3D-Druck für hitzebeständige Materialien in Fusionsreaktoren

Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) erforschen den 3D-Druck von keramikverstärkten Metalllegierungen. Diese Verbundwerkstoffe sollen als Bauteile in Fusionskraftwerken zum Einsatz kommen und extremen Temperaturen standhalten.

Wie Doktorand Alexander O’Brien erläutert, erreichen die Materialien in zukünftigen Fusionsreaktoren bis zu 750 Grad Celsius. Metalle wie Nickel-Superlegierungen halten großer Hitze noch stand, haben aber Probleme mit der Strahlenbelastung.

Hier kommen keramische Nanopartikel ins Spiel, die per 3D-Druck punktgenau in die Metallmatrix eingebracht werden können. In den richtigen Bereichen platzierte Keramik verstärkt die Metalle und absorbiert Strahlungsschäden.

Bisher waren solche Verbundwerkstoffe schwer herzustellen und in der Größe begrenzt. Mit dem 3D-Druck lassen sich die Keramikpartikel nun gezielt dort einbringen, wo sie mechanische Festigkeit erhöhen.

Laut O’Brien beschichtet man Metallpulver zunächst mechanisch mit Keramik. Der Verbundwerkstoff wird dann Schicht für Schicht an den gewünschten Stellen durch einen Laser aufgeschmolzen. So entsteht eine homogene Struktur mit der Keramik dort, wo sie die mechanischen Eigenschaften verbessert.

Getestet wurde das Verfahren mit Nickel-Superlegierungen, die auch bei hohen Temperaturen stabil bleiben. Die Forscher hoffen, damit Bauteile wie Vakuumgefäße für Fusionsreaktoren beständiger gegen Hitze und Neutronenstrahlung zu machen.

Die Ergebnisse stimmen die Wissenschaftler optimistisch. Der 3D-Druck eröffnet ganz neue Möglichkeiten für die Entwicklung hitzebeständiger Materialien. Damit rückt die Serienfertigung wichtiger Komponenten für Fusionskraftwerke in greifbare Nähe.