Como os componentes de alumínio levemente leve, mas extremamente resilientes para a aeroespacial, podem ser fabricados usando a impressão 3D industrial? Esta questão é o foco do novo projeto de pesquisa de transferência de Erum, Alaaf, que é financiado pelo governo alemão. A Universidade Técnica de Munique (TUM), com seu reator de pesquisa FRM II, A empresa aditiva colibriume a Universidade Friedrich-Alexander Erlangen-Nuremberg (FAU) querem desenvolver soluções em conjunto.
O foco está no processo de fusão de leito em pó a laser (LPBF), um processo de fabricação aditivo no qual o pó de metallic é fundido por camada por camada usando um laser para formar componentes de alta precisão. Esse processo permite uma incrível liberdade de design. No entanto, não pôde ser usado, por exemplo, com ligas de alumínio de alta resistência, como as necessárias para elementos estruturais de carga em aeronaves e espaçonave, pois tendem a rachar quando resfriados.
O projeto adota uma nova abordagem na qual aditivos especiais no metallic reagem quimicamente durante o processo de impressão, formando partículas cerâmicas finamente distribuídas na faixa do submicrômetro. Essas partículas influenciam o crescimento do cristal no materials, promovendo uma microestrutura uniforme e de granulação fina, reduzindo assim a formação de rachaduras. Isso permite o uso industrial de ligas de alumínio que antes eram consideradas praticamente impossíveis de imprimir, oferecendo vantagens claras, como menor peso, maior capacidade de suporção de carga e produção mais sustentável por meio de economia de materiais.
Os três parceiros de pesquisa estão trabalhando em conjunto no projeto, que é financiado pelo Ministério Federal de Educação, Tecnologia e Espaço (BMFTR), com um complete de 1,17 milhão de euros como parte do Plano de Ação para Pesquisa no Universo e Matéria (ERUM):
A empresa de impressão 3D Additive está contribuindo com a tecnologia industrial de ponta e está trabalhando com o TUM e a FAU para desenvolver os parâmetros de processo apropriados para o processo LPBF. A FAU analisa materiais impressos e suas propriedades mecânicas, em specific usando métodos microscópicos. Pesquisadores da FRM II são responsáveis pela investigação abrangente e teste de qualidade dos materiais usando métodos de nêutrons.
Vários métodos especializados são usados no FRM II: a difração de nêutrons permite que distribuições de fase e tensões internas sejam determinadas com precisão, os principais parâmetros para avaliar a força e a estabilidade. A imagem de nêutrons (radiografia e tomografia) permite a visualização até as melhores rachaduras ou poros profundos dentro de amostras de maneira não destrutiva. Em geral, a maior sensibilidade dos nêutrons em comparação com os raios X é usada para entender melhor a microestrutura do materials.
Dr. Habil. Ralph Gilles, gerente de projetos da TUM e porta -voz do consórcio, explica a vantagem specific desses métodos: “Os nêutrons têm uma alta profundidade de penetração e, portanto, são ideais para analisar componentes grandes e fabricados de forma adicional para a indústria – uma tarefa que seria impossível com outras técnicas”.
Além disso, a combinação de experimentos de nêutrons com carga mecânica e variação de temperatura em uma máquina de teste especialmente desenvolvida no FRM II permite uma simulação realista de condições operacionais industriais. Isso permite o registro do comportamento do materials em condições operacionais típicas.