أحدث باحثو TUM ثورة في الطباعة ثلاثية الأبعاد لمكونات الألومنيوم!

أحدث باحثو TUM ثورة في الطباعة ثلاثية الأبعاد لمكونات الألومنيوم!

في 12 سبتمبر 2025، جامعة ميونيخ التقنية (TUM) أعلنت أنها أطلقت مشروعًا بحثيًا مهمًا يسمى الألومنيوم من التصنيع الإضافي (AlaAF) بالتعاون مع جامعة فريدريش ألكسندر إرلانجن-نورمبرج (FAU) وشركة كوليبريوم المضافة. يتم تمويل هذا المشروع من قبل الوزارة الفيدرالية للتعليم والتكنولوجيا والفضاء بمبلغ 1.17 مليون يورو ويهدف إلى تحسين إنتاج مكونات الألومنيوم خفيفة الوزن والمرنة للفضاء باستخدام الطباعة الصناعية ثلاثية الأبعاد.

يركز المشروع على عملية دمج طبقة مسحوق الليزر (LPBF). ووفقا لهذه التقنية المبتكرة، يتم صهر المسحوق المعدني طبقة بعد طبقة وتحويله إلى مكونات باستخدام الليزر. يتم إيلاء أهمية كبيرة لحرية تصميم الأجزاء المنتجة. إحدى المشاكل الرئيسية التي يحاول الباحثون معالجتها هي التشقق أثناء تبريد سبائك الألومنيوم عالية القوة، مما يجعل استخدامها في العناصر الهيكلية الحاملة أكثر صعوبة.

التكنولوجيا والتحديات

يجمع مشروع AlaAF بين العديد من المؤسسات، بما في ذلك تقنيات التصنيع المتطورة لـ معهد فراونهوفر لتكنولوجيا الليزر (ILT). تم هنا تطوير تطعيمات معقدة لأدوات الصب لأجزاء الألومنيوم الكبيرة. إن ما يسمى بتقنية PBF-LB/M تمكن من إنتاج قوالب الصب الكبيرة، والتي لها أهمية مركزية لصناعة السيارات. يجب أن تكون هذه الأشكال مرنة حرارياً وقابلة للتكيف ومرنة من أجل مواجهة تحديات التنقل الكهربائي.

يعد الفولاذ الخاص L-40 المطلوب أمرًا بالغ الأهمية هنا، لأنه يسمح بإنتاج القوالب بالتبريد المطابق. يساعد هذا الابتكار على تقليل درجات الحرارة القصوى وإطالة عمر القوالب بشكل كبير عن طريق تقليل التآكل.

يستخدم مشروع AlaAF نهجا جديدا يستخدم إضافات خاصة في مسحوق المعدن لتشكيل جزيئات السيراميك دون الميكرون. تؤدي هذه التقنية إلى بنية مجهرية دقيقة الحبيبات تقلل من تكوين الشقوق وتحسن الخواص الميكانيكية للمكونات. الهدف هو تحقيق وزن إجمالي أخف دون فقدان المرونة. وتكتسب مثل هذه الابتكارات أهمية خاصة في قطاع يشهد تغيرات كبيرة بسبب ارتفاع التكاليف والحاجة إلى التحول في مجال الطاقة.

البحث والتحليل

هناك تركيز آخر لأبحاث TUM وهو استخدام الطرق النيوترونية لفحص المواد. يمكّن مفاعل الأبحاث FRM II العلماء من تحليل توزيعات الطور والضغوط الداخلية في المواد المطبوعة. يساعد الجمع بين تجارب النيوترونات والضغط الميكانيكي بالإضافة إلى اختلاف درجات الحرارة على تمثيل الظروف الصناعية بشكل واقعي وتحسين جودة الأجزاء المنتجة.

الفريق بقيادة د. حبيل. رالف جيلز في TUM مكرس أيضًا لتطوير معلمات العملية لعملية LPBF. ستقوم FAU بتحليل المواد المطبوعة بالتفصيل لزيادة تحسين الخواص الميكانيكية وبالتالي تلبية المتطلبات طويلة المدى لصناعة الطيران.

بشكل عام، يمثل مشروع AlaAF خطوة مهمة في أبحاث المواد الخاصة بالطيران ويظهر إمكانات تقنيات التصنيع المضافة لتطوير حلول عالية الجودة ومستدامة يمكنها الاستجابة لتحديات المستقبل. يشكل التعاون بين الجامعات والصناعة الأساس لهذا البحث والتطوير الموجه نحو المستقبل.