Forskare vid MIT har presenterat ett genombrott inom materialvetenskap genom att designa en ny aluminiumlegering specifikt för 3D-printing. Det nya materialet uppvisar extrem styrka och förmågan att tåla höga temperaturer, vilket öppnar för nya användningsområden inom tunga industrier.
Femfaldigad styrka jämfört med traditionell metall
Den nyutvecklade legeringen markerar ett betydande steg framåt i prestanda. Enligt forskarteamet vid MIT är materialet fem gånger starkare än traditionell gjuten aluminium. Denna dramatiska ökning i hållfasthet gör det möjligt att använda aluminium i sammanhang där metallen tidigare har ansetts vara för svag.
Termisk stabilitet vid extrema temperaturer
En av de mest kritiska egenskaperna hos den nya legeringen är dess förmåga att bibehålla sina egenskaper under värme. Materialet förblir stabilt vid temperaturer upp till 400 grader Celsius. Denna termiska stabilitet är en förutsättning för att materialet ska kunna användas i miljöer med hög värmebelastning utan att förlora sin strukturella integritet.
Maskininlärning som designverktyg
För att identifiera den exakta kemiska sammansättningen som krävs för dessa egenskaper tog forskarna hjälp av modern teknik. Teamet använde maskininlärning för att analysera och identifiera den optimala kemiska blandningen. Detta digitala tillvägagångssätt har gjort det möjligt att precisera materialets sammansättning på ett sätt som optimerar både styrka och stabilitet.
Precision genom Laser Bed Powder Fusion (LBPF)
Tillverkningsprocessen utnyttjar en specifik metod för 3D-printing känd som “laser bed powder fusion” (LBPF). Genom att använda denna teknik har forskarna kunnat dra nytta av den snabba kylning som är en naturlig del av processen. Den snabba nedkylningen är avgörande för att ge materialet dess unika egenskaper under själva utskriftsmomentet.
Mikrostruktur med små utfällningar
Den tekniska förklaringen till materialets styrka återfinns på mikroskopisk nivå. Genom kombinationen av den specifika kemiska sammansättningen och LBPF-processen skapas en tät struktur av små utfällningar (precipitates). Det är denna täta inre struktur som ger legeringen dess överlägsna mekaniska egenskaper och gör den stabil under påfrestning.
Ersättare för tyngre metaller i framtidens motorer
Det nya materialet har potential att transformera sektorer där vikt och prestanda är kritiska faktorer. Forskarna ser framför sig att legeringen kan fungera som en högpresterande ersättning för tyngre metaller. Specifika användningsområden som nämns är komponenter i jetmotorer samt applikationer inom bilindustrin, där viktminskning kan ske utan att kompromissa med styrka eller värmetålighet.