Wissenschaftler von NUST MISIS verbesserten die 3D-Drucktechnologie von Aluminium, wodurch die Härte des Produkts um das 1.5-fache erhöht wurde. Das von ihnen entwickelte Nano-Kohlenstoff-Additiv aus Aluminium-Kohlenstoff-Pulver wird aus verarbeitungsbezogenen Erdölgasprodukten gewonnen, was die Qualität von 3D-gedruckten Verbundwerkstoffen für die Luft- und Raumfahrt verbessern wird. Die Forschungsergebnisse wurden in der internationalen Fachzeitschrift „Composite Materials News“ veröffentlicht.

Das Hauptanwendungsgebiet des Aluminium-3D-Drucks ist heute die Herstellung von Hightech-Teilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Das Vorhandensein selbst kleinster Fehler in der gedruckten Struktur ist entscheidend für die Sicherheit der erstellten Technologie. Das Hauptrisiko solcher Defekte ist laut NUST MISIS-Wissenschaftlern die hohe Porosität des Materials, die unter anderem durch die Qualität des Original-Aluminiumpulvers verursacht wird. Um eine gleichmäßige und dichte Mikrostruktur des Druckprodukts zu gewährleisten, schlugen die Wissenschaftler des MISIS Catalis Lab vor, dem Aluminiumpulver Kohlenstoff-Nanofasern zuzusetzen. Die Verwendung dieses modifizierten Additivs kann eine geringe Porosität des Materials gewährleisten und seine Härte um das 1.5-fache erhöhen.

„Durch das Einbringen anderer Komponenten in die Hauptmatrix zur Änderung der chemischen und Phasenzusammensetzung des Druckpulvers kann dessen Leistung verbessert werden. Insbesondere Kohlenstoff-Nanofasern haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit, was zur Maximierung der Produktsynthese beiträgt. Reduzieren Sie den Temperaturgradienten zwischen den gedruckten Schichten im Produktsyntheseprozess. Daher kann die Mikrostruktur des Materials nahezu aus der Inhomogenität eliminiert werden.“ sagte der Leiter des Labors, Professor NUST MISIS. Alexander Gromov.

Die vom Forschungsteam entwickelte Technologie zur Synthese von Nano-Kohlenstoff-Additiven umfasst chemische Abscheidung, Ultraschallbehandlung und IR-Wärmebehandlung. Die verwendeten Kohlenstoff-Nanofasern müssen ein Nebenprodukt der damit verbundenen Erdölgasverarbeitung sein. Bei seiner katalytischen Zersetzung reichert sich Kohlenstoff in Form von Nanofasern an den dispergierten Metallpartikeln des Katalysators an. Üblicherweise wird das Begleitgas derzeit nur im Feld verbrannt und belastet die Umwelt. Daher habe die Anwendung der neuen Methode auch schwerwiegende Auswirkungen auf die Umwelt, sagte Professor Gromov. Die Forschung wurde gemeinsam mit Experten des Boreskov Institute of Catalysis SB RAS durchgeführt. Zukünftig will das Forschungsteam die optimalen Bedingungen für das selektive Laserschmelzen des neuen Verbundpulvers ermitteln.

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