TUM-forskere revolutionerer 3D-print af aluminiumskomponenter!

TUM-forskere revolutionerer 3D-print af aluminiumskomponenter!

Den 12. september 2025 Münchens tekniske universitet (TUM) annonceret, at det har lanceret et vigtigt forskningsprojekt kaldet Aluminium from Additive Manufacturing (AlaAF) sammen med Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (FAU) og Colibrium Additive. Dette projekt er finansieret af det føderale ministerium for uddannelse, teknologi og rum med 1,17 millioner euro og har til formål at optimere produktionen af ​​lette og elastiske aluminiumskomponenter til rumfart ved hjælp af industriel 3D-print.

Projektets fokus er Laser Powder Bed Fusion (LPBF) processen. Ifølge denne innovative teknologi smeltes metalpulver lag for lag til komponenter ved hjælp af en laser. Der lægges stor vægt på designfriheden af ​​de producerede dele. Et af de vigtigste problemer, som forskere forsøger at løse, er revner under afkøling af højstyrke aluminiumslegeringer, hvilket gør deres brug i bærende strukturelle elementer meget vanskeligere.

Teknologi og udfordringer

AlaAF-projektet samler flere institutioner, herunder de sofistikerede fremstillingsteknikker Fraunhofer Institut for Laserteknologi (ILT). Her blev der udviklet komplekse trykstøbeværktøjsindlæg til store aluminiumsdele. Den såkaldte PBF-LB/M-teknologi muliggør fremstilling af store trykstøbeforme, som er af central betydning for bilindustrien. Disse former skal være termisk modstandsdygtige, tilpasningsdygtige og elastiske for at imødekomme udfordringerne ved elektrisk mobilitet.

Det påkrævede specialstål L-40 er afgørende her, da det gør det muligt at fremstille forme med konform køling. Denne innovation hjælper med at minimere temperaturspidser og forlænger formenes levetid betydeligt ved at reducere slid.

AlaAF-projektet bruger en ny tilgang, der bruger specielle tilsætningsstoffer i metalpulver til at danne submikron keramiske partikler. Denne teknik resulterer i en finkornet mikrostruktur, der både reducerer revnedannelse og forbedrer komponenternes mekaniske egenskaber. Målet er at opnå en samlet vægt, der er lettere uden at miste modstandskraften. Sådanne innovationer er særligt vigtige i en sektor, der er under betydelig forandring på grund af stigende omkostninger og behovet for en energiomstilling.

Forskning og analyse

Et andet fokus i TUM-forskningen er brugen af ​​neutronmetoder til at undersøge materialer. FRM II forskningsreaktoren gør det muligt for forskere at analysere fasefordelingerne og de indre spændinger i de trykte materialer. Kombinationen af ​​neutronforsøg og mekanisk belastning samt temperaturvariation er med til realistisk at repræsentere industrielle forhold og optimere kvaliteten af ​​de producerede dele.

Holdet ledet af Dr. habil. Ralph Gilles hos TUM er også dedikeret til udviklingen af ​​procesparametre til LPBF-processen. FAU vil analysere de trykte materialer i detaljer for yderligere at forbedre de mekaniske egenskaber og dermed opfylde de langsigtede krav fra luftfartsindustrien.

Samlet set repræsenterer AlaAF-projektet et væsentligt skridt i materialeforskning til luftfart og viser potentialet i additive fremstillingsteknikker til at udvikle højkvalitets og bæredygtige løsninger, der kan reagere på fremtidens udfordringer. Samarbejdet mellem universiteter og industri danner grundlaget for denne fremtidsrettede forskning og udvikling.