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Ein Forscherteam der chinesischen Nanjing Universität für Luft- und Raumfahrt (NUAA) sowie des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT) entwickelte mit dem Einsatz eines SLM-3D-Druckers eine Scandium- und Zirconium-modifizierte AI-Mg-Legierung für die Luft- & Raumfahrt.
Erst vor wenigen Wochen berichteten wir über die neueste Innovation im Bereich der Metall-Legierungen für die Raum- & Luftfahrtindustrie. Diese Innovation zeichnet sich als Aluminium-Scandium-Legierung aus und wurde von dem britischen Unternehmen Metalysis entwickelt. Auch APWorks, ein Tochterunternehmen von Airbus, konnte sich mit seiner speziell für den Metall-3D-Druck entwickelten Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung namens “Scalmolly” profilieren.
Die Zahlen der Forschungsarbeiten in Bezug auf die Entwicklung von Legierungen für den Metall-3D-Druck steigen stetig. Dies ist kein Wunder, denn vor allem in der Luft- & Raumfahrt, aber auch in der Automobilbranche, wird – nicht zuletzt für die Sicherheit der Endnutzer – großen Wert auf Materialeigenschaften gelegt. Mit dem Einsatz von 3D-Drucktechnologien können wiederholbare Eigenschaften ebenso wie gleichbleibend hohe Qualität erreicht werden. Weiters verringert der Einsatz dieser Technologie den für die Produktion benötigten zeitlichen-, finanziellen- sowie auch Materialaufwand.
Nun publizierte auch ein Forscher-Team, bestehend aus Mitgliedern der Nanjing Universität für Luft- und Raumfahrt (NUAA) sowie des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik (ILT), seine neueste Forschungsarbeit rund um eine Scandium- und Zirconium-modifizierte AI-Mg-Legierung. Veröffentlicht wurde diese Arbeit unter dem Titel “Selektives Laserschmelzen von Seltenerdelement-Sc-modifizierten Aluminiumlegierungen: Thermodynamik des Niederschlagsverhaltens und dessen Einfluss auf mechanische Eigenschaften” in dem Magazin Additive Manufacturing.
Ein Auszug verrät mehr über die neue Legierung:
“Das Interesse an selektiven Legierungen auf der Basis des Laserschmelzens (SLM) für Leichtbauanwendungen, insbesondere die Seltenerdelement-Sc-modifizierte Al-Mg-Legierung, nimmt zu. In dieser Arbeit wurde eine hochleistungsfähige Al-Mg-Sc-Zr-Legierung erfolgreich mit SLM hergestellt. Die Phasenidentifikation, das Verdichtungsverhalten, die Ausscheidungsverteilung und die mechanischen Eigenschaften der so hergestellten Teile bei einer Vielzahl von Verarbeitungsparametern wurden sorgfältig charakterisiert. In der Zwischenzeit zeigt sich die Entwicklung des Nanopräzipitationsverhaltens unter verschiedenen Scangeschwindigkeiten und die TEM-Analyse von Präzipitaten, dass eine geringe Menge an sphärischen Nanopräzipitaten Al3 (Sc, Zr) am Boden des Schmelzpools mit einer niedrigen Scan-Geschwindigkeit eingebettet wurde, während in der Matrix keine Niederschläge mit einer relativ hohen Abtastgeschwindigkeit aufgrund der kombinierten Effekte der Variation des Marangoni-Konvektionsvektors, der ultrakurzen Lebensdauer der Flüssigkeit und der schnellen Abkühlrate gefunden wurden. Eine erhöhte Härte und eine verringerte Verschleißrate von 94 HV0,2 und 1,74 · 10 & supmin; & sup4; mm³N-1m & supmin; ¹ wurden jeweils erhalten, wenn eine viel niedrigere Abtastgeschwindigkeit angewendet wurde. Eine Beziehung zwischen den Verarbeitungsparametern, der Oberflächenspannung, der Konvektionsströmung, der Niederschlagsverteilung und den resultierenden mechanischen Eigenschaften ist gut etabliert, was zeigt, dass die Hochleistung von SLM-verarbeiteter Al-Mg-Sc-Zr-Legierung durch die Kontrolle der Verteilung von Nanopräzipitaten maßgeschneidert werden konnte.”
