200 років алюмінію: від відкриття до іноваційних матеріалів і конструкцій у будівництві та інженерії

Abstract

The article, dedicated to the 200th anniversary of the discovery of aluminum, examines the formation of its engineering role – a laboratory phenomenon to a strategic structural material that shapes innovative approaches in modern mechanical engineering, the aviation industry, and construction. In this context, modern technologies for manufacturing complex parts aluminum alloys, which are of critical importance for precision manufacturing and next-generation structural systems, are considered. The authors focus on the key advantages of aluminum as a structural material – low density, high corrosion resistance, good machinability, and the ability to be recycled without losing its properties. Particular attention is paid to technologies such as pressure casting, friction welding, laser spraying, and additive manufacturing using aluminum powders, which enable the creation of large-sized, thin-walled components with high accuracy and minimal material loss. The paper provides examples of the use of aluminum alloys in the manufacture of body elements for electric vehicles and drones, as well as in advanced building structures. The importance of digital modeling and automated design is emphasized, as these tools allow for the optimization of part geometry, reduction of structural mass, and enhancement of energy efficiency. The influence of alloying elements (Mg, Si, Cu, Li) on the structure and mechanical properties of aluminum alloys is analyzed, along with methods for modifying the Al–Si eutectic structure to improve fluidity and reduce casting defects. The article presents a comparative analysis of traditional and modern methods for processing aluminum alloys, including gigacasting – a resource-efficient process for casting large parts using giant presses. The authors conclude that the integration of innovative technologies into production processes significantly enhances the competitiveness of aluminum components, reduces energy consumption, and promotes the development of a circular economy. For the construction industry, aluminum has become not only a means of implementing engineering solutions, but also a tool for architectural expressiveness, energy efficiency, and environmental safety – qualities that make it a highly promising material for the future.

У статті, присвяченій 200-річчю відкриття алюмінію, розглянуто формування інженерної ролі цього металу – від лабораторного феномену до стратегічного конструкційного матеріалу, що визначає інноваційні підходи в сучасному машинобудуванні, авіаційній промисловості та будівництві. У контексті цієї теми розглянуто сучасні технології виготовлення складних деталей з алюмінієвих сплавів, які мають критичне значення для точного виробництва та конструкційних систем нового покоління. Автори акцентують увагу на ключових перевагах алюмінію як конструкційного матеріалу – малій густині, високій корозійній стійкості, добрій оброблюваності, а також здатності до вторинної переробки без втрати властивостей. Особливу увагу приділено технологіям лиття під тиском, фрикційному зварюванню, лазерному напиленню та адитивному виробництву з алюмінієвих порошків, які дозволяють створювати великогабаритні тонкостінні компоненти з високою точністю та мінімальними втратами матеріалу. У роботі наведено приклади застосування алюмінієвих сплавів у виготовленні корпусних елементів електромобілів, дронів, а також для будівельних конструкцій нового покоління. Підкреслено важливість цифрового моделювання та автоматизованого проектування, що дозволяє оптимізувати геометрію деталей, зменшити масу конструкцій і підвищити їхню енергоефективність. Розглянуто вплив легуючих елементів (Mg, Si, Cu, Li) на структуру та механічні властивості сплавів, а також методи модифікації евтектичної структури Al – Si для покращення рідкотекучості та зниження дефектності лиття. Стаття містить порівняльний аналіз традиційних і новітніх методів обробки алюмінієвих сплавів, включаючи гігакастинг – ресурсоефективний процес лиття великих деталей на гігантських пресах. Автори роблять висновок, що інтеграція інноваційних технологій у виробничі процеси дозволяє суттєво підвищити конкурентоспроможність алюмінієвих компонентів, зменшити енергоспоживання та сприяти розвитку циркулярної економіки. Для будівельної галузі алюміній став не лише засобом реалізації інженерних рішень, а й інструментом архітектурної виразності, енергоефективності та екологічної безпечності, що роблять його перспективним матеріалом майбутнього.