Θεοδωρίδου Αναστασία
Τα τελευταία χρόνια οι εταιρείες κατασκευής αεροσκαφών επιλέγουν όλο και πιο συχνά τα σύνθετα υλικά και τις συνδέσεις με κόλλα αντί των μετάλλων και των παραδοσιακών μηχανικών τρόπων σύνδεσης, για παράδειγμα μεταλλικές βίδες. Τα πλεονεκτήματα είναι πολλά όπως το μικρότερο βάρος του αεροσκάφους το οποίο αρχικά μειώνει το ενεργειακό αποτύπωμα. Η επιστημονική κοινότητα έχει μελετήσει με επιτυχία διάφορες μεθόδους που καθυστερούν το τέλος της ζωής των σύνθετων υλικών που τα καθιστά «σκουπίδια», αρκεί να μπορεί να γίνει η απαραίτητη διαλογή ανά υλικό ή κομμάτι.
Όμως, οι μοντέρνες συνδέσεις με κόλλα φέρνουν νέα προβλήματα όπως τη δυσκολία διαχωρισμού ώστε τα επιμέρους κομμάτια να μπορούν να επισκευαστούν, να αντικατασταθούν ή να ανακυκλωθούν. Για παράδειγμα, το τιτάνιο είναι ένα μέταλλο πολύτιμο που μπορεί και αξίζει να ανακυκλωθεί, αλλά συχνά συναντάται κολλημένο με σύνθετα υλικά όπως στα πτερύγια των κινητήρων των αεροσκαφών. Οι τεχνικές που εφαρμόζονται, είτε έχουν μεγάλο κόστος και απαιτούν πολλή ενέργεια, είτε επιφέρουν ζημιές στα σύνθετα υλικά και έτσι μειώνει τη δυνατότητα ανακύκλωσης. Και στις δύο περιπτώσεις η αποτίμηση για την επίτευξη του στόχου δεν είναι ιδιαίτερα θετική.
Νέα υποσχόμενη μέθοδος για την αποσύνδεση σύνθετων υλικών
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Πατρών, σε συνεργασία με το Ερευνητικό Κέντρο PIMM της Γαλλίας εντοπίζουν το πρόβλημα που έχει να κάνει με τη βιωσιμότητα της αεροναυπηγικής και προτείνουν μια νέα μέθοδο για την επίλυση του τεχνολογικού προβλήματος που προέκυψε λόγω της εκτεταμένης χρήσης των σύνθετων υλικών στα αεροσκάφη.
Η νέα μέθοδος αποσυναρμολόγησης βασίζεται σε κρουστικά κύματα που προκαλούνται με μια τεχνική σοκ από λέιζερ η οποία υπόσχεται να καταστρέψει την ένωση των συνδεόμενων μερών χωρίς να δημιουργήσει βλάβη στα σύνθετα υλικά ώστε να μπορούν να επισκευαστούν, να επαναχρησιμοποιηθούν ή να ανακυκλωθούν.
Πριν την πειραματική διαδικασία είχαν αναπτυχθεί αριθμητικά μοντέλα, δηλαδή ένα είδος «ψηφιακού πειράματος» για την προσομοίωση του φαινομένου. Τα αριθμητικά μοντέλα προσομοίωσης επικυρώνονται συγκρινόμενα με τα αποτελέσματα από το πρώτο πείραμα. Εν συνεχεία, με χρήση του επαληθευμένου αριθμητικού μοντέλου σχεδιάστηκε το τελικό πείραμα και αντλήθηκαν οι παράμετροι φόρτισης που έπρεπε να εφαρμοστούν στο δεύτερο πείραμα. Για την πειραματική διαδικασία χρησιμοποιήθηκαν πειραματικά δοκίμια, δηλαδή δείγματα σύνθετων υλικών τα οποία παρασκευάστηκαν από την εταιρεία Safran. Κατά το τελικό πείραμα της τεχνικής «λέιζερ σοκ», η αποκόλληση έγινε εφαρμόζοντας δύο παλμούς. Μετά το χτύπημα με τους παλμούς, παρατηρήθηκε αποκόλληση μεταξύ του τιτανίου, της κόλλας και του σύνθετου υλικού στο σημείο όπου «χτυπήθηκε».
Με βάση την πειραματική διαδικασία, τα αποτελέσματα κρίθηκαν ελπιδοφόρα. Με τους παλμούς δημιουργήθηκε αρχικά αποκόλληση και έπειτα διαχωρισμός σε σημεία δεν δόθηκαν, όμως, λύσεις για τη διάδοση της αποκόλλησης και τον ολοκληρωμένο διαχωρισμό των υλικών. Η τεχνική λέιζερ σοκ κρίθηκε πολλά υποσχόμενη για την αποκόλληση και τον διαχωρισμό των υλικών αλλά υπάρχουν ακόμα πολλά να μελετηθούν όπως το πώς θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερα τμήματα κατασκευών και να βελτιστοποιηθεί ως διαδικασία για να έχει ευρεία εφαρμογή και να εφαρμοστεί σε μεγαλύτερη κλίμακα.
Αξίζει να σημειωθεί ότι η συγκεκριμένη τεχνική θα μπορούσε να εφαρμοστεί τόσο στην ναυπηγική όσο και στην αυτοκινητοβιομηχανία λόγω της συγγένειας των υλικών που χρησιμοποιούνται στους συγκεκριμένους τομείς της βιομηχανίας. Αν κάτι τέτοιο συμβεί, ίσως μειωθούν οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από απορρίμματα και υλικά υγειονομικής ταφής από μεγάλα κατασκευαστικά προϊόντα που φτάνουν στο τέλος της ζωής τους.