Ingenieure der RMIT University in Melbourne, Australien, haben kürzlich eine 3D-gedruckte Titanlegierung entwickelt, die nicht nur stärker als der aktuelle Industriestandard ist, sondern auch deutlich kostengünstiger hergestellt werden kann. Titanlegierungen sind aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und ihrer Korrosionsbeständigkeit bereits stark in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Medizinindustrie vertreten. Allerdings ist das Material Vanadium, das häufig zur Herstellung dieser Legierungen verwendet wird, recht teuer, insbesondere bei der beliebten Ti-6Al-4V-Formulierung.
Als die Forschenden im Center for Additive Manufacturing (RCAM) der Universität an einer potentiellen Alternative zu Vanadium herumwerkelten, entdeckten sie eine Kombination aus kostengünstigen Alternativen – wie sich herausstellte, verbesserte die Mischung nicht nur die mechanische Leistung von Bauteilen sondern senkte auch die Produktionskosten um 29 %. Laut dem Doktoranden Ryan Brooke „ist unsere neue Legierung nicht nur kostengünstiger, sondern auch leistungsfähiger als die derzeit in der Industrie verwendeten Legierungen“. Der Erfolg zeigt Möglichkeiten auf, Herangehensweisen an die Legierungsentwicklung für die additive Fertigung in Zukunft grundlegend anders zu gestalten.
Die neuen Proben werden im Advanced Manufacturing Precinct der RMIT getestet
Ihre Forschungsergebnisse wurden kürzlich im Journal Nature Communications veröffentlicht und befassen sich mit einer der größten Herausforderungen im Bereich des 3D-Metalldrucks: der Konsistenz der Mikrostruktur. Herkömmliche Titanlegierungen bilden beim Drucken häufig säulenförmige Mikrostrukturen, was je nach Belastungsrichtung oft zu ungleichmäßigen mechanischen Eigenschaften führt. Das neue Design des RMIT-Teams unterdrückt dieses Verhalten und schafft eine gleichmäßigere Struktur, die unter Belastung eine bessere Leistung erbringt. Brooke verglich die Situation mit der Verwendung von veraltetem Kraftstoff in einem modernen Auto. „Es ist, als hätten wir ein Flugzeug gebaut und würden damit immer noch nur auf den Straßen herumfahren“, sagte er.
Diese neue Legierung eröffnet Möglichkeiten für eine nachhaltigere und skalierbarere Verwendung von Titan und seinen Alternativen in Hochleistungsbereichen. Das RMIT-Team strebt nun eine kommerzielle Partnerschaft an, um das Material in die Serienproduktion zu bringen. Diese Entwicklung spiegelt auch einen wachsenden Trend in der additiven Fertigung wider: die Entwicklung von Legierungen speziell für den 3D-Druck, anstatt bestehende Materialien, die für die traditionelle Fertigung entwickelt wurden, anzupassen.
Ryan Brooke (links) zusammen mit Professor Mark Easton (mittig) und Dr. Dong Qiu (rechts) vom RMIT Centre for Additive Manufacturing halfen bei der Entwicklung der neuen Legierung
Während sich die Branche auf Maschineninnovationen konzentriert hat, könnte die Materialwissenschaft der Schlüssel zur Ausschöpfung des vollen Potenzials des industriellen 3D-Drucks sein. Durch die Kombination von Kosteneffizienz und struktureller Integrität hat die Legierung von RMIT das Potential, eine neue Generation von 3D-Druckmaterialien einzuläuten – und das nicht nur durch die Stabilität des Materials, sondern durch dessen Zugänglich- und Vielseitigkeit in verschiedenen industriellen Branchen. Mehr Informationen finden Sie HIER.
Was halten Sie vom Druck von einer 3D-gedruckte Titan-Alternative für Vanadium? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.
*Bildverweise: RMIT University Melbourne