การรีไซเคิลใบพัดเครื่องบิน

มูลค่าการรีไซเคิลของใบพัดเครื่องบินส่วนใหญ่มาจากวัสดุมูลค่าสูงที่ใช้ในการผลิต มากกว่าโลหะมีค่า แบบดั้งเดิม โลหะผสมที่ทนความร้อนสูงที่ใช้ในส่วนประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยโลหะสำคัญ เช่น นิกเกิล โคบอลต์ และรีเนียม ซึ่งมีศักยภาพในการรีไซเคิลสูง

จากการวิจัยตลาดโลก พบว่ามูลค่าการขายวัสดุใบพัดสำหรับเครื่องยนต์อากาศยานทั่วโลกสูงถึง 3.264 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี พ.ศ. 2568 โดยมีปริมาณ 97,000 เมตริกตัน และราคาเฉลี่ยอยู่ที่ 32,000 ดอลลาร์สหรัฐต่อเมตริกตัน เมื่อกังหันลมทั่วโลกเริ่มถูกปลดระวาง ปริมาณวัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์กลาสที่เหลือจากใบพัดกังหันลมจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก

ยุโรปจะต้องประมวลผลขยะคอมโพสิตไฟเบอร์กลาสของใบพัดกังหันลมจำนวน 50,000 ตันภายในปี 2030 ในขณะที่สหรัฐอเมริกาจะต้องประมวลผลขยะดังกล่าวจำนวน 370,000 ตันภายในปี 2050

การรีไซเคิลใบพัดเครื่องบินโดยทั่วไปจะใช้เทคโนโลยีการกู้คืนคอมโพสิตเส้นใยแบบพิเศษ ซึ่งรวมถึงวิธีการไพโรไลซิส ฟลูอิไดซ์เบด และการกู้คืนตัวทำละลาย วัสดุโลหะผสมที่กู้คืนสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในสายการผลิตเพื่อผลิตใบพัดเครื่องบินใหม่ ซึ่งก่อให้เกิดวงจรวัสดุที่ยั่งยืน

ปริมาณโลหะมีค่าในวัสดุใบพัดเครื่องบิน

วัสดุใบพัดเครื่องบินส่วนใหญ่ใช้ ระบบ โลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูงซึ่งในความเป็นจริงแล้วมีปริมาณโลหะมีค่าค่อนข้างจำกัด คุณค่าหลักของวัสดุเหล่านี้อยู่ที่สูตรโลหะผสมที่ทนอุณหภูมิสูงที่ซับซ้อน ไม่ใช่โลหะมีค่าในความหมายดั้งเดิม

วัสดุเหล่านี้ผลิตขึ้นโดยกระบวนการหลอมสูญญากาศ การแข็งตัวแบบทิศทางเดียว และการเคลือบ ห่วงโซ่อุปทานต้นน้ำประกอบด้วยซัพพลายเออร์โลหะบริสุทธิ์สูง ( นิกเกิลโคบอลต์รีเนียม ) ธาตุหายาก และอุปกรณ์เฉพาะทาง

วัสดุใบพัดเครื่องบินสมัยใหม่มีการใช้โลหะผสมนิกเกิลผลึกเดี่ยวที่ทนอุณหภูมิสูงโลหะผสมไทเทเนียมและคอมโพสิตเมทริกซ์เซรามิกมากขึ้น คุณค่าของวัสดุเหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ที่ประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูงและกระบวนการผลิตอันเป็นเลิศ

แม้ว่าซูเปอร์อัลลอยที่มีโคบอลต์เป็นส่วนประกอบหลักจะยังคงถูกนำไปใช้งานในสาขาเฉพาะทาง แต่โลหะมีค่าก็ไม่ใช่แหล่งที่มาหลักของมูลค่าในวัสดุใบพัดเครื่องบิน คุณค่าที่แท้จริงอยู่ที่นวัตกรรมด้านวัสดุศาสตร์และเทคโนโลยีการผลิต

ใบพัดเครื่องบินจัดอยู่ในประเภทซูเปอร์อัลลอยด์

ใบพัดกังหันของเครื่องบินจัดอยู่ในกลุ่มซูเปอร์อัลลอยด์สมรรถนะสูง ทนทานต่อสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงเกิน 1,600°C ขณะเดียวกันก็ทนต่อแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางและการกัดกร่อนจากความร้อนได้สูง ใบพัดกังหันซึ่งอยู่ในตำแหน่งที่ร้อนที่สุด ซับซ้อนที่สุด และรุนแรงที่สุดของเครื่องยนต์ จึงถูกจัดเป็นส่วนประกอบสำคัญหลัก

ตลาดใบพัดกังหันในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศทั่วโลกแบ่งตามประเภทวัสดุออกเป็นซูเปอร์อัลลอยด์ผลึกเดี่ยว อัลลอยด์คอลัมน์แข็งตัวทิศทาง อัลลอยด์หล่อแกนเท่ากัน อัลลอยด์ดัด และอัลลอยด์สารประกอบอินเตอร์เมทัลลิก

ด้วยนวัตกรรมการวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ความทนต่ออุณหภูมิของใบมีดโลหะผสมอุณหภูมิสูงเหล่านี้ได้เพิ่มขึ้นจากประมาณ 750°C ในช่วงทศวรรษ 1940 เป็นประมาณ 1700°C ในช่วงทศวรรษ 1990 ความก้าวหน้าครั้งสำคัญนี้เกิดจากการพัฒนาโลหะผสมของใบมีด กระบวนการหล่อ การออกแบบและการตัดเฉือนใบมีด รวมถึงการเคลือบผิว

ด้วยแรงผลักดันจากอุตสาหกรรมการบินที่มุ่งมั่นพัฒนาอัตราส่วนแรงขับต่อน้ำหนักให้สูงขึ้นอย่างต่อเนื่องซูเปอร์อัลลอยแบบหล่อและแบบรีดขึ้นรูป แบบดั้งเดิม จึงประสบปัญหาในการตอบสนองต่อความต้องการด้านอุณหภูมิและประสิทธิภาพที่เข้มงวดมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยเหตุนี้ วัสดุใหม่ๆ ที่มีคุณสมบัติทนต่ออุณหภูมิสูงที่เหนือกว่า เช่น โลหะผสมแบบหล่อแข็งทิศทางเดียว และโลหะผสมผลึกเดี่ยว จึงถือกำเนิดขึ้น

ใบพัดเครื่องบินมียี่ห้อและผู้ผลิตอะไรบ้าง?

ตลาดใบพัดกังหันสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศทั่วโลกถูกครอบงำโดยผู้ผลิตเฉพาะทางหลายราย ก่อให้เกิดระบบห่วงโซ่อุปทานที่มีความเชี่ยวชาญสูง บริษัทหลักที่มีการแข่งขันสูง ได้แก่ บริษัทยักษ์ใหญ่ระดับโลก เช่น GE, Safran, Collins Aerospace, Raytheon Technologies และ GKN Aerospace

ยกตัวอย่างเช่น โรลส์-รอยซ์ สหราชอาณาจักร ในฐานะหนึ่งในสามผู้ผลิตเครื่องยนต์อากาศยานชั้นนำของโลก การจัดการห่วงโซ่อุปทานของบริษัทจึงเข้มงวดอย่างยิ่ง ก่อนปี 2014 ยักษ์ใหญ่ด้านเครื่องยนต์อากาศยานทั้งสามรายไม่เคยจัดหาชิ้นส่วนหมุนซูเปอร์อัลลอยด์จากจีนหรือเอเชียมาก่อน แต่สถานการณ์กลับเปลี่ยนไปเมื่อบริษัทอู๋ซี เทอร์ไบน์ เบลด ประสบความสำเร็จในการชนะการประมูลโครงการหลอมแผ่นจานเทอร์ไบน์แรงดันต่ำของโรลส์-รอยซ์ และได้รับสัญญาสิบปี

ผู้เล่นหลักในอุตสาหกรรมใบพัดกังหันก๊าซ ได้แก่ แซนด์วิคโคโรม้อนท์, สตอร์ก, มิตซูบิชิ เฮฟวี่ อินดัสทรีส์ และซีเมนส์ พวกเขาจัดหาใบพัดหลากหลายประเภท ทั้งแบบเคลื่อนที่และแบบอยู่กับที่ ให้บริการแก่ภาคอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท เช่น การบินและอวกาศ การผลิตพลังงาน และยานยนต์

ด้วยนวัตกรรมอย่างต่อเนื่องและการควบคุมคุณภาพอย่างเข้มงวด ผู้ผลิตเหล่านี้จึงได้นำโลหะมีค่าอย่างแพลทินัมและอิริเดียมมาผสมผสานเข้ากับผลิตภัณฑ์ของตน เพื่อให้ใบพัดกังหันทำงานได้อย่างเสถียรแม้ในสภาวะที่รุนแรง ส่วนประกอบเหล่านี้จึงเป็นที่ต้องการอย่างมากจากบริษัทรีไซเคิลโลหะมีค่า