Wraz z obserwowaną od początku XXI wieku tendencją wzrostową procentowego udziału stopów aluminium w konstrukcji pojazdów, w najbliższym czasie przewidywane jest zwiększenie dostępności aluminiowych surowców wtórnych. Przykładem mogą być stopy odlewnicze Al-Si o składzie zbliżonym do eutektycznego, stosowane między innymi na tłoki silników wewnętrznego spalania. Zawierają one do dziesięciu różnych składników stopowych, których recykling może posłużyć za podstawę do produkcji nowych stopów dla druku 3D z metalu.
W DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) opracowano metodologię obliczeniową analizy kompozycji stopowych, złożonych z surowców wtórnych. Obejmuje ona analizy termodynamiczne, prognozowanie właściwości w oparciu o uczenie maszynowe, algorytmy optymalizacji, analizę niepewności i wrażliwości, a także uproszczoną walidację eksperymentalną uzyskanych rezultatów. Całość ma przyczynić się do przyspieszenia prac badawczo-rozwojowych nad nowymi stopami, przy jednoczesnej minimalizacji pracochłonnych testów fizycznych.
Do badań wykorzystano obrazowanie synchrotronowe mikrostruktury, budowy fazowej, morfologii i porowatości materiału. W rezultacie zidentyfikowano potencjalną kompozycję Al-Si-Cu-Mg-Ni, charakteryzującą się mniejszą zawartością krzemu niż w konwencjonalnych stopach Al-Si, a także potencjałem poprawy ciągliwości i wytrzymałości, przy zachowaniu optymalnych parametrów na potrzeby procesu druku 3D w technologii LPBF (laser powder bed fusion).
Katrin Bugelnig, Tobias Strohmann, Matthias Kolbe et al.: An Al-Si-Cu-Mg-Ni alloy for additive manufacturing from scrap mixtures: A combined high-throughput computational and 4D experimental proof of concept, Research Square, 2026 (CC BY 4.0)
