Οι ερευνητές του TUM φέρνουν επανάσταση στην τρισδιάστατη εκτύπωση εξαρτημάτων αλουμινίου!

Οι ερευνητές του TUM φέρνουν επανάσταση στην τρισδιάστατη εκτύπωση εξαρτημάτων αλουμινίου!

Στις 12 Σεπτεμβρίου 2025, η Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Μονάχου (TUM) ανακοίνωσε ότι ξεκίνησε ένα σημαντικό ερευνητικό έργο που ονομάζεται Aluminium from Additive Manufacturing (AlaAF) μαζί με το Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (FAU) και το Colibrium Additive. Αυτό το έργο χρηματοδοτείται από το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Παιδείας, Τεχνολογίας και Διαστήματος με 1,17 εκατομμύρια ευρώ και στοχεύει στη βελτιστοποίηση της παραγωγής ελαφρών και ελαστικών εξαρτημάτων αλουμινίου για την αεροδιαστημική χρήση βιομηχανικής τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Το επίκεντρο του έργου είναι η διαδικασία Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Σύμφωνα με αυτή την καινοτόμο τεχνολογία, η μεταλλική σκόνη λιώνεται στρώμα-στρώμα σε εξαρτήματα χρησιμοποιώντας λέιζερ. Μεγάλη σημασία δίνεται στην ελευθερία σχεδιασμού των παραγόμενων εξαρτημάτων. Ένα από τα βασικά προβλήματα που προσπαθούν να αντιμετωπίσουν οι ερευνητές είναι η ρωγμή κατά την ψύξη των κραμάτων αλουμινίου υψηλής αντοχής, γεγονός που καθιστά τη χρήση τους σε φέροντα δομικά στοιχεία πολύ πιο δύσκολη.

Τεχνολογία και προκλήσεις

Το έργο AlaAF συγκεντρώνει πολλά ιδρύματα, συμπεριλαμβανομένων των εξελιγμένων τεχνικών κατασκευής του Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT). Εδώ αναπτύχθηκαν σύνθετα ένθετα εργαλείων χύτευσης για μεγάλα εξαρτήματα αλουμινίου. Η λεγόμενη τεχνολογία PBF-LB/M επιτρέπει την παραγωγή μεγάλων καλουπιών χύτευσης, που είναι κεντρικής σημασίας για την αυτοκινητοβιομηχανία. Αυτές οι φόρμες πρέπει να είναι θερμικά ανθεκτικές, προσαρμόσιμες και ανθεκτικές προκειμένου να ανταποκρίνονται στις προκλήσεις της ηλεκτρικής κινητικότητας.

Ο ειδικός χάλυβας L-40 που απαιτείται είναι κρίσιμος εδώ, καθώς επιτρέπει την παραγωγή καλουπιών με ομοιόμορφη ψύξη. Αυτή η καινοτομία συμβάλλει στην ελαχιστοποίηση των αιχμών θερμοκρασίας και παρατείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής των καλουπιών μειώνοντας τη φθορά.

Το έργο AlaAF χρησιμοποιεί μια νέα προσέγγιση που χρησιμοποιεί ειδικά πρόσθετα σε σκόνη μετάλλου για να σχηματίσει κεραμικά σωματίδια υπομικρού. Αυτή η τεχνική έχει ως αποτέλεσμα μια λεπτόκοκκη μικροδομή που μειώνει τον σχηματισμό ρωγμών και βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες των εξαρτημάτων. Ο στόχος είναι να επιτύχετε ένα συνολικό βάρος που είναι ελαφρύτερο χωρίς να χάσετε την ελαστικότητα. Τέτοιες καινοτομίες είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε έναν τομέα που υφίσταται σημαντικές αλλαγές λόγω του αυξανόμενου κόστους και της ανάγκης για ενεργειακή μετάβαση.

Έρευνα και ανάλυση

Ένα άλλο επίκεντρο της έρευνας TUM είναι η χρήση μεθόδων νετρονίων για την εξέταση υλικών. Ο ερευνητικός αντιδραστήρας FRM II δίνει τη δυνατότητα στους επιστήμονες να αναλύσουν τις κατανομές φάσεων και τις εσωτερικές τάσεις στα έντυπα υλικά. Ο συνδυασμός πειραμάτων νετρονίων και μηχανικής καταπόνησης καθώς και η διακύμανση της θερμοκρασίας συμβάλλει στη ρεαλιστική απεικόνιση των βιομηχανικών συνθηκών και στη βελτιστοποίηση της ποιότητας των παραγόμενων εξαρτημάτων.

Η ομάδα με επικεφαλής τον Dr. Habil. Ο Ralph Gilles στο TUM είναι επίσης αφοσιωμένος στην ανάπτυξη παραμέτρων διεργασίας για τη διαδικασία LPBF. Η FAU θα αναλύσει λεπτομερώς τα έντυπα υλικά για να βελτιώσει περαιτέρω τις μηχανικές ιδιότητες και έτσι να καλύψει τις μακροπρόθεσμες απαιτήσεις της αεροδιαστημικής βιομηχανίας.

Συνολικά, το έργο AlaAF αντιπροσωπεύει ένα σημαντικό βήμα στην έρευνα υλικών για την αεροπορία και δείχνει τις δυνατότητες των τεχνικών κατασκευής προσθέτων για την ανάπτυξη υψηλής ποιότητας και βιώσιμων λύσεων που μπορούν να ανταποκριθούν στις προκλήσεις του μέλλοντος. Η συνεργασία μεταξύ πανεπιστημίων και βιομηχανίας αποτελεί τη βάση για αυτήν την προσανατολισμένη στο μέλλον έρευνα και ανάπτυξη.