Modifiziertes Aluminium ist doppelt so hart

Forscher der National University of Science and Technology MISiS (NUST) 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.

Alexander Gromov, Professor am Department for Non-Ferrous Metals and Gold der NUST MISiS, und sein Team haben eine Technologie entwickelt, um die Stärke von Aluminium-Verbundstoffen, die bei 3D-Druckverfahren zum Zug kommen, deutlich zu verbessern. Es geht 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.

Gerade für die Luftfahrtindustrie ist 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. 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.

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.

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