Az amerikai Sandia Nemzeti Laboratórium vezetésével több tudományos, akadémiai intézet kutatói erőművek kevesebb károsanyag-kibocsátás melletti több energia generálását potenciálisan segítő különleges szuperötvözetet állítottak elő 3D nyomtatással.
A fémekből álló szuperötvözet szokatlan összetétele – 42 százalék alumínium, 25 titán, 13 nióbium, 8-8 cirkónium és molibdén, 4 titán – miatt erősebb és könnyebb, mint a gázturbinákban használt legújabb csúcsanyagok. A kutatók jelenleg az anyag optimalizálásával foglalkoznak.
Elmondták, hogy a nagyon magas hőmérsékletet, 800 Celsius-fokot is tűrő anyag részben a 3D nyomtatás miatt tudták kivitelezni. Erőművek mellett a légi- és a gépjármű-iparban szintén alkalmazhatják, illetve megnyitja a hasonló ötvözetek fejlesztése előtti utat.
Az USA elektromosságának kb. nyolcvan százalékát fosszilis üzemanyagokból és atomerőművekben állítják elő. Mindkét típusnál hő kell az elektromos áramot termelő turbinák forgatásához, az erőművek hatékonyságát pedig korlátozzák a turbinák forró fémalkatrészei. Ha viszont magasabb hőmérsékleten is működnek, akkor több energiát alakítanak át elektromossággá, miközben csökken az energiaveszteség, kevesebb hő kerül a környezetbe. A gazdaságos energia és a természet számára is win-win szituáció – magyarázzák a kutatók.
A fejlesztés bizonyítja, hogy 3D nyomtatással mennyire gyorsan és hatékonyan állíthatók elő új anyagok. A porformában lévő anyagokat gyorsan összeolvasztották, majd azonnal mintát printeltek.
Az új anyag az ötvözetfejlesztés fordulatát hozhatja el, mégpedig azért, mert egyetlen összetevője sem éri el az ötven százalékot. Összehasonlításként: az acélban 98 százalék a vastartalom, a többi szén és más anyagok, de már ennyi is elég volt a világ megváltoztatásához. Később sok esetben két vagy három elem összekeverésével próbáltak használható ötvözeteket kidolgozni.
A Sandia kutatásában viszont más ötnél több van. Számítógépes modellezéssel kidolgozható, milyen anyagkombinációk, hány és milyen anyag alkalmas még szuperötvözetek előállítására.
Döbbenetesen komplex keverékekről van szó. Összes anyaguk atomi szinten áll interakciókban egymással, és ezek az interakciók határozzák meg az ötvözet szilárdságát, tartósságát, hol lehetnek mikroszkopikus léptékű repedések stb. És mindez előrejelezhető.
Nagyobb mennyiségben egyelőre problémás az előállítás. A méretezés bonyolultsága mellett az összetevők magas ára is hátráltató tényező, így pedig borítékolható, hogy egy ilyen szuperötvözetből belátható ideig nem lesz fogyasztási cikk, az alkalmazások ipari területekre korlátozódnak.
