سبائك فائقة أحادية البلورة، وسبائك عمودية صلبة اتجاهيًا، وسبائك مصبوبة متساوية المحاور، وسبائك مطروقة، وسبائك قائمة على مركبات بين معدنية.

بفضل الابتكار المستمر في البحث والتطوير، ازدادت قدرة هذه الشفرات المصنوعة من السبائك عالية الحرارة على تحمل درجات الحرارة العالية من حوالي 750 درجة مئوية في أربعينيات القرن الماضي إلى حوالي 1700 درجة مئوية في تسعينياته. ويعود هذا التقدم الكبير إلى التطوير المشترك لسبائك الشفرات، وعمليات الصب، وتصميم الشفرات وتصنيعها، بالإضافة إلى طلاء الأسطح.

في ظل سعي صناعة الطيران الدؤوب لتحقيق نسب دفع إلى وزن أعلى، تواجه سبائك النيكل الفائقة التقليدية، المصبوبة والمطروقة ، صعوبة في تلبية متطلبات درجات الحرارة والأداء المتزايدة الصرامة. ونتيجةً لذلك، ظهرت مواد جديدة تتميز بخصائص فائقة في درجات الحرارة العالية، مثل السبائك المُصلبة اتجاهيًا والسبائك أحادية البلورة.

ما هي العلامات التجارية والمصنعين لشفرات توربينات الطائرات؟

تهيمن على سوق شفرات توربينات الطيران والفضاء العالمي العديد من الشركات المصنعة المتخصصة، مما يشكل منظومة سلسلة توريد عالية التخصص. ومن بين الشركات المنافسة الرئيسية شركات عالمية عملاقة مثل GE، وSafran، وCollins Aerospace، وRaytheon Technologies، وGKN Aerospace.

لنأخذ شركة رولز رويس البريطانية مثالاً. بصفتها واحدة من أكبر ثلاث شركات مصنعة لمحركات الطائرات في العالم، تتميز إدارة سلسلة التوريد لديها بصرامة استثنائية. قبل عام ٢٠١٤، لم يسبق لشركات محركات الطائرات العملاقة الثلاث الكبرى أن حصلت على مكونات دوارة من السبائك الفائقة من الصين أو آسيا. تغير هذا الوضع عندما فازت شركة ووشي توربين بليد بمناقصة لمشروع رولز رويس لتشكيل أقراص التوربينات منخفضة الضغط من السبائك الفائقة، وحصلت على عقد لمدة عشر سنوات.

من أبرز الشركات الرائدة في صناعة شفرات توربينات الغاز: ساندفيك كورومانت، وستورك، وميتسوبيشي للصناعات الثقيلة، وسيمنز. وتوفر هذه الشركات أنواعًا مختلفة من الشفرات، بما في ذلك الشفرات المتحركة والثابتة، لخدمة قطاعات صناعية متعددة، مثل صناعة الطيران، وتوليد الطاقة، والسيارات.

بفضل الابتكار المستمر ومراقبة الجودة الصارمة، يُدمج هؤلاء المصنّعون معادن ثمينة مثل البلاتين والإيريديوم في منتجاتهم لضمان تشغيل مستقر لشفرات التوربينات في ظل الظروف القاسية. وتحظى هذه المكونات بإقبال كبير من شركات إعادة تدوير المعادن الثمينة