Nell’ambito di una cooperazione di ricerca internazionale, il gruppo del fisico sperimentale TU Graz Gernot Pottlacher e la società industriale stiriana Böhler Edelstahl stanno contribuendo con un campione di acciaio a un test sulla stazione spaziale internazionale ISS. Vengono esaminate la tensione superficiale e la dipendenza dalla temperatura dell’acciaio L331. I risultati saranno pubblicati in una tesi di laurea e dovrebbero contribuire allo sviluppo nel settore della stampa laser 3D sicura per i metalli.
L’Istituto di fisica sperimentale dell’Università di Tecnologia di Graz e la società industriale stiriana Böhler hanno studiato insieme per molti anni sulla tensione superficiale e la dipendenza dalla temperatura di diversi tipi di acciaio. “Questi dati sono di grande importanza sia per la scienza che per l’industria”, spiega Pottlacher. “Mostrano come si comporta il materiale quando viene riscaldato e raffreddato – come passa dalla fase solida a quella liquida e viceversa.” L’acciaio è di particolare interesse perché viene utilizzato nella stampa 3D laser metallica da utilizzare per produrre componenti in acciaio con questa nuova tecnologia di rifusione.
I metodi di esame convenzionali funzionano solo fino a un certo limite di temperatura superiore. A temperature più elevate, potrebbero esserci problemi con il contenitore del campione, ad esempio l’interazione tra il contenitore e il campione, ciò falserebbe i risultati della misurazione.
Ecco perché Pottlacher e il suo gruppo usano il metodo della levitazione, che viene utilizzato per studiare tali materiali. “Lasciamo fluttuare i campioni elettromagneticamente o elettrostaticamente, evitando così il contatto con il contenitore del campione.” Sulla Terra, la gravità è un componente non insignificante che influenza il risultato della misurazione – nello spazio, tuttavia, la sua influenza scompare e sono possibili misurazioni più accurate.
Per gli esperimenti, il team della Stiria collabora con ricercatori giapponesi e americani e utilizza la fornace a levitazione elettrostatica – ELF in breve. ELF è un allestimento sperimentale della Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) nel modulo di esperimento giapponese Kibo sulla stazione spaziale internazionale. Il campione viene inserito nel dispositivo sperimentale e posizionato. Un laser riscalda e fonde il campione di acciaio galleggiante. Un’ampia varietà di sensori quindi misura la densità, la tensione superficiale e la viscosità del materiale fuso. Se il materiale si raffredda di nuovo, i ricercatori possono anche monitorare e misurare attentamente questo processo. L’esperimento è controllato dalla terra, in cui Pottlacher e il suo team seguono anche l’azione dal vivo e in cui i dati determinati vengono inviati direttamente tramite downlink.
“Per essere coinvolto in un esperimento a bordo della ISS, il materiale doveva essere utilizzato nei viaggi nello spazio”, afferma Pottlacher. “Un collega americano stava cercando esattamente questo materiale su cui stiamo indagando. L’acciaio del tipo L331 è già installato nei motori a razzo ed è prodotto, tra gli altri, dal nostro partner di lunga data Böhler Edelstahl. “
Dopo che i test saranno stati completati, i dati saranno pubblicati presso la TU Graz come parte di una tesi di ampio respiro, come spiega Pottlacher: “Nel suo lavoro, Peter Pichler esamina un set completo di dati di un materiale in forma liquida. L’ha già analizzato in molti modi diversi. Ora vengono aggiunti i dati dell’ISS e in autunno l’acciaio verrà nuovamente esaminato a gravità zero – a bordo di un aereo parabolico. “
