TUM-i teadlased teevad alumiiniumkomponentide 3D-printimises revolutsiooni!

TUM-i teadlased teevad alumiiniumkomponentide 3D-printimises revolutsiooni!

12. septembril 2025 toimus Müncheni tehnikaülikool (TUM) teatas, et on koos Friedrich-Alexanderi ülikooli Erlangen-Nürnbergi (FAU) ja Colibrium Additive'iga käivitanud olulise uurimisprojekti nimega Aluminum from Additive Manufacturing (AlaAF). Seda projekti rahastab föderaalne haridus-, tehnoloogia- ja kosmoseministeerium 1,17 miljoni euroga ning selle eesmärk on optimeerida õhusõiduki jaoks mõeldud kergete ja elastsete alumiiniumkomponentide tootmist, kasutades tööstuslikku 3D-printimist.

Projekti keskmes on Laser Powder Bed Fusion (LPBF) protsess. Selle uuendusliku tehnoloogia kohaselt sulatatakse metallipulber laseri abil kiht-kihilt komponentideks. Suurt tähtsust omistatakse toodetavate osade disainivabadusele. Üks põhiprobleeme, millega teadlased tegeleda püüavad, on ülitugevate alumiiniumsulamite jahutamisel tekkivad praod, mis muudab nende kasutamise kandvates konstruktsioonielementides tunduvalt raskemaks.

Tehnoloogia ja väljakutsed

AlaAF projekt ühendab mitmeid institutsioone, sealhulgas ettevõtte keerukaid tootmistehnikaid Fraunhoferi lasertehnoloogia instituut (ILT). Siin töötati välja keerukad survevalu tööriistade sisestused suurte alumiiniumdetailide jaoks. Nn PBF-LB/M tehnoloogia võimaldab toota suuri survevaluvorme, mis on autotööstuse jaoks keskse tähtsusega. Need vormid peavad olema termiliselt vastupidavad, kohandatavad ja vastupidavad, et tulla toime elektrilise liikuvuse väljakutsetega.

Vajalik spetsiaalne teras L-40 on siin ülioluline, kuna see võimaldab toota vorme konformse jahutusega. See uuendus aitab minimeerida temperatuuri tippe ja pikendada oluliselt vormide eluiga, vähendades kulumist.

AlaAF projektis kasutatakse uut lähenemist, mis kasutab submikroniliste keraamiliste osakeste moodustamiseks metallipulbris spetsiaalseid lisandeid. Selle tehnika tulemuseks on peeneteraline mikrostruktuur, mis nii vähendab pragude teket kui ka parandab komponentide mehaanilisi omadusi. Eesmärk on saavutada kergem üldkaal, ilma vastupidavust kaotamata. Sellised uuendused on eriti olulised sektoris, mis on kulude kasvu ja energia ülemineku vajaduse tõttu olulisel määral muutumas.

Uurimine ja analüüs

Teine TUM-i uurimistöö fookus on neutronmeetodite kasutamine materjalide uurimiseks. FRM II uurimisreaktor võimaldab teadlastel analüüsida trükitud materjalide faasijaotusi ja sisepingeid. Neutronikatsete ja mehaanilise pinge ning temperatuurimuutuste kombinatsioon aitab realistlikult kujutada tööstuslikke tingimusi ja optimeerida toodetavate osade kvaliteeti.

Meeskond eesotsas dr habil. Ralph Gilles TUMis on samuti pühendunud LPBF-protsessi protsessiparameetrite arendamisele. FAU analüüsib trükitud materjale üksikasjalikult, et mehaanilisi omadusi veelgi parandada ja seega täita kosmosetööstuse pikaajalisi nõudeid.

Üldiselt on AlaAF projekt märkimisväärne samm lennunduse materjalide uurimisel ja näitab lisatootmismeetodite potentsiaali kvaliteetsete ja jätkusuutlike lahenduste väljatöötamiseks, mis suudavad vastata tuleviku väljakutsetele. Ülikoolide ja tööstuse koostöö on selle tulevikku suunatud teadus- ja arendustegevuse aluseks.