امروزه قطعات هواپیماها با هزاران اتصال دهنده فلزی شامل پیچ و پرچ متصل میشوند. دلیل این امر آن است که که آلیاژهای سبک وزن اما مستحکم آلومینیومی که برای اسکلت آنها استفاده می شود، غیرقابل جوش هستند. اگر آنها جوش داده شوند با پدیده ای با نام "ترک داغ" مواجه میشوند، که در آن احتمال تضعیف و شکستگی آلیاژ پس از سردشدن وجود دارد. این عامل و همچنین دیگر اثرات مضر جوش مانعی دربرابر چاپ سهبعدی اجزای آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا قرار دارند. نتیجه تلاش ناموفق محققان جهت چاپ سهبعدی آلیاژهای آلومینیوم به این نتیجه منجر میشودکه جرم حاصل از همجوشی لیزر در محل جوشکاری، پوسته پوسته میشود.
بهنظر میرسد محققان آزمایشگاه HRL مالیبو در ایالت کالیفرنیا، پس از توسعه یک روش برای چاپ سهبعدی دو نوع پرکاربرد از انواع آلیاژهای آلومینیوم با استحکام بالا، بر این مشکل دیرپا غلبه کردهاند.
این آلیاژها نهتنها برای استفاده در اسکلت هواپیماها بسیار مطلوب هستند، بلکه برای استفاده در اتومبیلها و کامیونها نیز ایدهآل هستند . بهعلاوه ، این روش امکان استفاده از فرآیندهای چاپ سهبعدی را به نحوی مشابه برای فولادهای با استحکام بالا و سوپرآلیاژهای برپایه نیکل به وجود میآورد.
روش تیم تحقیقاتی به این ترتیب بود که ذرات فلزی را با نانوذرات ویژه منتخب پوشش داده شد که باعث ایجاد یک چارچوب برای ریزساختار آلیاژ مورد نظر برای لیزر گرم فلز جامد میشود . همانطور که سرد می شود، آلیاژ مذاب الگوی کریستالی را که توسط این نانو ذرات تشکیل شده است را دنبال می کند و از ترکخوردگی داغ جلوگیری می کند. این بدان معنی است که در نهایت ، قسمتهای تولید شده استحکام فیزیکی کامل خود را حفظ میکند.برای یافتن نانوذرات دارای خواص مناسب، محققان از میان عناصر متعدد جدول تناوبی ، نانوذرات مبتنی بر زیرکونیوم را انتخاب کردند. به دلیل آنکه تنها بخشی از هر ذره را نانوذرات زیرکونیوم تشکیل میدهد استفاده از نانوذرات زیرکونیوم پرهزینه نیست. متوسط هزینههای تولید می تواند بهوسیله استفاده در کاربردهای با ارزش افزوده بالا توجیه شود.
هواپیمای متشکل از قطعات آلومینیومی جوش خورده می تواند به هواپیمای به مراتب سبک تر منجر شود. یک اسکلت سبکتر هواپیما میتواند اجازه دهد که هواپیما با همان مقدار سوخت مسافت بیشتری پرواز کند.