Home Forschung & Bildung Hochleistungslegierung: Forschende 3D-drucken leichtestes hitzefestes Metall

Hochleistungslegierung: Forschende 3D-drucken leichtestes hitzefestes Metall

Forschende des Oak Ridge National Laboratory und des National Energy Technology Laboratory haben die leichteste rissfreie Legierung entwickelt und 3D-gedruckt, die bei Temperaturen von über 2400 Grad Celsius nicht schmelzen kann.

Diese Innovation könnte die additive Fertigung von Turbinenschaufeln erheblich verbessern, indem sie höheren Temperaturen standhält und gleichzeitig das Gewicht von Gasturbinentriebwerken, wie sie in Flugzeugen verwendet werden, reduziert.

Die neuartige Legierung besteht aus sieben Elementen und ist niobiumreich, was zu einer komplex konzentrierten Struktur führt. Ihr Schmelzpunkt ist um mindestens 48 % höher als bei den zuvor am ORNL entwickelten Nickel- und Kobalt-Superlegierungen. Durch präzise Anpassungen des Elektronenstrahlschmelzprozesses konnten die Forschenden Testteile dieser Legierung drucken.

„Niemand war bisher in der Lage, Legierungen mit einer so hohen Schmelztemperatur und geringer Dichte zu entwickeln und zu drucken, ohne dass es zu Rissen kommt“, so Saket Thapliyal vom ORNL. Metalle wie Wolfram können zwar die Hitze aushalten, würden aber das Gewicht eines Flugzeugs zu stark erhöhen. „Dies ist von großer Bedeutung. Wir stellen etwas Leichteres her, das seine strukturelle Integrität bei ultrahohen Temperaturen beibehält“.

Diese Entwicklung eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung von Hochleistungskomponenten in der Luftfahrtindustrie. Durch die additive Fertigung können komplexe und präzise Bauteile effizient produziert werden, was sowohl die Produktionskosten senkt als auch die Umweltbelastung reduziert. Die Fähigkeit, leichte und gleichzeitig temperaturbeständige Materialien zu verwenden, trägt dazu bei, die Effizienz von Gasturbinen zu steigern und deren CO₂-Fußabdruck zu verringern.

Die Fortschritte in der Legierungstechnologie am ORNL und NETL demonstrieren das Potenzial des 3D-Drucks, maßgeschneiderte Lösungen für anspruchsvolle industrielle Anwendungen zu bieten. Mit dieser neuen Legierung setzen die Forschungsteams einen wichtigen Meilenstein in der Entwicklung fortschrittlicher Materialien, die den steigenden Anforderungen moderner Technologien gerecht werden.

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