Революция в переработке металлов: SDU исследует 3D-печать без химической очистки

Главное

• Университет Южной Дании (SDU) получил престижный грант Independent Research Fund Denmark на проверку гипотезы: можно ли перерабатывать загрязненные смазками металлические отходы сразу в порошок для 3D-печати, минуя дорогую химическую очистку.
• Если проект подтвердит свою состоятельность, переработка «грязных порошков» станет дешевле и экологичнее, что кардинально повысит привлекательность замкнутого цикла (циклической экономики) для промышленности.
• Впервые в рамках одного исследования соединяются материаловедение, 3D-печать и искусственный интеллект — алгоритмы машинного обучения будут прогнозировать дефекты в деталях из вторичного сырья.

Европа импортирует критически важные металлы, одновременно оплачивая вывоз миллионов тонн металлической стружки и обрезков с собственных заводов. Разрыв в этой экономической логике пытается устранить доцент Университета Южной Дании (SDU) Мохаммад Малекан. Его группа получила грант Sapere Aude Research Leader grant от Independent Research Fund Denmark — эту программу датское государство использует для поддержки «высокорисковых, но многообещающих» научных проектов.

Цель проекта — доказать, что металлический порошок для аддитивного производства можно получать напрямую из промышленных отходов (прежде всего из стружки от CNC-обработки), не тратя ресурсы на агрессивную химическую очистку. «Европа ограничена в доступе к сырью, но одновременно генерирует огромные объёмы металлических отходов. Мы должны научиться видеть в отходах ресурс, — говорит Мохаммад Малекан. — Если нам удастся повторно использовать материалы, которые уже находятся внутри промышленных цепочек, мы сократим отходы и снизим зависимость от импорта».

Традиционная переработка металлолома требует интенсивной очистки, поскольку на деталях и стружке остаются масла и технологические смазки. Команда SDU намерена проверить, способны ли эти примеси («грязные порошки») влиять на качество напечатанных деталей — и можно ли игнорировать часть загрязнений. «Что делает этот проект уникальным, так это сама постановка вопроса: можно ли обойтись без предварительной очистки большими объёмами химикатов. Если да, процесс станет проще, дешевле и экологичнее», — поясняет Малекан.

Мужчина демонстрирует металлические детали, напечатанные на 3D-принтере.

Проект объединяет материаловедение, численное моделирование и искусственный интеллект. Машинное обучение будет анализировать, как примеси в исходном сырье влияют на готовые детали, и предсказывать возможные дефекты — это должно сделать переработку металлических отходов для 3D печати практичной для широкого промышленного внедрения. Грант Sapere Aude позволит сформировать полноценную исследовательскую группу: финансирование покрывает позиции постдока, аспиранта и научного ассистента.

Параллельно с академическим поиском коммерческий сектор уже демонстрирует, что переход от металлического порошка из первичного сырья к вторичному — вопрос масштаба и экономики. 6K Additive использует платформу UniMelt (микроволновая плазменная технология) для переработки обточки и стружки в готовые порошки. Компания заключила долгосрочное соглашение с Siemens Energy на рециклинг отработанного порошка из никелевого суперсплава — материала, который обычно уходит в низкоприбыльные потоки переработки. Министерство обороны США выделило на расширение мощностей 6K грант в $23,4 млн, прямо мотивируя это соображениями национальной безопасности и сокращением зависимости от зарубежных поставок.

Другой игрок, Continuum Powders, привлёк $36 млн на масштабирование производства порошков из 100% переработанных материалов. Компания позиционирует себя как недостающее звено в циклической металлургии. Однако ни одно из коммерческих решений не устраняет этап очистки полностью — именно в этом состоит технологическая «дыра», которую призван закрыть проект SDU.

Главное из статьи

Можно ли использовать загрязненные металлические отходы для 3D-печати без химической очистки? Это центральная гипотеза проекта Мохаммада Малекана. Исследователи проверяют, допустимо ли игнорировать масла и смазки, присутствующие на CNC-стружке, и как эти примеси повлияют на свойства напечатанных деталей. Если ответ положительный, химическая очистка станет опциональным, а не обязательным этапом.

Какие преимущества дает переработка металлической стружки в порошок для аддитивного производства? Двойной выигрыш: снижение объёмов промышленных отходов (за которые компании платят за вывоз) и уменьшение импортной зависимости ЕС по критическим металлам. В условиях роста цен и геополитических рисков локализованные цепочки поставок порошка из собственной стружки становятся вопросом экономической устойчивости.

Какие технологии уже существуют для переработки металлолома в порошок? Платформа UniMelt от 6K Additive и процесс Continuum Powders переводят стружку в качественный порошок для 3D-печати. Обе технологии работают на коммерческой основе: 6K Additive заключил контракт с Siemens Energy и получил инвестиции от Министерства обороны США. Однако они по-прежнему включают стадию очистки — либо механическую, либо термическую.

Как искусственный интеллект поможет в исследовании переработки металлов? Машинное обучение станет аналитическим ядром проекта SDU. Алгоритмы будут предсказывать появление дефектов в готовых деталях в зависимости от состава примесей. Это позволит определить допустимые уровни загрязнений и снизить риски при переходе к промышленному использованию «грязных» порошков.

Проект находится на стыке чистой науки и прикладной промышленной задачи. Если гипотеза подтвердится, европейская металлообработка получит метод переработки, радикально отличающийся от текущих процессов по стоимости и экологичности. Мохаммад Малекан формулирует это прямо: «Многие компании уже активно работают над устойчивым развитием. Если мы разработаем решения, превращающие отходы в ценный ресурс, эффект выйдет далеко за пределы лаборатории».

Источник: 3dprintingindustry.com