Superstarkes Raketenteil aus Titanlegierung kann 3D sein

Ein internationales Forscherteam hat herausgefunden, dass eine superstarke Titanlegierung, ein Schlüsselmaterial in zahlreichen Branchen, im 3D-Druckverfahren hergestellt werden kann.

Aufgrund ihrer im Verhältnis zu ihrem Gewicht extremen Festigkeit werden Titanlegierungen in allen Bereichen der Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Verteidigung, Biomedizin und Energie eingesetzt.

Ihre Herstellung ist jedoch schwierig und erfordert einen aufwendigen Guss und eine thermomechanische Verarbeitung, um ihre Festigkeit zu erreichen.

Bis jetzt.

In einem in Nature Materials veröffentlichten Artikel wurde ein additives Fertigungsverfahren (3D-Druck) zur Herstellung einer kommerziellen Titanlegierung beschrieben.

„Die Anwendung eines neuen Prozesses auf einem vorhandenen Material ist für die Industrie immer interessant, weil man es sofort nutzen kann“, sagt der leitende Autor Professor Aijun Huang, Forscher für Materialwissenschaften und -technik an der Monash University.

„Die Leute haben immer Bedenken, dass eine 3D-gedruckte Legierung nicht so gut ist wie viele Schmiedelegierungen oder manchmal sogar nicht so gut wie Gusslegierungen.“

„Der Versuch, einen neuen Weg zur Verbesserung der mechanischen Leistung zu finden, ist im Bereich des 3D-Drucks immer ein heißes Thema.“

Huang beschreibt die neue Technik zur Herstellung der „Nano-Zwillings“-Legierung als „sehr einfach“.

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Titanpulver mit mikrometergroßen Partikeln wird mithilfe einer 3D-Drucktechnik namens Laser-Pulver-Bett-Fusion in eine Form gebrannt.

Anschließend wird das bedruckte Material bei 480 °C wärmebehandelt.

Das resultierende Material hat eine maximale Zugfestigkeit von über 1600 Megapascal und ist damit das stärkste bekannte 3D-gedruckte Metall. (Zum Vergleich: Einige der stärksten nicht 3D-gedruckten Titanlegierungen haben eine Stärke von etwa 2000 Megapascal.)

Huang sagt, dass das neue Verfahren sofort von der Industrie genutzt werden könnte, „insbesondere für die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie“.

„Viele Menschen sind daran interessiert, neue Materialien durch 3D-Druck zu entwerfen, was immer interessant ist“, sagt Huang.

„Aber in der Branche mögen sie keine neuen Materialien. Der Genehmigungsprozess für neue Materialien ist sehr langwierig und sehr teuer.“

„Wir haben an einer kommerziellen Legierung gearbeitet, die bereits verfügbar ist.“

Ursprünglich von Cosmos veröffentlicht mit dem Titel „How to 3D-print a superstrong Titanium Rocket Component“.

Ellen Phiddian ist Wissenschaftsjournalistin bei Cosmos. Sie hat einen BSc (Honours) in Chemie und Wissenschaftskommunikation sowie einen MSc in Wissenschaftskommunikation, beide von der Australian National University.

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