- เทคโนโลยีการบำบัดความร้อนรูปแบบใหม่ช่วยให้ใบพัดเครื่องยนต์เจ็ทเก่าใช้ซ้ำได้ถึง 5,000 เที่ยวบิน
- เทคโนโลยีนี้ใช้ก๊าซแรงดันสูงและความร้อนในการซ่อมแซมความเสียหายเล็กน้อยภายในใบพัด
- ทีมวิจัยหวังที่จะยืดอายุการใช้งานของใบพัดและลดความต้องการในการผลิตใหม่
- โครงการนี้มีชื่อว่า Second_Life ร่วมมือกับหลายหน่วยงานการบินในเยอรมนี
นักวิทยาศาสตร์เยอรมันได้คิดค้นเทคโนโลยีการบำบัดความร้อนรูปแบบใหม่ ซึ่งมีแนวโน้มที่จะมอบชีวิตใหม่ให้กับใบพัดเครื่องยนต์เจ็ทเก่า ลดความต้องการในการเปลี่ยนที่มีค่าใช้จ่ายสูง และประหยัดวัตถุดิบที่สำคัญ วิธีการนี้ถูกเสนอโดยนักวิจัยจาก Ruhr University โดยใช้ก๊าซแรงดันสูงและความร้อนในการซ่อมแซมความเสียหายเล็กน้อยภายในใบพัดเครื่องยนต์กังหันเจ็ท รายงานระบุว่า เทคโนโลยีนี้สามารถฟื้นฟูใบพัดให้กลับสู่สภาพเดิมได้หลังจากผ่านการใช้งาน 5,000 เที่ยวบิน ตามคำกล่าวของทีมวิจัย เทคโนโลยีใหม่ทำให้ใบพัดยังคงสามารถใช้งานได้แม้จะเผชิญกับแรงกดดันทางกลและอุณหภูมิสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส
โครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการที่ชื่อว่า Second_Life ซึ่งมีระยะเวลา 3 ปี โดยจะเริ่มต้นในเดือนสิงหาคม ปี 2026 และร่วมมือกับ German Aerospace Center (DLR), Lufthansa Technik, Aalberts Surface Technologies และ Otto Fuchs
ความท้าทายสุดขีดของใบพัดเครื่องยนต์เจ็ท
ใบพัดเครื่องยนต์เจ็ทถูกออกแบบมาเพื่อต้านทานอุณหภูมิสุดขีด ซึ่งบางครั้งอาจเกิน 1,500 องศาเซลเซียส หรือแม้กระทั่งเกินจุดหลอมเหลวของวัสดุเอง ใบพัดเหล่านี้สามารถทนต่อความเร็วรอบสูงถึง 16,000 RPM และแรงเหวี่ยงขนาดใหญ่ โดยทั่วไปทำจากซูเปอร์อัลลอยนิกเกิลแบบผลึกเดี่ยว โครงสร้างของอะตอมจะสร้างโครงสร้างผลึกที่ต่อเนื่อง ไม่มีขอบผลึก ซึ่งอาจทำให้วัสดุอ่อนแอลงในอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตาม แม้แต่วัสดุเหล่านี้ก็ยังเสื่อมสภาพตามเวลา สภาวะสุดขีดจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในของใบพัด และทำให้เกิดรูเล็กๆ ภายในที่ทำให้ความแข็งแรงลดลง
ใบพัดกังหันในระยะที่หนึ่งมักจะถูกเปลี่ยนหลังจากประมาณ 5,000 เที่ยวบิน ซึ่งเทียบเท่ากับระยะเวลาการให้บริการประมาณ 3 ถึง 6 ปี "ในระหว่างการทำงานของกังหัน ใบพัดจะได้รับความเครียดจากการดึงที่เกิดจากแรงเหวี่ยงในอุณหภูมิสูง และได้รับความเสียหายจากสิ่งที่เรียกว่า 'การเมื่อยล้าจากการไหล' " ดร. Sebastian Weber นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยกล่าว
การใช้เทคโนโลยีการบำบัดความร้อนแบบเทียบเท่า
เพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้นำวิธีการที่เรียกว่า Hot Isostatic Pressing (HIP) มาใช้ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการให้ความร้อนกับชิ้นส่วนที่เสียหายภายใต้แรงดันก๊าซที่สม่ำเสมอ จากนั้นจึงทำการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว ซึ่งอาจทำให้รูเล็กๆ ปิดลง และฟื้นฟูโครงสร้างเดิมของวัสดุโดยไม่ทำลายคุณสมบัติผลึกเดี่ยว "การฟื้นฟูโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติทางกลจะเกิดขึ้นผ่านการบำบัดความร้อนแบบเทียบเท่า หรือที่เรียกว่า HIP" ดร. Louis Becker นักวิจัยอีกคนที่เข้าร่วมในโครงการกล่าวเสริม
เพื่อทดสอบเทคโนโลยีนี้ ทีมวิจัยจะทำการจำลองความเสียหายของใบพัดในสภาพแวดล้อมจริงที่ German Aerospace Center พวกเขาจะทำให้ตัวอย่างสัมผัสกับอุณหภูมิสูงและแรงเครียดทางกล เพื่อกระตุ้นความเสียหายจากการเมื่อยล้าควบคุม จากนั้น ตัวอย่างเหล่านี้จะได้รับการบำบัดด้วย Hot Isostatic Pressing ที่ Ruhr University โดยนักวิจัยจะกำหนดเงื่อนไขการบำบัดที่ดีที่สุดและตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจุลภาคของวัสดุ การทดสอบทางกลในภายหลังจะประเมินว่าการบำบัดนี้สามารถฟื้นฟูคุณสมบัติเดิมของใบพัดได้หรือไม่ เป้าหมายสุดท้ายของทีมวิจัยคือการพิสูจน์ว่าใบพัดกังหันที่เสียหายสามารถนำกลับมาใช้งานได้อย่างปลอดภัยหลังจากการบำบัดและการเคลือบใหม่
เทคโนโลยีนี้มีแนวโน้มที่จะลดความต้องการในการผลิตใบพัดกังหันใหม่ "โดยการยืดอายุการใช้งานของใบพัด เราสามารถลดความต้องการในการผลิตชิ้นส่วนใหม่และการใช้พลังงานและวัตถุดิบที่เกี่ยวข้อง" Weber สรุปในข่าวประชาสัมพันธ์
รายการ สเปค อุณหภูมิสูงสุด 1,500 องศาเซลเซียส ความเร็วรอบใบพัด 16,000 RPM อายุการใช้งาน 5,000 เที่ยวบิน
ผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากเทคโนโลยีใหม่ต่ออุตสาหกรรมการบิน
เทคโนโลยีใหม่ไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของใบพัดเครื่องยนต์เจ็ท แต่ยังช่วยลดความต้องการวัสดุใหม่ในอุตสาหกรรมการบิน ด้วยการเพิ่มความตระหนักด้านสิ่งแวดล้อม การลดการใช้วัตถุดิบและพลังงานจึงมีความสำคัญมากขึ้น ผ่านเทคโนโลยีนี้ สายการบินสามารถลดต้นทุนการบำรุงรักษาและผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้โดยไม่กระทบต่อความปลอดภัย นอกจากนี้ วิธีการนวัตกรรมนี้ยังอาจกระตุ้นให้ภาคอุตสาหกรรมอื่นๆ สำรวจเทคโนโลยีการซ่อมแซมที่คล้ายคลึงกัน เพื่อส่งเสริมการใช้ทรัพยากรอย่างยั่งยืน