3D-Druck von Hochtemperatursupraleitern an der RWTH Aachen_Weltnachrichten

3D-Druck von Hochtemperatursupraleitern an der RWTH Aachen

2026-06-03 13:53

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de.wedoany.com-Bericht: Forschende des Lehrstuhls für Digital Additive Production (DAP) der RWTH Aachen bauen eine additive Fertigungskette für die Herstellung von Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO)-Hochtemperatursupraleitern auf. Das Team wählt das pulverbettbasierte Laserstrahlschmelzen (PBF-LB) als additives Fertigungsverfahren.

Abbildung 1: Das Bild zeigt ein additiv gefertigtes Demonstrationsbauteil aus hochtemperatursupraleitendem Material. Der Lehrstuhl für Digital Additive Production der RWTH Aachen möchte auf diese Weise YBCO-Supraleiter kostengünstiger und mit höherer Stabilität als bestehende Produkte herstellen. (Bildquelle: RWTH DAP)

YBCO ist ein Oxidkeramik und bietet wirtschaftliche Vorteile durch den Betrieb unter Flüssigstickstoffkühlung, jedoch stellen seine Sprödigkeit und die sauerstoffempfindliche Kristallstruktur Herausforderungen für den additiven Fertigungsprozess dar. Um die supraleitungsrelevante Y-123-Phase in der Prozesskette zu erhalten, entwickelten die Forschenden ein spezielles YBCO-Pulver aus Yttriumoxid, Kupferoxid und Bariumcarbonat. Durch die Anpassung von Partikelgröße, Fließfähigkeit und chemischer Zusammensetzung wurde eine gleichmäßige Pulverschicht mit reproduzierbarer Qualität erzielt.

Durch die Anpassung zentraler Prozessparameter – einschließlich einer Doppelbelichtung mit defokussiertem Laserstrahl – gelang dem Team die Herstellung erster YBCO-Proben mit reproduzierbarer Geometrie. Obwohl die ersten Proben keine Supraleitung zeigten und die Phasenanalyse einen verringerten Anteil der supraleitenden Y-123-Phase ergab, stellten diese Proben nach einer Wärmebehandlung in Sauerstoffatmosphäre bei niedrigen Temperaturen den charakteristischen Widerstandsabfall wieder her und zeigten im Meißner-Experiment einen diamagnetischen Effekt. Die Forschenden bestätigten, dass die durch die additive Fertigung verursachten Gefügeveränderungen durch Nachbehandlung korrigiert werden können.

Allerdings weisen die Forschenden darauf hin, dass die mechanische Stabilität derzeit der entscheidende Engpass für die Anwendung additiv gefertigter YBCO-Strukturen ist. Die betreffende Forschung zielt darauf ab, die Wechselwirkungen zwischen Material, Prozess und Geometrie zu verstehen sowie den Einfluss der Phasenentwicklung entlang der Prozesskette auf die supraleitenden Eigenschaften zurückzuverfolgen.

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