ORNL: Erste 3D-gedruckte fehlerfreie Bauteile aus Wolfram widerstehen extremen Temperaturen

ORNL-Forschende nutzten die additive Fertigung mit Elektronenstrahlen, um die ersten komplexen, fehlerfreien Wolframteile mit komplexen Geometrien in 3D zu drucken. Die Forschungsarbeiten wurden in der Manufacturing Demonstration Facility des DOE am ORNL durchgeführt.

Wolfram ist besonders geeignet für den Einsatz in Fusionsreaktoren, in denen die Plasmatemperaturen 180 Millionen Grad Fahrenheit überschreiten können. Aufgrund seiner Eigenschaften bei Raumtemperatur, wo reines Wolfram spröde und bruchanfällig ist, stellten bisherige Herstellungsverfahren eine Herausforderung dar.

Die Lösung der ORNL-Forschenden: Ein Elektronenstrahl-3D-Drucker, der Wolfram Schicht für Schicht in präzise dreidimensionale Formen ablegt. Diese Technologie nutzt einen magnetisch gelenkten Partikelstrom in einer Hochvakuumumgebung, um Metallpulver zu schmelzen und zu einem festen Metallgegenstand zu binden. Die Vakuumumgebung verringert die Kontamination durch Fremdmaterialien und die Bildung von Restspannungen, was entscheidend ist, um die Integrität der Teile zu gewährleisten.

„Die additive Fertigung mittels Elektronenstrahl ist vielversprechend für die Bearbeitung komplexer Wolframgeometrien“, sagte Michael Kirka vom ORNL. „Dies ist ein wichtiger Schritt für die Ausweitung der Verwendung von temperaturbeständigen Metallen in Energieressourcen, die eine nachhaltige, kohlenstofffreie Zukunft unterstützen werden.“

Die Technik, die im Manufacturing Demonstration Facility des ORNL entwickelt wurde, unterstützt durch das Advanced Materials and Manufacturing Technologies Office des DOE, ist ein Beispiel für die Bemühungen, die US-Fertigung durch Kollaboration und Innovation zu transformieren. Der Erfolg dieser Technik könnte langfristig nicht nur für die Energiebranche, sondern auch für andere Hochtemperaturanwendungen von großer Bedeutung sein.