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Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Wissenschaftlern der City University of Hongkong (CityU) hat mit Hilfe der additiven Fertigung erfolgreich eine stabile, dehnbare und leichte Legierung auf Titanbasis entwickelt. Die Ergebnisse eröffnen einen neuen Weg zur Entwicklung von Legierungen mit noch nie dagewesenen Strukturen und Eigenschaften für verschiedene strukturelle Anwendungen.
Meistens wird der 3D-Druck lediglich als Fertigungstechnologie betrachtet, aber die additive Fertigung bietet jedoch auch in anderen Bereichen viel Potenzial. Materialforscher der City University of Hongkong konnten den 3D-Druck für die Entwicklung von neuen Titanlegierungen verwenden.
Die Wissenschaftler beobachteten in Simulationen, dass Mischungen in Metalllegierungen Mikrostrukturen schaffen können, welche die Eigenschaften der Legierung verbessern.
“Die einzigartigen Eigenschaften der additiven Fertigung bieten uns eine größere Freiheit bei der Gestaltung von Mikrostrukturen”, erklärt Dr. Zhang, der auch Erstautor der Arbeit ist. “Konkret haben wir eine partielle Methode entwickelt, um mit Hilfe des 3D-Drucks Legierungen mit Verläufen im Mikrometerbereich herzustellen, was mit herkömmlichen Methoden der Materialherstellung nicht möglich ist.”
Die von ihnen vorgeschlagene Methode umfasst das Schmelzen und Mischen von zwei verschiedenen Legierungen, d. h. von Titanlegierungspulvern und Edelstahlpulvern, mit einem fokussierten Laserstrahl. Durch die Steuerung von Parametern wie der Laserleistung und der Scangeschwindigkeit während des 3D-Druckverfahrens gelang es dem Team, die ungleichmäßige Zusammensetzung der Elemente in der neuen Legierung auf kontrollierbare Weise zu erzeugen. Die Legierung ist leichter, sehr stabil und dehnbar.
Das Forscherteam unter der Leitung von Professor Chain-Tsuan Lieu veröffentlichte in der Fachzeitschrift Science die Arbeit in einem Paper mit dem Titel “In situ design of advanced titanium alloy with concentration modulations by additive manufacturing” vorgestellt.
