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Combined high-throughput computational and experimental screening of aluminum alloys suitable for additive manufacturing from scraps

Bugelnig, Katrin und Strohmann, Tobias und Becker, Maike und Navarrete Argiles, Nuria und Singh, Nisha und Kargl, Florian und Ganzenmüller, Janis und Villanova, Julie und Boller, Elodie und Lhuissier, Pierre und Requena, Guillermo (2025) Combined high-throughput computational and experimental screening of aluminum alloys suitable for additive manufacturing from scraps. Euromat2025, 2025-09-14 - 2025-09-18, Granada, Spanien.

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Kurzfassung

To meet societal goals like climate neutrality by 2050 and a circular economy, material discovery must be faster and more flexible, especially as raw material costs and supply chain issues increase. Advanced technologies like computational screening, 3D/4D characterization, and machine learning enable rapid responses to these challenges. A new Al-based alloy suitable for additive manufacturing (AM) derived from scrap metal mixtures was developed using high-throughput alloy screening paired with synchrotron radiation based experimental validation. The new alloy is intended for aerospace applications and has to meet requirements such as low sensitivity to hot-cracking, minimal solidifaction interval, appropriate strength and elongation, etc. In high-throughput computational screening, up to 10k alloy compositions were generated by mixing the scrap alloys at different ratios. The CALPHAD method was used for equilibrium and non-equilibrium simulations to assess key parameters, including phases, solidification intervals, and mechanical properties like yield strength and hot-cracking sensitivity. A random forest model predicted properties from simulations and literature, while a multi-objective evolutionary algorithm filtered alloys with target characteristics. Uncertainty calculations addressed compositional variations in scrap, ensuring robust designs. For experimental validation, selected alloy compositions were synthesized by conventional casting, remelted and subjected to laser line scan testing to investigate the effect of different solidification rates on the material. Satic synchrotron tomography scans were taken to analyse the microstructure in 3D. Finally, a potential composition suitable for additive manufacturing was selected for powder production and in-situ laser powder bed fusion experiments were performed during microtomography to confirm the processability of the alloy.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/215298/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Combined high-throughput computational and experimental screening of aluminum alloys suitable for additive manufacturing from scraps
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bugelnig, KatrinKatrin.Bugelnig (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Strohmann, TobiasTobias.Strohmann (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Becker, MaikeMaike.Becker (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6732-5411NICHT SPEZIFIZIERT
Navarrete Argiles, NuriaNuria.NavarreteArgiles (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8446-8951NICHT SPEZIFIZIERT
Singh, NishaNisha.Singh (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kargl, FlorianFlorian.Kargl (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9902-0420NICHT SPEZIFIZIERT
Ganzenmüller, Janisjanis.ganzenmueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Villanova, JulieEuropean Synchrotron Radiation Facility (ESRF)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boller, ElodieesrfNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Lhuissier, PierreSimapNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Al scraps, high-throughput screening, in-situ LPBF, synchrotron tomography, Calphad, property prediction
Veranstaltungstitel:Euromat2025
Veranstaltungsort:Granada, Spanien
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:14 September 2025
Veranstaltungsende:18 September 2025
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Institut für Materialphysik im Weltraum > Wissenschaftliche Experimente
Institut für Fahrzeugkonzepte > Werkstoff- und Verfahrensanwendungen Gesamtfahrzeug
Hinterlegt von: Bugelnig, Katrin
Hinterlegt am:17 Nov 2025 12:20
Letzte Änderung:02 Dez 2025 14:54

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