Forschende entwickeln Hochleistungs-Titanlegierungen mittels additiver Fertigung

Die industrielle Produktion von Titanlegierungen war schon immer mit Problemen im Zusammenhang mit der Qualität und der Abfallentsorgung behaftet. Ein Team der Polytechnischen Universität Hongkong (PolyU) hat in Zusammenarbeit mit der RMIT University und der University of Sydney erfolgreich die additive Fertigung eingesetzt, um diese langjährigen Probleme bei der Herstellung von Titanlegierungen zu lösen.

Titanlegierungen sind essenzielle Leichtbauwerkstoffe in vielen Anwendungen. Mit 3D-Druck hergestellte Titanlegierungen könnten Kosten senken, Leistung verbessern und die Abfallwirtschaft nachhaltiger gestalten.

Das Forschungsteam hat eine neue, robuste und duktile Titanlegierung (α-β-Ti-O-Fe-Legierung) mithilfe des 3D-Drucks entwickelt. Dies wurde durch Einbeziehung von Sauerstoff und Eisen, den beiden potentesten Stabilisierungs- und Verstärkungselementen für α-β-Titanlegierungen, erreicht.

Dr. Zibin Chen, Assistenzprofessor am Department of Industrial and Systems Engineering an der PolyU, Preisträger des Young Innovative Researcher Award 2022 und einer der Hauptautoren der Forschungsarbeit, erklärte: “Unsere Arbeit kann das Recycling von mehr als 10 % der in der Metalllegierungsindustrie anfallenden Abfälle erleichtern. Dies kann sowohl die Material- als auch die Energiekosten für die Industrie erheblich senken und so zur ökologischen Nachhaltigkeit und zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks beitragen.”

Die additive Fertigung ermöglicht die Herstellung komplexer Metallteile in einem Schritt und die Erstellung von Strukturen und Zusammensetzungen, die herkömmlichen Methoden unzugänglich sind. Zudem erlaubt sie die Mikrostrukturanpassung, was zu höherer Festigkeit, Flexibilität sowie Korrosions- und Wasserbeständigkeit führt.

Prof. Keith K.C. Chan, Lehrstuhlinhaber für Fertigungstechnik am Department of Industrial and Systems Engineering der PolyU und Mitautor der Studie, erklärte: “Diese Arbeit kann als Modell oder Maßstab für andere Metalllegierungen dienen, die den 3D-Druck zur Verbesserung ihrer Eigenschaften und zur Erweiterung ihrer Anwendbarkeit nutzen. Der 3D-Druck von Metallen ist ein aufstrebender Bereich, und es wird einige Zeit dauern, bis er in der Materialherstellung weit verbreitet ist.”