TUM-onderzoekers zorgen voor een revolutie in het 3D-printen van aluminium componenten!

TUM-onderzoekers zorgen voor een revolutie in het 3D-printen van aluminium componenten!

Op 12 september 2025 vond de Technische Universiteit München (TUM) heeft aangekondigd dat het samen met de Friedrich-Alexander Universiteit Erlangen-Neurenberg (FAU) en Colibrium Additive een belangrijk onderzoeksproject heeft gelanceerd met de naam Aluminium from Additive Manufacturing (AlaAF). Dit project wordt gefinancierd door het federale ministerie van Onderwijs, Technologie en Ruimtevaart met 1,17 miljoen euro en heeft tot doel de productie van lichtgewicht en veerkrachtige aluminium componenten voor de lucht- en ruimtevaart te optimaliseren met behulp van industrieel 3D-printen.

De focus van het project ligt op het Laser Powder Bed Fusion (LPBF) proces. Volgens deze innovatieve technologie wordt metaalpoeder met behulp van een laser laag voor laag gesmolten tot componenten. Er wordt veel belang gehecht aan de ontwerpvrijheid van de geproduceerde onderdelen. Een van de belangrijkste problemen die onderzoekers proberen aan te pakken zijn scheuren tijdens het afkoelen van aluminiumlegeringen met een hoge sterkte, waardoor het gebruik ervan in dragende structurele elementen veel moeilijker wordt.

Technologie en uitdagingen

Het AlaAF-project brengt verschillende instellingen samen, waaronder de geavanceerde productietechnieken van de Fraunhofer Instituut voor Lasertechnologie (ILT). Hier werden complexe spuitgietgereedschapinlays voor grote aluminium onderdelen ontwikkeld. De zogenaamde PBF-LB/M-technologie maakt de productie mogelijk van grote spuitgietmatrijzen, die van cruciaal belang zijn voor de auto-industrie. Deze vormen moeten thermisch veerkrachtig, aanpasbaar en veerkrachtig zijn om de uitdagingen van elektrische mobiliteit aan te gaan.

Het benodigde speciale staal L-40 is hierbij cruciaal, omdat hiermee mallen met conforme koeling kunnen worden geproduceerd. Deze innovatie helpt temperatuurpieken te minimaliseren en de levensduur van de matrijzen aanzienlijk te verlengen door slijtage te verminderen.

Het AlaAF-project maakt gebruik van een nieuwe aanpak waarbij speciale additieven in metaalpoeder worden gebruikt om submicron-keramische deeltjes te vormen. Deze techniek resulteert in een fijnkorrelige microstructuur die zowel scheurvorming vermindert als de mechanische eigenschappen van de componenten verbetert. Het doel is om een ​​totaalgewicht te bereiken dat lichter is zonder verlies van veerkracht. Dergelijke innovaties zijn vooral belangrijk in een sector die aanzienlijke veranderingen ondergaat als gevolg van stijgende kosten en de noodzaak van een energietransitie.

Onderzoek en analyse

Een ander aandachtspunt van TUM-onderzoek is het gebruik van neutronenmethoden om materialen te onderzoeken. De FRM II-onderzoeksreactor stelt wetenschappers in staat de faseverdelingen en de interne spanningen in de gedrukte materialen te analyseren. De combinatie van neutronenexperimenten en mechanische spanning en temperatuurvariatie helpt om industriële omstandigheden realistisch weer te geven en de kwaliteit van de geproduceerde onderdelen te optimaliseren.

Het team onder leiding van Dr. Habil. Ralph Gilles van TUM houdt zich ook bezig met de ontwikkeling van procesparameters voor het LPBF-proces. FAU gaat de gedrukte materialen gedetailleerd analyseren om de mechanische eigenschappen verder te verbeteren en zo te voldoen aan de langetermijneisen van de lucht- en ruimtevaartindustrie.

Over het geheel genomen vertegenwoordigt het AlaAF-project een belangrijke stap in het materiaalonderzoek voor de luchtvaart en toont het het potentieel van additieve productietechnieken om hoogwaardige en duurzame oplossingen te ontwikkelen die kunnen reageren op de uitdagingen van de toekomst. De samenwerking tussen universiteiten en industrie vormt de basis voor dit toekomstgerichte onderzoek en ontwikkeling.