TUM mokslininkai iš esmės keičia aliuminio komponentų 3D spausdinimą!

TUM mokslininkai iš esmės keičia aliuminio komponentų 3D spausdinimą!

2025 m. rugsėjo 12 d Miuncheno technikos universitetas (TUM) paskelbė, kad kartu su Friedricho-Aleksandro universitetu Erlangenas-Niurnbergas (FAU) ir Colibrium Additive pradėjo svarbų mokslinių tyrimų projektą, pavadintą Aliuminis iš priedų gamybos (AlaAF). Šį projektą finansuoja Federalinė švietimo, technologijų ir kosmoso ministerija 1,17 milijono eurų ir juo siekiama optimizuoti lengvų ir elastingų aliuminio komponentų, skirtų aviacijai, gamybą naudojant pramoninį 3D spausdinimą.

Pagrindinis projekto tikslas – lazerinio miltelių sluoksnio sintezės (LPBF) procesas. Pagal šią novatorišką technologiją metalo milteliai sluoksnis po sluoksnio lydomi į komponentus naudojant lazerį. Didelė reikšmė teikiama gaminamų dalių dizaino laisvei. Viena iš pagrindinių problemų, kurią bando spręsti mokslininkai, yra įtrūkimai aušinant didelio stiprumo aliuminio lydinius, todėl juos naudoti laikančiosiose konstrukcijose elementuose yra daug sunkiau.

Technologijos ir iššūkiai

AlaAF projektas vienija keletą institucijų, įskaitant sudėtingas gamybos technologijas Fraunhoferio lazerių technologijos institutas (ILT). Čia buvo sukurti sudėtingi liejimo įrankių įdėklai didelėms aliuminio detalėms. Vadinamoji PBF-LB/M technologija leidžia gaminti dideles liejimo formas, kurios yra labai svarbios automobilių pramonei. Šios formos turi būti termiškai atsparios, pritaikomos ir atsparios, kad atitiktų elektrinio mobilumo iššūkius.

Reikalingas specialus plienas L-40 čia yra labai svarbus, nes jis leidžia gaminti formas naudojant konformalų aušinimą. Ši naujovė padeda sumažinti temperatūros smailes ir žymiai pailginti formų tarnavimo laiką, sumažindama susidėvėjimą.

AlaAF projektas naudoja naują metodą, pagal kurį naudojami specialūs priedai metalo milteliuose, kad susidarytų submikroninės keramikos dalelės. Taikant šią techniką gaunama smulkiagrūdė mikrostruktūra, kuri sumažina įtrūkimų susidarymą ir pagerina komponentų mechanines savybes. Tikslas yra pasiekti bendrą svorį, kuris būtų lengvesnis, neprarandant atsparumo. Tokios naujovės ypač svarbios sektoriuje, kuriame vyksta dideli pokyčiai dėl didėjančių sąnaudų ir būtinybės pereiti prie energijos tiekimo.

Tyrimai ir analizė

Kitas TUM tyrimų akcentas yra neutronų metodų naudojimas medžiagoms tirti. FRM II tyrimo reaktorius leidžia mokslininkams analizuoti fazių pasiskirstymą ir vidinius įtempius spausdintose medžiagose. Neutronų eksperimentų ir mechaninio įtempio bei temperatūros svyravimų derinys padeda realiai atvaizduoti pramonines sąlygas ir optimizuoti gaminamų dalių kokybę.

Komanda, vadovaujama habil. dr. Ralphas Gillesas iš TUM taip pat yra skirtas LPBF proceso parametrų kūrimui. FAU išsamiai išanalizuos spausdintas medžiagas, kad toliau pagerintų mechanines savybes ir taip atitiktų ilgalaikius aviacijos ir kosmoso pramonės reikalavimus.

Apskritai, AlaAF projektas yra reikšmingas aviacijos medžiagų tyrimų žingsnis ir parodo priedų gamybos metodų potencialą kuriant aukštos kokybės ir tvarius sprendimus, galinčius reaguoti į ateities iššūkius. Universitetų ir pramonės bendradarbiavimas yra šių į ateitį orientuotų mokslinių tyrimų ir plėtros pagrindas.