TUM pētnieki revolucionizē alumīnija detaļu 3D drukāšanu!

TUM pētnieki revolucionizē alumīnija detaļu 3D drukāšanu!

2025. gada 12. septembrī plkst Minhenes Tehniskā universitāte (TUM) paziņoja, ka ir uzsācis nozīmīgu pētniecības projektu ar nosaukumu Alumīnijs no piedevu ražošanas (AlaAF) kopā ar Frīdriha-Aleksandra universitāti Erlangenas-Nirnbergas (FAU) un Colibrium Additive. Šo projektu finansē Federālā Izglītības, tehnoloģiju un kosmosa ministrija ar 1,17 miljoniem eiro, un tā mērķis ir optimizēt vieglu un elastīgu alumīnija komponentu ražošanu kosmosa vajadzībām, izmantojot rūpniecisko 3D drukāšanu.

Projekta uzmanības centrā ir Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process. Saskaņā ar šo novatorisko tehnoloģiju metāla pulveris tiek izkausēts slānis pa slānim komponentos, izmantojot lāzeru. Liela nozīme tiek piešķirta ražoto detaļu dizaina brīvībai. Viena no galvenajām problēmām, ko pētnieki cenšas risināt, ir plaisāšana augstas stiprības alumīnija sakausējumu dzesēšanas laikā, kas ievērojami apgrūtina to izmantošanu nesošos konstrukcijas elementos.

Tehnoloģijas un izaicinājumi

AlaAF projekts apvieno vairākas iestādes, tostarp sarežģītās ražošanas metodes Fraunhofera lāzertehnoloģiju institūts (ILT). Šeit tika izstrādāti kompleksi liešanas instrumentu ielaidumi lielām alumīnija detaļām. Tā sauktā PBF-LB/M tehnoloģija ļauj ražot lielas liešanas veidnes, kas ir ļoti svarīgas automobiļu rūpniecībā. Šīm formām jābūt termiski noturīgām, pielāgojamām un elastīgām, lai tās atbilstu elektriskās mobilitātes izaicinājumiem.

Nepieciešamais īpašais tērauds L-40 ir ļoti svarīgs, jo tas ļauj izgatavot veidnes ar konformālu dzesēšanu. Šis jauninājums palīdz samazināt temperatūras maksimumus un ievērojami pagarināt veidņu kalpošanas laiku, samazinot nodilumu.

AlaAF projektā tiek izmantota jauna pieeja, kas izmanto īpašas piedevas metāla pulverī, lai veidotu submikronu keramikas daļiņas. Šīs metodes rezultātā tiek iegūta smalkgraudaina mikrostruktūra, kas gan samazina plaisu veidošanos, gan uzlabo sastāvdaļu mehāniskās īpašības. Mērķis ir sasniegt kopējo svaru, kas ir vieglāks, nezaudējot izturību. Šādas inovācijas ir īpaši svarīgas nozarē, kurā notiek būtiskas pārmaiņas pieaugošo izmaksu un nepieciešamības pēc pārejas enerģijas dēļ.

Pētījumi un analīze

Vēl viens TUM pētījumu fokuss ir neitronu metožu izmantošana materiālu pārbaudei. FRM II izpētes reaktors ļauj zinātniekiem analizēt fāzu sadalījumu un iekšējos spriegumus drukātajos materiālos. Neitronu eksperimentu un mehānisko spriegumu, kā arī temperatūras izmaiņu kombinācija palīdz reālistiski attēlot rūpnieciskos apstākļus un optimizēt saražoto detaļu kvalitāti.

Komanda, kuru vadīja Dr. habil. Ralfs Žils no TUM ir arī veltīts procesa parametru izstrādei LPBF procesam. FAU detalizēti analizēs drukātos materiālus, lai vēl vairāk uzlabotu mehāniskās īpašības un tādējādi atbilstu aviācijas un kosmosa nozares ilgtermiņa prasībām.

Kopumā AlaAF projekts ir nozīmīgs solis aviācijas materiālu izpētē un parāda piedevu ražošanas metožu potenciālu, lai izstrādātu augstas kvalitātes un ilgtspējīgus risinājumus, kas var reaģēt uz nākotnes izaicinājumiem. Sadarbība starp universitātēm un rūpniecību veido šīs uz nākotni vērstās pētniecības un attīstības pamatu.