Noémie Martin, Postdoktorandin am Advanced Manufacturing Laboratory der ETH Zürich, möchte die Leistungsfähigkeit industrieller Bauteile optimieren und gleichzeitig die Umweltbelastung reduzieren. Dafür untersucht sie, wie Metalllegierungen in additiven Fertigungsverfahren kombiniert werden können.
Die produzierende Industrie steht vor grossen ökologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen, die eine Optimierung der Produktlebenszyklen erfordern. Ziel ist es, Kohlenstoffemissionen zu senken und den Energieverbrauch zu reduzieren. In Sektoren wie Energie, Transport und Bauwesen spielen Hochleistungsmetalllegierungen eine Schlüsselrolle. Diese Legierungen verbessern die Haltbarkeit und Leistung von Bauteilen, sind jedoch umweltschädlich in der Gewinnung und teuer in der Herstellung. Eine nachhaltige Lösung bietet die additive Fertigung, bei der Materialien schichtweise mittels moderner 3D-Druckverfahren aufgebaut werden. Im Rahmen des FASTE-Projekts* untersucht Martin, wie verschiedene Metalllegierungen in additiven Fertigungstechnologien kombiniert werden können, um die Leistungsfähigkeit von Bauteilen zu optimieren und gleichzeitig ihre Umweltbilanz zu verbessern.
Additive Fertigung von Multimaterial-Bauteilen
Das FASTE-Projekt ist eine Kooperation zwischen der ETH Zürich und dem Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace (ISAE-SUPAERO) in Toulouse, Frankreich. Gemeinsam entwickelt das Team ressourcenschonende und wirtschaftlich attraktive Fertigungsmethoden. Der Forschungsschwerpunkt liegt auf Multi-Material-Produkten, bei denen verschiedene Metalllegierungen je nach Beanspruchung eines Bauteils gezielt eingesetzt werden. Besonders widerstandsfähige Legierungen sollen an stark beanspruchten Stellen verwendet werden, während umweltfreundlichere und recycelbare Materialien in weniger kritischen Bereichen zum Einsatz kommen.
Allerdings ist die Herstellung von Teilen aus mehreren Werkstoffen mit herkömmlichen Verfahren oft teuer oder gar unmöglich. Deshalb untersucht Martin verschiedene additive Herstellungsverfahren für Multi-Material-Produkte und prüft deren mechanisches Verhalten unter verschiedenen Belastungen. Diese Charakterisierung ermöglicht die Entwicklung von Strategien zur optimalen Dimensionierung der Bauteilstrukturen. So sollen die neuen Fertigungstechnologien in der Industrie etabliert werden.
Ausgezeichnete Forschung mit internationaler Förderung
Martin arbeitet in der Forschungsgruppe von Professor Markus Bambach an der ETH Zürich. Ihre Forschung wird durch den Lopez-Loreta-Förderpreis finanziert, den sie im Oktober 2024 erhielt. Die mit einer Million Euro dotierte Förderung ermöglicht es ihr, ihre Forschung über einen Zeitraum von fünf Jahren weiter voranzutreiben. Die Fondation Jean-Jacques et Felicia Lopez-Loreta verleiht den Preis jährlich an exzellente Absolventinnen und Absolventen von vier technischen Hochschulen in der Schweiz und in Frankreich, darunter auch das ISAE-SUPAERO, an dem Martin ihre Doktorarbeit verteidigt hat.
* FASTE steht für «Fabrication Additive des Structures performantes multi maTériaux pour utilisation en Environnement sévère» (Deutsch: Additive Fertigung von Hochleistungs-Multi-Material-Strukturen für den Einsatz in extremen Umgebungen)