University North Dakota bekommt Förderung für die Erforschung von 3D-gedruckten Kernreaktorkomponenten

Laut einem Artikel von Adam Kurtz von der University of North Dakota (UND) hat Sougata Roy, Assistenzprofessorin für Maschinenbau an der UND, 250.000 Dollar an Bundesmitteln erhalten, um neue Herstellungsmethoden für Komponenten zu erforschen, die in Kernreaktoren verwendet werden.

Im Rahmen des Forschungsprojekts wird stickstoffgehärteter austenitischer Stahl verwendet, der als Ausgangsmaterial für den Herstellungsprozess dient. Nach der Fertigstellung werden diese Komponenten einer eingehenden Untersuchung ihrer Funktionalität im Vergleich zu herkömmlich hergestellten Komponenten unterzogen. Die Finanzierung des Projekts wurde von der National Science Foundation gewährt. Roy wird als Hauptforscher an dem Projekt arbeiten.

Roy sagte, dass die additive Fertigung die Möglichkeit bietet, die Materialeigenschaften sowohl an der Oberfläche eines hergestellten Objekts als auch in seinem Kern zu kontrollieren, was bei herkömmlichen Herstellungsmethoden nicht möglich ist.

“Verschiedene Forschungsgruppen versuchen, die Komponenten mithilfe der additiven Fertigung herzustellen”, so Roy. “Konventionell werden diese Komponenten durch Gießen oder Schmieden hergestellt, aber man kann die mechanischen Eigenschaften oder das Gefüge nicht richtig beeinflussen. Bei der additiven Fertigung haben wir viel mehr Einfluss darauf.”

Brian Tande, Dekan des UND College of Engineering and Mines, sagte, dass das College kürzlich Investitionen getätigt hat, um die Arbeit in den Bereichen Materialwissenschaft und fortschrittliche Fertigung zu erweitern.

“Ich freue mich, dass diese neue Auszeichnung dem College noch mehr Fähigkeiten verleiht und die wichtige Arbeit von Dr. Roy, einem unserer talentierten neuen Fakultätsmitglieder, unterstützt”, sagte Tande. “Diese Arbeit wird zu Fortschritten in der additiven Fertigung von Metallen führen und hat das Potenzial, zu den Forschungsbemühungen der UND in den Bereichen Energie und nationale Sicherheit beizutragen.”

Dies ist der jüngste staatliche Förderpreis für die additive Fertigung, den Roy erhalten hat. Zuvor hatte er einen Zuschuss des US-Verteidigungsministeriums erhalten, um das Potenzial der additiven Fertigung für große Komponenten zu untersuchen, die auf Marineschiffen eingesetzt werden. Roy leitet außerdem zwei weitere AM-Projekte, die von der NASA finanziert werden.

In diesem jüngsten Forschungsprojekt wird Roy auf seinen AM-Erfahrungen aufbauen. Die Herstellung der Teile und die vorläufige Materialcharakterisierung werden an der UND stattfinden, und die weitere Analyse wird mit Hilfe der Neutronenbeugung an der Spallation Neutron Source des Oak Ridge National Laboratory in Tennessee durchgeführt. Roy und ein Doktorand aus seiner Forschungsgruppe am UND werden die Sommer 2024 und 2025 am ORNL verbringen.

Neben dem Herstellungsprozess wird sich die Prüfung der Komponenten auf die tribologischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen konzentrieren. Tribologie ist die Wissenschaft von Reibung, Verschleiß und Schmierung, die laut Roy ein untrennbarer Bereich der Oberflächentechnik ist. Dieses jüngste Forschungsprojekt wird die Beziehungen zwischen AM, Oberflächentechnik und Tribologie untersuchen, in denen Roy über umfangreiche Forschungserfahrung verfügt.

“Ich habe in den letzten 13 Jahren in diesen drei Bereichen gearbeitet, und jetzt habe ich die Möglichkeit, meine interdisziplinäre Erfahrung durch diesen NSF-Preis in einem einzigen Projekt zu nutzen”, sagte Roy.

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