Superlegierung reduziert das Flugzeuggewicht
MIT-Wissenschaftler haben KI-Verfahren genutzt, um den besten Materialmix zu identifizieren
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Flugzeuge: Neue Legierung macht den Luftverkehr umweltverträglicher (Foto: ThePixelman, pixabay.com) |
Cambridge/Paderborn (pte019/07.10.2025/11:30)
Vor allem der Flugverkehr wird von einer neuen Legierung von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) profitieren. Diese ist ähnlich leicht wie Aluminium, aber fünfmal fester, sodass sie eingesetzt werden kann, um Gewicht zu sparen. Flugzeuge werden dadurch wirtschaftlicher und umweltverträglicher.
Mit KI schneller zum Ziel
Die Forscher um Mohadeseh Taheri-Mousavi haben die Zutaten zu ihrer Aluminium-Legierung mithilfe einer Kombination aus Simulationen und maschinellem Lernen ausgewählt. Dadurch ließ sich die Anzahl der möglichen Materialkombinationen, die getestet werden mussten, erheblich reduzieren.
Während die Wissenschaftler mit herkömmlichen Methoden über eine Mio. mögliche Materialkombinationen hätten simulieren müssen, waren es jetzt nur 40. Die übrigen hatte die Künstliche Intelligenz (KI) vorab aussortiert. Die Hochleistungs-Legierung enthält vor allem Aluminium, dem kleine Mengen von fünf verschiedenen Metallen beigemischt werden, deren Identität das Team nicht verrät.
3D-Druck macht es fester
Den Experten nach lässt sich die neue Legierung zu stärkeren, leichteren und temperaturbeständigeren Produkten verarbeiten, beispielsweise zu Ventilatorflügeln in Düsentriebwerken. Diese werden traditionell aus Titan gegossen. Dieses Material ist jedoch mehr als 50 Prozent schwerer und bis zu zehnmal teurer als Aluminium.
Die Zusammensetzung der Legierung ist nicht das Einzige, was sie so fest macht. Entscheidend ist, dass sie druckbar ist. Im Gegensatz zum Gussverfahren, bei dem das fertige Werkstück eine ganze Weile zum Abkühlen braucht, findet dieser Prozess beim Drucken in Sekunden statt. Derweil kann sich die extrem feinporige Struktur des Materials, die der Garant für hohe Festigkeit ist, nicht verändern. Bei länger dauerndem Abkühlungsprozess weiten sich die Poren, sodass die Festigkeit leidet.
Vielfältige Anwendungen
"Da der 3D-Druck komplexe Geometrien ermöglicht, Material spart und einzigartige Designs erlaubt, sehen wir diese druckbare Legierung als etwas, das außer in Flugzeugen auch in fortschrittlichen Vakuumpumpen, High-End-Automobilen und Kühlgeräten für Rechenzentren verwendet werden könnte", so MIT-Fachmann John Hart.
Die Entwickler haben das selektive Laserschmelzen zur Herstellung ihrer Proben genutzt. Dabei wird ein Pulver, das Bestandteile der Legierung enthält, schnell durch einen Laser geschmolzen, der die gewünschte Form nachzeichnet. Die Schicht ist so dünn, dass sie sehr schnell aushärtet. So wird das Objekt Schicht für Schicht produziert.
Die MIT-Forscher haben die Proben dann an Mirko Schaper, Professor für Leichtbau, und den Materialwissenschaftler Florian Hengsbach gesendet, die beide an der Universität Paderborn in Nordrhein-Westfalen lehren und arbeiten. Diese bestätigten nach ausführlichen Tests die von den MIT-Kollegen genannten Festigkeitswerte.
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