AlaAF – Optimierung einer industriellen Anlage zur Additiven Fertigung für die rissfreie Herstellung von hochfesten Aluminium-Legierungen für die Luft- und Raumfahrt mittels eines innovativen Pulverkonzepts

Das Projekt AlaAF wird vom Lehrstuhl MSE I der FAU Erlangen-Nürnberg in Zusammenarbeit mit dem Heinz Maier-Leibnitz Zentrum FRM II der TU München und der Concept Laser GmbH, Lichtenfels, bearbeitet. Hauptziel des Projektes ist es neue, hochfeste Aluminiumlegierungen für die Luft- und Raumfahrt zur Anwendungsreife im pulverbettbasierten Laserstrahlschweißprozess (LPBF) zu bringen. 

Während des LPBF-Prozesses werden dünne Pulverschichten mittels Laser selektiv verschweißt, wodurch eine endkonturnahe Fertigung möglich ist. Hochfeste Aluminiumlegierungen sind aufgrund ihrer Anfälligkeit für Heißrisse oft ungeeignet für den LPBF-Prozess. In den neuartigen Aluminiumlegierungen sind zusätzlich Elemente zulegiert, die während des Prozesses zu feinen Keramikpartikeln reagieren und damit sowohl Energie zuführen als auch einen kornfeinenden Effekt haben. Damit wird die Rissanfälligkeit reduziert und das Material für den LPBF-Prozess verwendbar. 

Zur erfolgreichen Anwendung des Fertigungsprozesses für die neuen Legierungen ist ein tiefes Verständnis der Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und resultierender Mikrostruktur sowie der Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelation von Nöten. Während des Forschungsprojekts werden die lasergeschweißten Materialien eingehend untersucht um eine homogene, defektfreie Mikrostruktur einstellen zu können und in anschließenden Wärmebehandlungen eine Optimierung der mechanischen Eigenschaften angestrebt. Dabei werden die Korrelationen von Prozessparametern zur Mikrostruktur und darauf aufbauend zu den mechanischen Eigenschaften untersucht. Weiter werden die Auswirkungen der Pulveralterung infolge von mehrfachem Einsatz im Prozess betrachtet. 

Somit soll es ermöglicht werden das Potential der Werkstoffe mittels des Pulverbettprozesses wirtschaftlich und nachhaltig optimal auszuschöpfen. 

Das Forschungsprojekt Aluminium aus additiver Fertigung – AlaAF wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt unter dem Förderkennzeichen 05K25WEA gefördert.