Raziskovalci TUM revolucionirajo 3D tiskanje aluminijastih komponent!

Raziskovalci TUM revolucionirajo 3D tiskanje aluminijastih komponent!

12. septembra 2025 je Tehnična univerza v Münchnu (TUM) je objavila, da je skupaj z Univerzo Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU) in Colibrium Additive začela pomemben raziskovalni projekt z naslovom Aluminij iz aditivne proizvodnje (AlaAF). Ta projekt financira Zvezno ministrstvo za izobraževanje, tehnologijo in vesolje z 1,17 milijona evrov in je namenjen optimizaciji proizvodnje lahkih in prožnih aluminijastih komponent za vesoljsko uporabo z uporabo industrijskega 3D tiskanja.

Osredotočenost projekta je postopek laserske plastične fuzije (LPBF). V skladu s to inovativno tehnologijo se kovinski prah z laserjem plast za plastjo stopi v komponente. Velik pomen je namenjen svobodi oblikovanja izdelanih delov. Eden ključnih problemov, s katerim se raziskovalci ukvarjajo, je pokanje med ohlajanjem visokotrdnih aluminijevih zlitin, kar močno oteži njihovo uporabo v nosilnih konstrukcijskih elementih.

Tehnologija in izzivi

Projekt AlaAF združuje več institucij, vključno s prefinjenimi proizvodnimi tehnikami Fraunhoferjev inštitut za lasersko tehnologijo (ILT). Tu so bili razviti kompleksni vložki orodij za tlačno litje za velike aluminijaste dele. Tako imenovana tehnologija PBF-LB/M omogoča izdelavo velikih kalupov za tlačno litje, ki so osrednjega pomena za avtomobilsko industrijo. Te oblike morajo biti toplotno odporne, prilagodljive in prožne, da lahko kos izzivom električne mobilnosti.

Posebno jeklo L-40, ki se zahteva, je tu ključnega pomena, saj omogoča proizvodnjo kalupov s konformnim hlajenjem. Ta inovacija pomaga zmanjšati temperaturne vrhove in bistveno podaljša življenjsko dobo kalupov z zmanjšanjem obrabe.

Projekt AlaAF uporablja nov pristop, ki uporablja posebne dodatke v kovinskem prahu za oblikovanje submikronskih keramičnih delcev. Rezultat te tehnike je drobnozrnata mikrostruktura, ki zmanjša nastajanje razpok in izboljša mehanske lastnosti komponent. Cilj je doseči skupno težo, ki je lažja, ne da bi pri tem izgubili odpornost. Takšne inovacije so še posebej pomembne v sektorju, ki je podvržen velikim spremembam zaradi naraščajočih stroškov in potrebe po energetskem prehodu.

Raziskave in analize

Druga usmeritev raziskav TUM je uporaba nevtronskih metod za preučevanje materialov. Raziskovalni reaktor FRM II omogoča znanstvenikom analizo faznih porazdelitev in notranjih napetosti v tiskovinah. Kombinacija eksperimentov z nevtroni in mehanskimi obremenitvami ter temperaturnimi variacijami pomaga realistično predstaviti industrijske pogoje in optimizirati kakovost izdelanih delov.

Ekipa pod vodstvom dr. habil. Ralph Gilles pri TUM je prav tako posvečen razvoju procesnih parametrov za proces LPBF. FAU bo tiskovine podrobno analiziral, da bi še izboljšal mehanske lastnosti in tako zadostil dolgoročnim zahtevam letalske in vesoljske industrije.

Projekt AlaAF na splošno predstavlja pomemben korak v raziskavah materialov za letalstvo in kaže potencial tehnik aditivne proizvodnje za razvoj visokokakovostnih in trajnostnih rešitev, ki se lahko odzovejo na izzive prihodnosti. Sodelovanje med univerzami in industrijo tvori osnovo za te v prihodnost usmerjene raziskave in razvoj.