Belgische AM-specialisten ontwikkelen nieuwe titaniumlegeringen

Engie Laborelec en Laser Cladding Ventures gaan samen met de KU Leuven en Qinetiq nieuwe titaniumlegeringen ontwikkelen voor ruimtevaarttoepassingen. Het onderzoeksproject wordt gefinancierd door het European Space Agency (ESA) en richt zich zowel op laserpoederbed als DED AM-technologie.

Voor de toepassingen die Engie Laborelec voor ogen heeft, liggen de materiaaleisen hoog. Het gaat onder andere om structuurcomponenten in lanceerraketten. Deze worden zwaar belast, zowel thermisch, mechanisch alsook wat betreft corrosiegevoeligheid. Daarom willen de partijen nieuwe titaniumlegeringen voor additive manufacturing ontwikkelen die een hoge treksterkte combineren met een hoge ductiliteit, corrosiebestendig zijn en bestand zijn tegen de hoge temperaturen.

Materiaal moet geschikt zijn voor 3D printen van structuurdelen lanceerraketten

Zowel voor poederbed als DED

Het is de bedoeling van het project, dat 24 maanden loopt en door ESA wordt gefinancierd, dat de titaniumlegeringen ingezet kunnen worden voor zowel laserpoederbed AM technologie als voor DED-technieken. Engie Laborelec neemt als projectleider de laserpoederbedkant voor zijn rekening en zal de testonderdelen printen en karakteriseren. Laser Cladding Ventures (LCV) doet hetzelfde maar dan met de poeders voor DED AM-technologie. LCV heeft de ambitie om in de toekomst met de claddingtechnologie contract manufacturing voor de ruimtevaart te kunnen gaan doen.

Bijzondere smeltproeven beperken de kosten

De KU Leuven is verantwoordelijk voor respectievelijk het modelleren en de smelttesten. Dit laatste is een oplossing om de kosten van het project te beperken. De productie van de legeringspoeders (nodig voor het 3D printen van latere testonderdelen) is duur en alle geïdentificeerde legeringskandidaten meenemen voor eindtesten, zou tot een enorme kostprijs leiden. Daarom zal een voorselectie worden gemaakt via een meer kostenefficiënte weg: smeltproeven. De universiteit giet de teststukken met een speciale techniek in een koperen matrijs. Hierdoor creëren de onderzoekers stollingssnelheden die zo dicht mogelijk liggen bij de verwachte koelsnelheden voor LPBF en DED. De stollingssnelheid wordt beschouwd als een essentiële factor is bij de ontwikkeling van deze nieuwe titaanlegeringen. Zo wordt een voorselectie van kansrijke materialen gemaakt.

De opbouw van de Artemis 1 voor een missie naar de maan en terug (foto ESA).