Istraživači TUM-a revolucioniraju 3D ispis aluminijskih komponenti!

Istraživači TUM-a revolucioniraju 3D ispis aluminijskih komponenti!

Dana 12. rujna 2025. godine Tehničko sveučilište u Münchenu (TUM) objavio je da je pokrenuo važan istraživački projekt pod nazivom Aluminij iz aditivne proizvodnje (AlaAF) zajedno sa Sveučilištem Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU) i Colibrium Additive. Ovaj projekt financira Savezno ministarstvo obrazovanja, tehnologije i prostora s 1,17 milijuna eura, a cilj mu je optimizirati proizvodnju laganih i elastičnih aluminijskih komponenti za zrakoplovstvo korištenjem industrijskog 3D ispisa.

Fokus projekta je Laser Powder Bed Fusion (LPBF) proces. Prema ovoj inovativnoj tehnologiji, metalni prah se sloj po sloj rastapa u komponente pomoću lasera. Velika važnost pridaje se slobodi dizajna proizvedenih dijelova. Jedan od ključnih problema s kojima se istraživači pokušavaju pozabaviti je pucanje tijekom hlađenja aluminijskih legura visoke čvrstoće, što znatno otežava njihovu upotrebu u nosivim konstrukcijskim elementima.

Tehnologija i izazovi

Projekt AlaAF okuplja nekoliko institucija, uključujući sofisticirane proizvodne tehnike Fraunhofer institut za lasersku tehnologiju (ILT). Ovdje su razvijeni složeni umetci alata za tlačno lijevanje za velike aluminijske dijelove. Takozvana PBF-LB/M tehnologija omogućuje proizvodnju velikih kalupa za tlačni lijev koji su od središnje važnosti za automobilsku industriju. Ti oblici moraju biti toplinski otporni, prilagodljivi i elastični kako bi odgovorili na izazove električne mobilnosti.

Poseban čelik L-40 koji je potreban ovdje je ključan jer omogućuje proizvodnju kalupa s konformnim hlađenjem. Ova inovacija pomaže minimizirati vršne temperature i značajno produžiti vijek trajanja kalupa smanjenjem trošenja.

Projekt AlaAF koristi novi pristup koji koristi posebne aditive u metalnom prahu za formiranje submikronskih keramičkih čestica. Ova tehnika rezultira fino zrnatom mikrostrukturom koja smanjuje stvaranje pukotina i poboljšava mehanička svojstva komponenti. Cilj je postići ukupnu težinu koja je lakša bez gubitka elastičnosti. Takve su inovacije osobito važne u sektoru koji prolazi kroz značajne promjene zbog rastućih troškova i potrebe za energetskom tranzicijom.

Istraživanje i analiza

Drugi fokus TUM istraživanja je korištenje neutronskih metoda za ispitivanje materijala. Istraživački reaktor FRM II omogućuje znanstvenicima analizu distribucije faza i unutarnjih naprezanja u tiskanim materijalima. Kombinacija neutronskih eksperimenata i mehaničkog naprezanja kao i temperaturnih varijacija pomaže u realističnom predstavljanju industrijskih uvjeta i optimiziranju kvalitete proizvedenih dijelova.

Tim predvođen dr. habil. Ralph Gilles na TUM-u također je posvećen razvoju procesnih parametara za LPBF proces. FAU će detaljno analizirati tiskane materijale kako bi dodatno poboljšao mehanička svojstva i tako zadovoljio dugoročne zahtjeve zrakoplovne industrije.

Sve u svemu, projekt AlaAF predstavlja značajan korak u istraživanju materijala za zrakoplovstvo i pokazuje potencijal aditivnih proizvodnih tehnika za razvoj visokokvalitetnih i održivih rješenja koja mogu odgovoriti na izazove budućnosti. Suradnja između sveučilišta i industrije čini osnovu za ovo istraživanje i razvoj usmjereno budućnosti.