Výzkum slitin hořčíku pro aditivní výrobu strukturálních a biodegradabilních dílů

Projekt INTERREG AT-CZ ReMaP si klade za cíl vyvinout nové hořčíkové (Mg) slitiny, jak pro odlehčené díly, tak pro biodegradabilní implantáty, pomocí dvou nejreprezentativnějších ALM technologií. Vývoj slitin hořčíku v tomto projektu začíná nejmodernějšími slitinami vyvinutými v LKR a používanými v oblasti letectví a zdravotnictví. Tyto slitiny však byly vyrobeny a zpracovány běžnými procesy (odlévání a tváření). Z tohoto důvodu je nezbytné začít základním výzkumem pro vytvoření vědecké znalostní báze. Pro obě zamýšlené aplikace budou legující prvky pro nové kompozice slitin vybrány dle aplikačních požadavků (např. zvýšená biokompatibilita), zpracovatelnosti (např. snížená oxidace během svařování) a nákladů (např. nízký obsah drahých prvků). Tato nová kompozice bude vhodnější než jediný známý sériový produkt dostupný z USA (vykazující velmi vysoké náklady a vývozní omezení do Evropy).
Hlavními cíli jsou 1) Vědecké výsledky výzkumu nových kompozic hořčíkových slitin pro Mg aditivní výrobu (Mg-ALM). 2) Vědecké výsledky výzkumu Mg-ALM hořčíkových vzorků z obou zamýšlených aplikací (představujících jak biologicky rozložitelné, individualizované lidské implantáty, tak strukturální části). 3) Přispět k dalšímu výzkumu prostřednictvím vědeckých publikací v oblasti Mg aditivní výroby, které mohou stimulovat navazující projekty mezi stávajícími partnerskými institucemi nebo s dalšími zúčastněnými stranami (univerzitami a vědeckými institucemi s doplňujícími schopnostmi a dovednostmi, jako je návrh komponent, biologická rozložitelnost, zvýšení kvality atd.). Pro současné otázky výzkumu je přístup INTERREG nejvhodnější, protože 3 partneři přinášejí jedinečné odborné znalosti. FHW má vynikající znalosti v oboru počítačové tomografie (XCT), která je schopna vyhodnotit defekty v rozsahu velikostí od mm až do měřítek menších než 1/50 lidského vlasu. VUT má schopnosti zpracovávat Mg pomocí laserové fúze v práškovém loži (LPBF) – což je možnost, která není k dispozici žádné rakouské instituci. Tato metoda umožňuje vytváření velmi detailní geometrie. LKR má výborné odborné znalosti v oblasti vývoje lehkých kovových slitin a aditivní výroby drátovým obloukovým navařováním (WAAM) s vysokou rychlostí nanášení. Pro rozvojové cíle projektu ReMaP je INTERREG AT-CZ ideální volbou, protože specializace jednotlivých projektových partnerů doplňuje ostatní, zejména v oblasti aditivní výroby, charakterizačních metod a materiálových věd. Všechny tři aspekty jsou jedinečné v INTERREG AT-CZ regionu, ale také v rámci Evropy, protože jen velmi málo institucí má takové schopnosti.

Výsledkem budou nově vytvořené a charakterizované hořčíkové slitiny, které jsou zvláště vhodné pro zpracování aditivními metodami výroby po vrstvách (ALM) v důsledku jejich cíleně ovlivněných vlastností (nízká tendence k oxidaci, vysoké specifické mechanické vlastnosti, vysoká stabilita roztavené lázně v průběhu procesu). Vzhledem k jejich nízké ceně by se měly jasně odlišit od aktuálně dostupného (drahého) materiálu, který nebyl pro tyto procesy cíleně vyvinut, ale může být stále používán kvůli nedostatku alternativ.