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Nach Angaben des US-Energieministeriums haben Forschende erfolgreich die Neutronenbildgebung eingesetzt, um Spannungseffekte in neuartigen Superlegierungen zu untersuchen, die mit Hilfe des laserbasierten 3D-Drucks hergestellt wurden.
Die Legierungen wurden mittels laserbasierter additiver Fertigung hergestellt, einem Verfahren, bei dem Metallpulver schichtweise unter Einsatz eines Lasers zu komplexen Bauteilen geformt wird. Anschließend setzten die Forschenden Neutronen ein, um die interne Struktur der gedruckten Metalle präzise zu analysieren. Mithilfe des VULCAN-Diffractometers am Spallation Neutron Source (SNS) und des MARS-Imaging-Instruments am High Flux Isotope Reactor (HFIR) des ORNL konnte die Verteilung der residualen Gitterspannungen detailliert erfasst werden.
Die Untersuchung zeigte, dass gezielte Wärmebehandlungen die während des Druckprozesses entstehenden Spannungen signifikant reduzieren können. Zudem wurde festgestellt, dass die Spannungsbildung stärker von den eingesetzten Fertigungsparametern, wie der Laserdurchführzeit und der Energiezufuhr, beeinflusst wird als von der chemischen Zusammensetzung der Metalle.
Diese Erkenntnisse tragen dazu bei, stärkere und fortschrittlichere Legierungen zu entwickeln, die gleichzeitig kostengünstiger produziert werden können. Solche Verbesserungen sind essenziell für Anwendungen in extremen Umgebungen, wo Materialeigenschaften wie Festigkeit und Hitzebeständigkeit von entscheidender Bedeutung sind. Durch die Integration der Forschungsergebnisse in die additive Fertigung können künftig robustere und effizientere Bauteile hergestellt werden, die den hohen Anforderungen moderner Technologien gerecht werden.
Die Forschungsergebnisse, veröffentlicht in der Fachzeitschrift Advanced Functional Materials, stellen einen wichtigen Schritt zur Weiterentwicklung der additiven Fertigung dar. Sie bieten eine solide Grundlage für zukünftige Innovationen in der Materialwissenschaft und industriellen Produktion, indem sie die Herstellung von Superlegierungen optimieren und deren Einsatzmöglichkeiten erweitern.
