3D-Druck für die Luft- und Raumfahrt mit Abfällen aus der Ölindustrie
Wissenschaftler vom russischen Institut NUST MISIS haben eine 3D-Druck-Technologie für Aluminium verbessert und dabei eine Steigerung der Härte der Produkte um das 1,5-fache erreicht.
Der von den Wissenschaftlern haben einen Nanokohlenstoffzusatz für Aluminiumpulver aus Ölabfällen entwickelt, um den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt zu verbessern. Die Forschungsergebnisse wurden in der internationalen wissenschaftlichen Zeitschrift Composites Communications veröffentlicht.
Dem Team gelang es die Härte von 3D-gedruckten Aluminiumteilen um das 1,5-fache zu erhöhen und die Porosität deutlich zu verringern. Damit wird die Qualität der Teile erhöht und sie können für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden.
Obwohl 3D-gedruckte Titanbauteile in der Luft- und Raumfahrt, der Medizin und der Automobilindustrie wegen ihres hohen Festigkeits-/Gewichtsverhältnisses bevorzugt werden, sind die Entwicklungen im Aluminium-3D-Druck die Hauptanwendungsbereiche der Technologie in der Luft- und Raumfahrt.
Eine Herausforderung bei der Verwendung von Aluminiumpulver zur Herstellung von High-Tech-Teilen für diese Anwendungen ist seine hohe Porosität, die zu Defekten innerhalb der gedruckten Strukturen führen könnte und daher Sicherheitsbedenken aufwirft. Um dem entgegenzuwirken, haben Wissenschaftler des MISIS Catalis Labors vorgeschlagen, dem Aluminiumpulver Kohlenstoff-Nanofasern beizumischen, um die Gleichmäßigkeit und Dichte des Materials beim Druck zu verbessern.
Mit Hilfe von Techniken wie chemischer Abscheidung, Ultraschallbehandlung und Infrarot (IR)-Wärmebehandlung synthetisierten die Wissenschaftler die Nanokohlenstoffzusatz , die als Nebenprodukt bei der Verarbeitung von Erdölbegleitgas oder Altöl anfallen können. Während der katalytischen Zersetzung des Altöls reichert sich Kohlenstoff in Form von Nanofasern auf dispergierten Metallpartikeln des Katalysators an, die die Wissenschaftler gewannen und für die Entwicklung ihrer Technologie verwendeten.
Weitere Details beschreiben die Forscher in ihrer Arbeit mit dem Titel “In-situ synthesis and characterization of powdery nanocomposite “carbon nanotubes/nanoalumina“.