Výzkumníci TUM přinášejí revoluci ve 3D tisku hliníkových komponentů!

Výzkumníci TUM přinášejí revoluci ve 3D tisku hliníkových komponentů!

Dne 12. září 2025 se Technická univerzita v Mnichově (TUM) oznámila, že společně s Friedrich-Alexander University Erlangen-Norimberk (FAU) a Colibrium Additive zahájila důležitý výzkumný projekt s názvem Aluminium from Additive Manufacturing (AlaAF). Tento projekt je financován Spolkovým ministerstvem školství, technologie a vesmíru částkou 1,17 milionu eur a jeho cílem je optimalizovat výrobu lehkých a odolných hliníkových komponentů pro letectví a kosmonautiku pomocí průmyslového 3D tisku.

Těžištěm projektu je proces Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Podle této inovativní technologie se kovový prášek vrstvu po vrstvě roztaví do součástí pomocí laseru. Velký důraz je kladen na svobodu designu vyráběných dílů. Jedním z klíčových problémů, které se vědci snaží řešit, je praskání při chlazení vysoce pevných hliníkových slitin, což značně ztěžuje jejich použití v nosných konstrukčních prvcích.

Technologie a výzvy

Projekt AlaAF spojuje několik institucí, včetně sofistikovaných výrobních technik Fraunhoferův institut pro laserovou technologii (ILT). Zde byly vyvinuty komplexní nástrojové vložky pro tlakové lití pro velké hliníkové díly. Technologie PBF-LB/M umožňuje výrobu velkých forem pro tlakové lití, které mají pro automobilový průmysl stěžejní význam. Tyto formy musí být tepelně odolné, adaptabilní a odolné, aby čelily výzvám elektrické mobility.

Požadovaná speciální ocel L-40 je zde rozhodující, protože umožňuje výrobu forem s konformním chlazením. Tato inovace pomáhá minimalizovat teplotní špičky a výrazně prodloužit životnost forem snížením opotřebení.

Projekt AlaAF využívá nový přístup, který využívá speciální přísady v kovovém prášku k vytvoření submikronových keramických částic. Výsledkem této techniky je jemnozrnná mikrostruktura, která snižuje tvorbu trhlin a zlepšuje mechanické vlastnosti součástí. Cílem je dosáhnout celkové hmotnosti, která je lehčí bez ztráty odolnosti. Tyto inovace jsou zvláště důležité v odvětví, které prochází významnými změnami v důsledku rostoucích nákladů a potřeby energetického přechodu.

Výzkum a analýza

Dalším zaměřením výzkumu TUM je použití neutronových metod ke zkoumání materiálů. Výzkumný reaktor FRM II umožňuje vědcům analyzovat fázové rozložení a vnitřní napětí v tištěných materiálech. Kombinace neutronových experimentů a mechanického namáhání a také teplotních změn pomáhá realisticky reprezentovat průmyslové podmínky a optimalizovat kvalitu vyráběných dílů.

Tým vedený Dr. habilem. Ralph Gilles v TUM se také věnuje vývoji procesních parametrů pro proces LPBF. FAU bude tištěné materiály podrobně analyzovat, aby dále zlepšila mechanické vlastnosti a splnila tak dlouhodobé požadavky leteckého průmyslu.

Celkově projekt AlaAF představuje významný krok ve výzkumu materiálů pro letectví a ukazuje potenciál aditivních výrobních technik pro vývoj vysoce kvalitních a udržitelných řešení, která mohou reagovat na výzvy budoucnosti. Spolupráce mezi univerzitami a průmyslem tvoří základ tohoto výzkumu a vývoje orientovaného na budoucnost.