Výskumníci TUM prinášajú revolúciu do 3D tlače hliníkových komponentov!

Výskumníci TUM prinášajú revolúciu do 3D tlače hliníkových komponentov!

Dňa 12. septembra 2025 sa Technická univerzita v Mníchove (TUM) oznámila, že spustila dôležitý výskumný projekt s názvom Aluminium from Additive Manufacturing (AlaAF) spolu s Friedrich-Alexander University Erlangen-Norimberg (FAU) a Colibrium Additive. Tento projekt je financovaný Spolkovým ministerstvom školstva, technológie a vesmíru sumou 1,17 milióna eur a jeho cieľom je optimalizovať výrobu ľahkých a odolných hliníkových komponentov pre letectvo a kozmonautiku pomocou priemyselnej 3D tlače.

Ťažiskom projektu je proces Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Podľa tejto inovatívnej technológie sa kovový prášok vrstva po vrstve roztaví na komponenty pomocou lasera. Veľký dôraz sa kladie na voľnosť dizajnu vyrábaných dielov. Jedným z kľúčových problémov, ktoré sa výskumníci snažia riešiť, je praskanie pri chladení vysokopevnostných hliníkových zliatin, čo značne sťažuje ich použitie v nosných konštrukčných prvkoch.

Technológia a výzvy

Projekt AlaAF spája niekoľko inštitúcií, vrátane sofistikovaných výrobných techník Fraunhoferov inštitút pre laserové technológie (ILT). Boli tu vyvinuté komplexné vložky nástrojov na tlakové liatie pre veľké hliníkové diely. Takzvaná technológia PBF-LB/M umožňuje výrobu veľkých foriem na tlakové liatie, ktoré majú ústredný význam pre automobilový priemysel. Tieto formy musia byť tepelne odolné, adaptabilné a odolné, aby mohli čeliť výzvam elektrickej mobility.

Požadovaná špeciálna oceľ L-40 je tu rozhodujúca, pretože umožňuje výrobu foriem s konformným chladením. Táto inovácia pomáha minimalizovať teplotné špičky a výrazne predĺžiť životnosť foriem znížením opotrebovania.

Projekt AlaAF využíva nový prístup, ktorý využíva špeciálne prísady v kovovom prášku na vytvorenie submikrónových keramických častíc. Výsledkom tejto techniky je jemnozrnná mikroštruktúra, ktorá znižuje tvorbu trhlín a zároveň zlepšuje mechanické vlastnosti komponentov. Cieľom je dosiahnuť celkovú hmotnosť, ktorá je ľahšia bez straty odolnosti. Takéto inovácie sú obzvlášť dôležité v sektore, ktorý prechádza významnými zmenami v dôsledku rastúcich nákladov a potreby energetickej transformácie.

Výskum a analýza

Ďalším zameraním výskumu TUM je použitie neutrónových metód na skúmanie materiálov. Výskumný reaktor FRM II umožňuje vedcom analyzovať fázové rozloženie a vnútorné napätia v tlačených materiáloch. Kombinácia neutrónových experimentov a mechanického namáhania, ako aj kolísania teploty pomáha realisticky reprezentovať priemyselné podmienky a optimalizovať kvalitu vyrábaných dielov.

Tím pod vedením Dr. habila. Ralph Gilles v TUM sa venuje aj vývoju procesných parametrov pre proces LPBF. FAU podrobne analyzuje tlačené materiály, aby ďalej zlepšila mechanické vlastnosti a splnila tak dlhodobé požiadavky leteckého priemyslu.

Celkovo projekt AlaAF predstavuje významný krok vo výskume materiálov pre letectvo a ukazuje potenciál aditívnych výrobných techník na vývoj vysokokvalitných a udržateľných riešení, ktoré dokážu reagovať na výzvy budúcnosti. Spolupráca medzi univerzitami a priemyslom tvorí základ tohto výskumu a vývoja orientovaného na budúcnosť.