{"id":56243,"date":"2024-05-31T00:01:18","date_gmt":"2024-05-30T22:01:18","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=56243"},"modified":"2024-05-30T13:08:39","modified_gmt":"2024-05-30T11:08:39","slug":"metall-durch-oxidation-staerken-310520241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/metall-durch-oxidation-staerken-310520241\/","title":{"rendered":"Metall durch Oxidation st\u00e4rken \u2013 ein radikaler Forschungsansatz mit gro\u00dfem Potential?"},"content":{"rendered":"

Der 3D-Metalldruck<\/a> findet in zahlreichen Feldern Anwendung und in der Luft- und Raumfahrt<\/a>, in der Automobilbranche<\/a> oder auch im Schiffbau werden best\u00e4ndig M\u00f6glichkeiten er\u00f6rtert, die Potentiale der additiven Metallfertigung zu erweitern. Mittlerweile werden gro\u00dfformatige Bauteile aus Metallen per 3D-Verfahren<\/a> hergestellt und die Technologien in immer extremeren Umgebungen getestet, unter anderem im Weltraum<\/a>. Trotz der zahlreichen Fortschritte auf diesem Gebiet sehen sich die entsprechenden Ingenieure mit best\u00e4ndigen Herausforderungen in Bezug auf Technologie und Materialien konfrontiert: Porosit\u00e4t, Isotropie und Korrosion sind nur einige der Schwierigkeiten, die es zu bew\u00e4ltigen gilt, um die Lebensdauer und die Effizienz der gefertigten Teile zu gew\u00e4hrleisten. Doch was w\u00e4re, wenn man diese Herausforderungen in einen Vorteil verwandeln k\u00f6nnte? K\u00f6nnten sich die vermeintlichen Nachteile der Materialien vielleicht doch als Vorteil herausstellen?<\/p>\n

Diese spekulative \u00dcberlegung f\u00fchrte Professor Changhong Ke zu einer radikalen Forschungsannahme. Der Dozent an der Fakult\u00e4t f\u00fcr Maschinenbau am Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science der Binghamton University will herausfinden, ob es eine M\u00f6glichkeit gibt, Metall<\/a> durch Oxidation st\u00e4rker zu machen. Mithilfe von Nanor\u00f6hren, die er in Metall f\u00fcr additive Fertigung einbettet, will er feststellen, ob sich die leidige Korrosion nicht auch positiv nutzen l\u00e4sst.<\/p>\n

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Professor Changhong Ke baut Nanor\u00f6hre in additiv gefertigtes Aluminium ein, um die Auswirkungen von Korrosion zu erforschen. (Bild: Jonathan Cohen)<\/p><\/div>\n

Diese gewagte Annahme resultiert aus den Eigenschaften von Bornitrid, welche sich eventuell gewinnbringend in Verbindung mit Metallen nutzen lassen. Bornitrid ist eine Verbindung, die bereits in Kosmetika, Bleistiftminen und im Dentalbereich<\/a> Anwendung findet. Professor Changhong Ke glaubt, dass mikroskopische Strukturen aus Bronitrid Metalle so verst\u00e4rken k\u00f6nnten, dass diese weniger stark auf feuchte Umgebungen wie z.B. Meerwasser reagieren und ihnen sogar st\u00e4rkende Eigenschaften verleihen k\u00f6nnten. \u201eOxidation l\u00e4sst sich nicht vermeiden, also versuchen wir, sie zu unserem Vorteil zu nutzen, indem wir sie in einen neuen Verst\u00e4rkungsmechanismus umwandeln, der das Material st\u00e4rker macht<\/em>\u201c, sagte Ke dazu.<\/p>

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Um diese selbstverst\u00e4rkenden Eigenschaften zu erreichen, will er eine absichtlich gesteuerte Porosit\u00e4t im Metall erzeugen, die eine leichtere Oxidation m\u00f6glich macht. In diesem Fall w\u00e4re die Oxidation ein Vorteil und w\u00fcrde nicht zu Sch\u00e4den f\u00fchren. Daf\u00fcr setzt Ke Nanor\u00f6hrchen in das Metall ein. Diese sind nur einige Nanometer dick und maximal hundert Mikrometer lang. \u201eWir haben es<\/em> (Anm: das Material) als Sandwich-Struktur entworfen<\/em>\u201c, erkl\u00e4rt er. \u201eEs ist wie ein Hotdog, mit dem Nanor\u00f6hrchen als Fleisch und dem Metall als Brot<\/em>.\u201c<\/p>\n

Oxidation von Metall als Gamechanger?<\/h3>\n

Es gilt dann, herauszufinden, wie Oxidation die Bindung der Nanor\u00f6hre an das Metall ver\u00e4ndert und sich auf den Selbstverst\u00e4rkungsmechanismus auswirkt. Ein hochaufl\u00f6sendes Rasterelektronenmikroskop macht es dem Forschungsteam m\u00f6glich, dieses Geschehen in Echtzeit zu beobachten und zu dokumentieren. Um herauszufinden, wie die Last\u00fcbertragug erfolgt, und wie sich die Oxidation auf die Steifheit, Festigkeit und Z\u00e4higkeit des durch Nanor\u00f6hrchen verst\u00e4rkten Metalls auswirkt, wird das Team rund um Ke die These auch im gr\u00f6\u00dferen Ma\u00dfstab testen. Computermodelle sollen au\u00dferdem dazu beitragen, das Verst\u00e4ndnis zu erleichtern, wie die Selbstverst\u00e4rkung erfolgt.<\/p>\n

F\u00fcr seinen radikalen Ansatz erhielt Ke ein Stipendium in H\u00f6he von 150.000 US-Dollar von der National Science Foundation. Der Early Concept Grant for Exploratory Research unterst\u00fctzt ungetestete, aber vielversprechende Forschungsideen, die vielleicht bahnbrechende Ergebnisse liefern k\u00f6nnten.<\/p>\n

Professor Ke ist von seinem Ansatz \u00fcberzeugt und sieht gro\u00dfe, potentielle Auswirkungen auf die Materialbranche und die Anwendungs-Industrien: \u201eWir hoffen, dass dies der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine neue Perspektive auf die Metalloxidation im Hinblick auf zuk\u00fcnftiges Materialdesign bietet<\/em>\u201c, sagte er. \u201eDas k\u00f6nnte die Forschungslandschaft f\u00fcr diese Metallmaterialien ver\u00e4ndern, insbesondere f\u00fcr 3D-gedrucktes Metall. Es gibt so viele vielversprechende Anwendungen in verschiedenen Bereichen und es k\u00f6nnte sogar die Wettbewerbsf\u00e4higkeit der US-Produktion wiederbeleben.<\/em>\u201c Es bleibt abzuwarten, ob Rost an Metallen tats\u00e4chlich positiv genutzt werden kann. Mehr zum Forschungsansatz finden Sie HIER<\/a>.<\/p>\n

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Bild: Pixabay \/ rperucho<\/p><\/div>\n

Was halten Sie vom Ansatz, dass Oxidation Metalle st\u00e4rken k\u00f6nnte? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook<\/a>\u00a0oder\u00a0LinkedIN<\/a>\u00a0mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u00a0w\u00f6chentlichen Newsletter<\/a>.<\/p>\n

*Titelbildnachweis: Pixabay \/ robert_owen_wahl<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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