A TUM kutatói forradalmasítják az alumínium alkatrészek 3D nyomtatását!

A TUM kutatói forradalmasítják az alumínium alkatrészek 3D nyomtatását!

2025. szeptember 12-én a Müncheni Műszaki Egyetem (TUM) bejelentette, hogy a Friedrich-Alexander Egyetem Erlangen-Nürnbergi Egyetemével (FAU) és a Colibrium Additive-vel közösen elindított egy fontos kutatási projektet Aluminum from Additive Manufacturing (AlaAF) néven. Ezt a projektet a Szövetségi Oktatási, Technológiai és Űrügyi Minisztérium finanszírozza 1,17 millió euróval, és célja a könnyű és rugalmas alumínium alkatrészek gyártásának optimalizálása az űrhajózásban az ipari 3D nyomtatás segítségével.

A projekt fókuszában a Laser Powder Bed Fusion (LPBF) eljárás áll. Ennek az innovatív technológiának megfelelően a fémport lézer segítségével rétegről rétegre olvasztják alkatrészekké. Nagy jelentőséget tulajdonítanak a gyártott alkatrészek tervezési szabadságának. Az egyik kulcsprobléma, amellyel a kutatók foglalkoznak, a nagy szilárdságú alumíniumötvözetek hűtése során fellépő repedések, amelyek jelentősen megnehezítik a teherhordó szerkezeti elemekben való alkalmazásukat.

Technológia és kihívások

Az AlaAF projekt több intézményt egyesít, köztük a kifinomult gyártási technikákat Fraunhofer Lézertechnológiai Intézet (ILT). Itt fejlesztették ki a nagy alumínium alkatrészekhez való komplex présöntő szerszámbetéteket. Az úgynevezett PBF-LB/M technológia lehetővé teszi az autóipar számára központi jelentőségű, nagyméretű présöntőformák gyártását. Ezeknek a formáknak termikusan rugalmasnak, alkalmazkodóképesnek és rugalmasnak kell lenniük, hogy megfeleljenek az elektromos mobilitás kihívásainak.

A szükséges speciális acél L-40 itt kulcsfontosságú, mivel lehetővé teszi a formák konform hűtéssel történő előállítását. Ez az innováció segít minimalizálni a hőmérsékleti csúcsokat, és jelentősen meghosszabbítja a formák élettartamát a kopás csökkentésével.

Az AlaAF projekt egy új megközelítést alkalmaz, amely speciális adalékanyagokat használ a fémporban, hogy mikron alatti kerámia részecskéket képezzen. Ez a technika finom szemcsés mikrostruktúrát eredményez, amely csökkenti a repedésképződést és javítja az alkatrészek mechanikai tulajdonságait. A cél az, hogy összességében könnyebb súlyt érjünk el a rugalmasság elvesztése nélkül. Az ilyen innovációk különösen fontosak egy olyan ágazatban, amely a költségek növekedése és az energiaátállás szükségessége miatt jelentős változásokon megy keresztül.

Kutatás és elemzés

A TUM-kutatás másik fókuszpontja a neutronos módszerek alkalmazása az anyagok vizsgálatára. Az FRM II kutatóreaktor lehetővé teszi a tudósok számára a fáziseloszlások és a nyomtatott anyagok belső feszültségeinek elemzését. A neutronkísérletek és a mechanikai igénybevétel, valamint a hőmérséklet-ingadozás kombinációja segíti az ipari körülmények valósághű megjelenítését és az előállított alkatrészek minőségének optimalizálását.

A Dr. habil. Ralph Gilles a TUM-nál szintén elkötelezett az LPBF folyamat folyamatparamétereinek fejlesztése iránt. A FAU részletesen elemzi a nyomtatott anyagokat, hogy tovább javítsa a mechanikai tulajdonságokat, és így megfeleljen a repülőgépipar hosszú távú követelményeinek.

Összességében az AlaAF projekt jelentős lépést jelent a légi közlekedés anyagkutatásában, és megmutatja az additív gyártási technikákban rejlő lehetőségeket olyan kiváló minőségű és fenntartható megoldások kifejlesztésében, amelyek válaszolhatnak a jövő kihívásaira. Az egyetemek és az ipar közötti együttműködés képezi ennek a jövőorientált kutatásnak és fejlesztésnek az alapját.