Additiv tillverkning har gjort det möjligt för forskarteamet vid Sandia att testprinta det nya materialet. Och fler superlegeringar ska vara på väg. Foto: Pressbild/Craig Fritz

Forskare vid Sandia National Labratories i USA har utvecklat en ny superlegering med additiv tillverkning. Materialet kan hjälpa kraftverk att generera mer energi samtidigt som de producerar mindre koldioxid.

Superlegeringen har en ovanlig sammansättning som gör den starkare och lättare än andra material som för närvarande används i gasturbiner. Effekten i ett kraftverk begränsas av hur varma turbindelarna kan bli. Om de kan fungera vid högre temperaturer kan också mer energi omvandlas till elektricitet, samtidigt som spillvärmen minskar.

Den nya superlegeringen består av 42 procent aluminium, 25 procent titan, 13 procent niob, 8 procent zirkonium, 8 procent molybden och 4 procent tantal. Forskarteamet vid Sandia använde additiv tillverkning och metoden laser engineered net shaping (LENS) för att snabbt kunna smälta samman metallpulvret och sedan omedelbart skriva ut ett prov av det. Projektet visar hur AM-tekniken kan användas som ett snabbt och effektivt sätt att tillverka nya material.

Foto: Pressbild/Craig Fritz

Starkt vid 800 graders värme

Materialet visade sig vara starkare vid 800 grader Celsius än många andra högpresterande material, inklusive de som för närvarande används i turbindelar. Det innebär såväl en mer ekonomisk energiproduktion som en vinst för miljön.

– Vi har visat att det här materialet kan uppnå tidigare ouppnåeliga kombinationer av hög hållfasthet, låg vikt och motståndskraft vid hög temperatur. Vi tror att en del av anledningen till att vi åstadkommit detta är på grund av additiv tillverkning, säger Sandia-forskaren Andrew Kustas i ett pressuttalande.

Upptäckten kan förutom energisektorn även ha betydelse för till exempel flyg- och fordonsindustrin. Forskarteamet har också hintat om att fler superlegeringar är på gång.

En potentiell “game changer”

De lyfter dock fram ett antal utmaningar med det nya materialet. För det första kan det vara svårt att producera den nya superlegeringen i stora volymer utan mikroskopiska sprickor, vilket är en allmän utmaning inom additiv tillverkning. Och för det andra är materialen som ingår i legeringen dyra. Det gör att materialet inte är lämpligt för till exempel konsumtionsvaror, där det gäller att hålla kostnaderna nere.

– Med alla dessa reservationer, om detta är skalbart är det en game changer, säger Andrew Kustas.