Modifiziertes Aluminium ist doppelt so hart

Neuer Kompositwerkstoff für 3D-Drucker soll vor allem in der Luftfahrt zum Einsatz kommen

Prototyp: Härteres Aluminium für den 3D-Druck (Foto: Sergey Gnuskov/en.misis.ru)

Moskau (pte004/11.10.2018/06:10) – Forscher der National University of Science and Technology MISiS (NUST) http://en.misis.ru machen 3D-gedruckte Aluminiumprodukte nun härter und
widerstandsfähiger. Hierfür nutzen sie einen Modifikator, der auf
Nitriden und Aluminiumoxiden basiert und durch Verbrennung gewonnen
wird. Dieser lässt einen neuen Kompositwerkstoff entstehen, der den
Experten nach doppelt so stark ist wie vergleichbare Materialien, die im
3D-Druck auf Basis von Aluminiumpulver verwendet werden.

Aluminium versus Titan

"Wir haben eine Technologie entwickelt, um die Stärke von
Aluminium-Verbundstoffen, die bei 3D-Druckverfahren zum Zug kommen,
deutlich zu verbessern", erklärt Alexander Gromov, Professor am
Department for Non-Ferrous Metals and Gold der NUST MISiS. Es gehe dabei
darum, die spezifischen Eigenschaften derartiger Materialien gezielt zu
verändern. "Ziel ist es, die Charakteristiken dieser Produkte mehr in
Richtung einer Titanlegierung zu trimmen: Titan ist rund sechsmal so
hart wie Aluminium, aber seine Dichte ist um das 1,7-Fache höher",
betont der Experte.

Gerade für die Luftfahrtindustrie sei Titan nämlich eigentlich der
optimale Werkstoff. "Für den 3D-Druck ist dieses Material aber aufgrund
der besonders großen Brand- und Explosionsgefahr bei der Verwendung von
Pulvern nicht brauchbar", gibt Gromov zu bedenken. Deshalb setze man auf
Aluminium als Alternative, das im Gegensatz zu Titan sehr leicht und
gut formbar ist. "Normales Aluminium ist aber nicht stark genug, um den
Belastungen, die in der Luftfahrt auftreten, standzuhalten. Die Lösung
liegt also darin, den Härtegrad von Aluminium zu erhöhen."

"Innovativer Modifikator"

Dies gelingt Gromov laut eigener Beschreibung, indem er einen
"innovativen Modifikator" verwendet, der sich durch Verbrennung gewinnen
lässt. "Verbrennungsprodukte wie Nitride und Aluminiumoxide eignen sich
besonders gut, um Oberflächen mit speziellen Nanoschichten zwischen
einzelnen Partikeln herzustellen. Die besonderen Eigenschaften und
Strukturen dieser Oberflächen erlauben es, die Partikel sehr eng an das
Aluminium zu binden. Als Resultat kann die Härte des dadurch
entstehenden Kompositmaterials verdoppelt werden", so der
Wissenschaftler.