MIT-Team verstärkt durch 3D-Druck Metalle mit Keramiken

Ein Forschungsteam des MIT hat eine wissenschaftliche Arbeit veröffentlicht, in der sie zeigen, wie sie ein einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Verstärkung eines Schlüsselmaterials entwickelt haben, das in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Kernenergie eingesetzt wird.

“Es besteht immer ein großer Bedarf an der Entwicklung leistungsfähigerer Materialien für extreme Umgebungen. Wir glauben, dass diese Methode ein großes Potenzial für andere Materialien in der Zukunft hat”, sagt Ju Li, der Battelle Energy Alliance Professor in Nuclear Engineering und Professor im Department of Materials Science and Engineering (DMSE) des MIT.

Die Forscher*innen begannen mit Inconel 718, einer “Superlegierung”, die hohen Temperaturen standhalten kann. Sie kombinierten handelsübliches Inconel 718-Pulver mit keramischen Nanodrähten und verwendeten das resultierende Pulver für den 3D-Druck. Sie fanden heraus, dass die so hergestellten Teile weniger Porosität und Risse aufweisen als Teile aus reinem Inconel 718 und somit deutlich stärker sind.

Außerdem ist das Verfahren selbst nicht teuer, denn “es funktioniert mit vorhandenen 3D-Druckmaschinen. Verwenden Sie einfach unser Pulver und Sie erhalten eine viel bessere Leistung”, sagt Li.

Li sagt, dass die Arbeit “einen riesigen neuen Raum für das Legierungsdesign eröffnen könnte”, da die Abkühlungsrate von ultradünnen 3D-gedruckten Schichten aus Metalllegierungen viel schneller ist als die Rate für Massenteile, die mit herkömmlichen Schmelzverfestigungsverfahren hergestellt werden. Infolgedessen “scheinen viele der Regeln für die chemische Zusammensetzung, die für den Massenguss gelten, auf diese Art des 3D-Drucks nicht anwendbar zu sein. Wir haben also einen viel größeren Raum für die Zusammensetzung des Grundmetalls mit Keramikzusätzen zu erforschen”.

Emre Tekoğlu, einer der Hauptautoren des Papiers über die additive Fertigung, sagt: “Diese Zusammensetzung war eine der ersten, für die wir uns entschieden haben, daher war es sehr aufregend, diese Ergebnisse in der Praxis zu erhalten. Es gibt noch viel zu erforschen. Wir werden weiterhin neue Inconel-Verbundwerkstoff-Formulierungen erforschen, um Materialien zu entwickeln, die noch extremeren Umgebungen standhalten können.”

Alexander O’Brien, ein weiterer Hauptautor, sagt: “Die Präzision und Skalierbarkeit des 3D-Drucks hat eine Welt neuer Möglichkeiten für das Materialdesign eröffnet. Unsere Ergebnisse hier sind ein aufregender erster Schritt in einem Prozess, der sicherlich einen großen Einfluss auf das Design für die Kernkraft, die Luft- und Raumfahrt und die gesamte Energieerzeugung der Zukunft haben wird.”

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