Colibrium Additive con TUM (FRM II) e FAU su leghe di alluminio “leggere ma molto resistenti”
Il progetto coinvolge la Technical University of Munich (con il reattore di ricerca FRM II), Colibrium Additive e la Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) per sviluppare componenti aerospaziali in alluminio prodotti con laser powder bed fusion (LPBF). Il consorzio esplora l’uso di “additivi speciali” nella polvere che, durante la fusione, formano particelle ceramiche sub-micrometriche in grado di affinare la microstruttura e ridurre le cricche da solidificazione. Finanziamento totale: 1,17 milioni di euro.
Obiettivo tecnico e metodo
Il fulcro è rendere stampabili in LPBF leghe di alluminio ad alta resistenza (tipicamente soggette a hot-cracking) grazie a particelle ceramiche disperse in situ che guidano la crescita cristallina verso grani più fini e uniformi. Così si punta a coniugare peso ridotto e capacità portante elevata per elementi strutturali aeronautici. Queste sfide sono note in letteratura per le leghe Al ad alta resistenza in LPBF.
Ruoli dei partner
Colibrium contribuisce con tecnologia e know-how di process parameter development per LPBF; FAU esegue l’analisi microstrutturale e delle proprietà meccaniche; i ricercatori del FRM II/TUM curano le indagini neutroniche e i test di qualità.
Cosa si misura con i neutroni al FRM II
Il FRM II impiega diffrazione neutronica (per stati tensionali e fasi), neutron imaging (radiografia e tomografia) per visualizzare pori e microcricche in profondità senza distruggere i campioni; l’elevata sensibilità dei neutroni rispetto ai raggi X è utile per comprendere la microstruttura e validare l’integrità dei pezzi. Il FRM II è tra le sorgenti neutroniche di ricerca più potenti (flusso >10¹⁴ n/cm²·s).
Perché l’alluminio “alto-resistenza” è difficile in LPBF
Le tradizionali leghe Al ad alta resistenza presentano forte tendenza alla criccatura durante la solidificazione rapida tipica del LPBF. Ricerche su materiali e parametri (pre-riscaldo della piastra, strategie di scansione) mostrano quanto sia determinante controllare porosità e tensioni residue per ottenere proprietà affidabili.
Che cos’è, in breve, il LPBF
Nel LPBF il laser fonde selettivamente strati di polvere (10–200 μm); sovrapponendo le tracce si costruisce il componente. La scelta e l’ottimizzazione dei parametri (potenza, velocità, spessore layer, strategia) influenzano densità, ruvidità, microstruttura e prestazioni.
Il contributo industriale: piattaforme Colibrium Additive
Per questo tipo di studi è spesso impiegata la famiglia M2 Series 5 (LPBF) di Colibrium, con parametri disponibili per diverse leghe (incluse AlSi7Mg e AlSi10Mg) e opzioni fino a dual 1 kW; la qualità ripetibile di processo e la diffusione nel settore aerospaziale la rendono una base solida per sviluppare nuove ricette di processo e polveri. (La macchina specifica del progetto non è indicata, ma il ruolo di Colibrium nel tuning dei parametri LPBF è esplicito.)
Finanziamento: programma ErUM del BMBF
Il progetto è sostenuto nell’ambito del quadro ErUM – “Erforschung von Universum und Materie” del BMBF (Ministero federale dell’Istruzione e della Ricerca, Germania), che finanzia attività a grandi infrastrutture di ricerca e il trasferimento verso industria e società. L’importo specifico (1,17 M€) è riportato dalla fonte di annuncio, mentre ErUM/ErUM-Pro è descritto nelle linee guida e atti ufficiali del BMBF.
Implicazioni per l’aerospazio
Se l’approccio con additivi ceramici in situ ridurrà la criccatura conservando microstrutture stabili, la finestra di leghe Al stampabili in LPBF potrà ampliarsi, con impatti su telai, staffaggi e scambiatori leggeri. La traiettoria della ricerca su “Al ad alte prestazioni per AM” indica benefici potenziali anche in fatica e stabilità termica.
