3D-Druck
Dank Röntgenblick live dabei
Hellste Röntgenquelle der Welt an der Uni Kassel installiert
Die MetalJet E1+ 160 kV ist die weltweit hellste Quelle zur Erzeugung von Röntgenstrahlen, die in Laboren installiert werden kann und die erste ihrer Leistungsklasse in einer Universität in Europa. An der Universität Kassel hilft sie künftig, die Forschung und Entwicklung im Bereich Werkstofftechnik an der Uni Kassel weiter intensivieren. Sie ist zudem die Schlüsselkomponente eines Großprojekts, mit dem die Fertigung von Bauteilen im 3D-Druckverfahren bis herunter auf atomare Skala und in Echtzeit beobachtet werden kann.
Mit einer Leistung von 1000 Watt produziert sie extrem helle Röntgenstrahlung, die es ermöglicht, Werkstoffe wie Metall und Kunststoff mit einer kleinstmöglichen Auflösung (50 X 50 Mikrometer) zu durchleuchten und zu analysieren. »Mit ihr lässt sich beispielsweise beobachten, wie flüssiges Metall erstarrt oder wie Bauteile unter Druck- oder Zugspannung reagieren«, erklärt Thomas Niendorf, Leiter des Fachgebiets Metallische Werkstoffe.
Besonders dabei ist, dass die benötigten Röntgenstrahlen an einer flüssigen Anode aus einer Indium-Gallium-Legierung entstehen, auf die beschleunigte Elektronen mit großer Geschwindigkeit treffen. Eine Pumpe lässt die flüssige Indium-Gallium-Legierung in einem Kreislauf-System stetig zirkulieren, um die entstehende Wärme abzuführen. Diese und weitere besondere technischen Lösungen erlauben die hohe Intensität der Strahlung und auch einen dauerhaften Betrieb der Anlage.
3D-Druck in Echtzeit beobachten
»Damit können wir live beobachten, was sich in unseren Proben während des Experiments abspielt, zum Beispiel wie flüssiges Metall erstarrt oder wie Bauteile unter Druck- oder Zugspannung reagieren und wann genau sich schon feinste mikroskopisch kleine Risse im Material bilden, die wir erst viel später mit bloßem Auge erkennen würden«, beschreibt Dr.-Ing. Alexander Liehr, Leiter der Arbeitsgruppe Röntgenfeinstrukturanalyse.
In einem nächsten Schritt soll sie mit einer 3D-Druck-Anlage kombiniert werden. So könne auf kleinster Ebene im 3D-Druck in Echtzeit beobachtet werden, wie Metallschichten sich Mikrometer für Mikrometer aufeinander aufbauen und erstarren, erläutert Niendorf.
Ziel sei es unter anderem, neue Werkstoffe zu entwickeln, die Produktion von Bauteilen - etwa für die Luftfahrt, die Medizin- und Elektrotechnik - nachhaltiger und effizienter zu gestalten und Fehler schneller zu erkennen und zu korrigieren. Die Anschaffung der rund 550.000 Euro teuren Röntgenquelle wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert.
Mit Unterlagen von der dpa (me)
Lesen Sie mehr zum Thema
