TUM-forskare revolutionerar 3D-utskrift av aluminiumkomponenter!

TUM-forskare revolutionerar 3D-utskrift av aluminiumkomponenter!

Den 12 september 2025 Münchens tekniska universitet (TUM) meddelade att man har lanserat ett viktigt forskningsprojekt kallat Aluminium from Additive Manufacturing (AlaAF) tillsammans med Friedrich-Alexander University Erlangen-Nuremberg (FAU) och Colibrium Additive. Detta projekt finansieras av det federala ministeriet för utbildning, teknik och rymd med 1,17 miljoner euro och syftar till att optimera produktionen av lätta och fjädrande aluminiumkomponenter för flyg- och rymdindustrin med hjälp av industriell 3D-utskrift.

Fokus för projektet är processen Laser Powder Bed Fusion (LPBF). Enligt denna innovativa teknik smälts metallpulver lager för lager till komponenter med hjälp av en laser. Stor vikt läggs vid designfriheten för de tillverkade delarna. Ett av de viktigaste problemen som forskare försöker ta itu med är sprickbildning under kylning av höghållfasta aluminiumlegeringar, vilket gör deras användning i bärande strukturella element mycket svårare.

Teknik och utmaningar

AlaAF-projektet sammanför flera institutioner, inklusive de sofistikerade tillverkningsteknikerna Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT). Här utvecklades komplexa gjutverktygsinlägg för stora aluminiumdetaljer. Den så kallade PBF-LB/M-tekniken möjliggör tillverkning av stora pressgjutformar, som är av central betydelse för fordonsindustrin. Dessa former måste vara termiskt motståndskraftiga, anpassningsbara och motståndskraftiga för att möta utmaningarna med elektrisk mobilitet.

Det specialstål L-40 som krävs är avgörande här, eftersom det gör att formar kan tillverkas med konform kylning. Denna innovation hjälper till att minimera temperaturtoppar och avsevärt förlänga formarnas livslängd genom att minska slitaget.

AlaAF-projektet använder en ny metod som använder speciella tillsatser i metallpulver för att bilda submikrona keramiska partiklar. Denna teknik resulterar i en finkornig mikrostruktur som både minskar sprickbildning och förbättrar komponenternas mekaniska egenskaper. Målet är att uppnå en totalvikt som är lättare utan att tappa motståndskraften. Sådana innovationer är särskilt viktiga i en sektor som genomgår betydande förändringar på grund av stigande kostnader och behovet av en energiomställning.

Forskning och analys

Ett annat fokus för TUM-forskningen är användningen av neutronmetoder för att undersöka material. Forskningsreaktorn FRM II gör det möjligt för forskare att analysera fasfördelningarna och de inre spänningarna i det tryckta materialet. Kombinationen av neutronexperiment och mekanisk stress samt temperaturvariationer hjälper till att realistiskt representera industriella förhållanden och optimera kvaliteten på de tillverkade delarna.

Teamet ledd av Dr habil. Ralph Gilles på TUM är också dedikerad till utvecklingen av processparametrar för LPBF-processen. FAU kommer att analysera de tryckta materialen i detalj för att ytterligare förbättra de mekaniska egenskaperna och därmed möta flygindustrins långsiktiga krav.

Sammantaget representerar AlaAF-projektet ett betydande steg i materialforskningen för flyget och visar potentialen hos additiv tillverkningsteknik för att utveckla högkvalitativa och hållbara lösningar som kan svara på framtidens utmaningar. Samarbetet mellan universitet och näringsliv ligger till grund för denna framtidsinriktade forskning och utveckling.