Voor vele jaren, het Instituut voor Experimentele Fysica van de Technische Universiteit van Graz en het Stiermarkse industriële bedrijf Böhler Edelstahl hebben gezamenlijk onderzoek gedaan naar de oppervlaktespanning en temperatuurafhankelijkheid van verschillende soorten staal. "Deze gegevens zijn van groot belang voor zowel de wetenschap als de industrie, " legt experimenteel fysicus Gernot Pottlacher uit. "Het laat zien hoe het materiaal zich gedraagt ​​​​wanneer het wordt verwarmd en gekoeld, dat is, hoe het verandert van de vaste naar de vloeibare fase en weer terug." Vooral staal staat hier centraal, omdat het in de toekomst nodig zal zijn bij metallische laser 3D-printen om stalen componenten te produceren met behulp van deze nieuwe omsmelttechnologie. Conventionele onderzoeksmethoden werken slechts tot een bepaalde bovengrens van de temperatuur. Bij hogere temperaturen, er kunnen problemen optreden met de monstercontainer, zoals interacties tussen de container en het monster, en dit zou de meetresultaten vervalsen.

Dit is de reden waarom G. Pottlacher en zijn onderzoeksgroep de methode van levitatie gebruiken, die wordt gebruikt om dergelijke materialen te bestuderen. "We laten de monsters elektromagnetisch of elektrostatisch zweven en vermijden zo contact met de monstercontainer." Op aarde, zwaartekracht is helemaal geen onbelangrijke component, het beïnvloeden van de meetresultaten, maar in de ruimte deze invloed verdwijnt, waardoor nauwkeurigere metingen kunnen worden gedaan.

Gecontroleerd (en bekeken) vanaf de aarde

Voor de experimenten, het Styrian-team werkt samen met Japanse en Amerikaans-Amerikaanse onderzoekers en gebruikt de Electrostatic Levitation Furnace, kortweg ELF. ELF is een experimentele opstelling van de Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) in de Japanse experimentmodule Kibo op het International Space Station. Het monster wordt in de experimentele eenheid gevoerd en dienovereenkomstig gepositioneerd. Een laser verwarmt en smelt vervolgens het zwevende staalmonster. Vervolgens, verschillende sensoren meten de dichtheid, oppervlaktespanning en viscositeit van het gesmolten materiaal. Als het materiaal weer afkoelt, kunnen de onderzoekers dit proces nauwkeurig observeren en meten, te. Het experiment wordt bestuurd vanaf de aarde, waar G. Pottlacher en zijn team het evenement live volgen terwijl de verkregen gegevens direct via downlink worden doorgegeven.

Böhler staal L331

"Om mee te kunnen doen aan een experiment aan boord van het ISS, het materiaal moet al in de ruimtevaart zijn gebruikt, ", zegt G. Pottlacher. "Een Amerikaanse collega was op zoek naar precies dit materiaal dat we aan het onderzoeken zijn. Het L331-type staal is al geïnstalleerd in raketmotoren en is, onder andere, geproduceerd door onze jarenlange partner Böhler Edelstahl." Zodra de tests zijn voltooid, de gegevens zullen worden gepubliceerd door de Graz University of Technology als onderdeel van een uitgebreid proefschrift, zoals G. Pottlacher uitlegt:"In zijn proefschrift Peter Pichler onderzoekt een complete dataset van een materiaal in vloeibare vorm. Daarvoor heeft hij het al op veel verschillende manieren geanalyseerd. Nu worden de gegevens van het ISS toegevoegd, en in het najaar zal het staalmonster opnieuw worden onderzocht in gewichtloosheid aan boord van een vliegtuig met verminderde zwaartekracht."

Het L331 ELF-experiment is een samenwerking van verschillende onderzoekers en onderzoeksinstellingen, waarin naast de werkgroep van de Technische Universiteit van Graz, de volgende wetenschappers zijn betrokken:Douglas Matson (Tufts University), Robert W. Hyers (Universiteit van Massachusetts), Michael P. Sansoucie (NASA Marshall Space Flight Center), Hirohisa Oda (Japan Aerospace Exploration Agency), Jannatun Nawer (Tufts-universiteit), Hideki Saruwatari (Japan Aerospace Exploration Agency), Chihiro Koyama (Japan Aerospace Exploration Agency), Wolfgang Schützenhöfer (voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH &Co KG) en Siegfried Kleber (BÖHLER Edelstahl GmbH &Co KG).