Europäische Fusionsenergieorganisation und AMAZEMET entwickeln gemeinsam additive Fertigungstechnologie für Metall in der Kernfusion

de.wedoany.com-Bericht: Die EU-Fusionsenergieorganisation Fusion for Energy (F4E) hat mit dem polnischen Unternehmen für fortschrittliche Materialien und additive Metallfertigung AMAZEMET eine fünfjährige Kooperationsvereinbarung unterzeichnet. Beide Seiten werden bei fortschrittlichen Materialien für Fusionsanlagen, additiver Metallfertigung, Verbindungs- und Beschichtungstechnologien, Test und Zertifizierung sowie technischen Standards zusammenarbeiten. Die Vereinbarung geht auf eine zuvor von F4E an die Industrie gerichtete Interessenbekundung zurück und umfasst mehrere Phasen von der Materialentwicklung über die Bauteilfertigung bis hin zur Qualifizierung.

Die von beiden Seiten festgelegten Kooperationsinhalte gliedern sich in fünf Bereiche: fortschrittliche Materialien und Fertigungsmethoden, spezifische Anforderungen der Fusionsumgebung an Materialien und Fertigungslösungen, Fertigungs-, Verbindungs- und Beschichtungstechnologien, Test und Qualifizierung sowie relevante Normen und Standards. Die Zusammenarbeit wird durch den Austausch technischer Informationen, Engineering-Erfahrungen und bewährter Verfahren vorangetrieben. AMAZEMET kann in den Bereichen Materialien und additive Fertigung direkt an die von F4E im Rahmen des ITER-Baus entwickelten technischen Anforderungen anknüpfen.

Einer der technischen Anwendungsschwerpunkte sind plasmazugewandte Komponenten wie die Erste Wand im Inneren des ITER-Vakuumgefaßes. Solche Komponenten sind im Betrieb direkt hohen Wärmelasten und einer Bestrahlungsumgebung ausgesetzt, erfordern den Einsatz hochtemperaturbeständiger Materialien wie Wolfram und die Verbindung einer Panzerungsschicht mit einem Wärmesenkenmaterial, das Wärmeleitung und Strukturfunktionen übernimmt. F4E zählt die Verbindung zwischen unterschiedlichen Materialien zu den Fertigungsschwierigkeiten. Die betreffenden Bauteile bestehen nicht aus einem einzigen Metall, sondern erfordern speziell auf die Materialgrenzflächen abgestimmte Verbindungs- und Beschichtungsverfahren.

Die bestehende Technologiekette von AMAZEMET umfasst die Herstellung von Metallpulvern, die Legierungsentwicklung, die additive Metallfertigung und die Wärmebehandlung. Das rePOWDER-System setzt dabei auf Ultraschallzerstäubungstechnik und kann unter Forschungs- oder Kleinserienbedingungen maßgeschneiderte Metallpulver für die Entwicklung neuer Legierungen und Hochleistungswerkstoffe herstellen. Das Unternehmen bietet zudem Lösungen für die erneute Zerstäubung von nicht spezifikationsgerechtem Pulver sowie für die In-situ-Legierungsbildung nach Pulvermischung an, mit denen die Pulverzusammensetzung angepasst und Materialiterationen durchgeführt werden können.

Im Bereich der additiven Fertigung kann AMAZEMET mit selbst hergestelltem Pulver Materialdruck und Prozessvalidierung durchführen und die gedruckten Teile anschließend in nachgelagerte Wärmebehandlungs- und Leistungsbewertungsprozesse überführen. Für Fusionsbauteile kann diese Fertigungsroute für komplexe Strukturen, spezielle Materialkombinationen und geometrische Designs genutzt werden, die mit konventioneller Bearbeitung schwer realisierbar sind. Anschließend müssen noch die Materialeigenschaften, die Zuverlässigkeit der Verbindungen und die Einsatzbedingungen gemäß den Anforderungen der Fusionsanlage validiert werden.

F4E ist im ITER-Projekt für die Lieferung der EU-relevanten Komponenten und Systeme verantwortlich und verfügt über die technischen Spezifikationen und Qualifizierungsanforderungen für die Erste Wand, das Vakuumgefaß und andere fusionsengineeringrelevante Bauteile. Diese Zusammenarbeit ermöglicht es AMAZEMET, bereits in der Entwicklungsphase von Materialien und Fertigungslösungen direkt mit den technischen Bedingungen von Fusionsbauteilen in Kontakt zu kommen, einschließlich Wärmelasten, Bestrahlung, Materialverträglichkeit, Verbindungsmethoden und Teststandards.