(PhysOrg.com) -- Het Ames Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie en Iowa Powder Atomization Technologies hebben hun krachten gebundeld in de America's Next Top Energy Innovator-uitdaging van DOE om banen te creëren in Iowa. Het programma geeft startende bedrijven de mogelijkheid om tegen lagere kosten een licentie te ondertekenen voor technologieën die door nationale laboratoria zijn gemaakt. IPAT heeft een optieovereenkomst getekend voor het in licentie geven van verschillende materiaalverwerkingstechnologieën die zijn ontwikkeld in het Ames Laboratory.

IPAT is van plan de technologieën te gebruiken om fijn bolvormig titaniumpoeder te maken voor gebruik in militaire, biomedische en ruimtevaarttoepassingen.

"Het America's Next Top Energy Innovator-programma is een geweldige kans om de optie te verkrijgen om technologieën te gebruiken die IPAT nodig heeft om een ​​eerste-van-zijn-soort commerciële verstuiver te bouwen om titaniumpoeder te maken, " zegt Joel Rieken, mede-oprichter van IPAT.

"Het America's Next Top Energy Innovator-programma werpt een licht op de vele door DOE ontwikkelde technologieën die wachten tot iemand langskomt om ze te onderzoeken, verbind de punten ertussen, en wat creativiteit gebruiken om een ​​businessplan te bedenken, " vervolgde Rieken, die momenteel een afgestudeerde onderzoeksassistent is bij het Ames Laboratory, terwijl hij zijn doctoraat in materiaalwetenschappen en engineering aan de Iowa State University afrondt.

Rieken, samen met zijn zakenpartner Andrew Heidloff, die postdoctoraal onderzoeker is aan het Ames Laboratory, zijn van plan om verschillende technologieën te gebruiken die zijn ontwikkeld bij Ames Lab, waarbij precisie wordt gegoten van gesmolten titanium en hoogenergetische gasverneveling, om een ​​commercieel systeem te bouwen dat de efficiëntie van het proces voor het maken van titaniumpoeder zal verhogen en, dus, de kosten van het poeder voor fabrikanten verlagen.

De kracht van titanium, lichtgewicht, biocompatibiliteit en weerstand tegen corrosie maken het ideaal voor gebruik in een verscheidenheid aan onderdelen, van handvuurwapens en onderdelen voor militaire voertuigen tot biomedische implantaten, bevestigingsmiddelen voor de luchtvaart en kleppen van chemische fabrieken.

"Terwijl titanium duurder is dan roestvrij staal, in veel gevallen gaat de levensduur van een titanium onderdeel langer mee dan een roestvrijstalen onderdeel en wordt het op de lange termijn kosteneffectiever ", aldus Heidloff. "Dus, er is een groeiende belangstelling voor titaniumtoepassingen. Ik denk dat we zullen zien dat het een belangrijk strategisch materiaal wordt."

Traditionele technieken voor het maken van onderdelen zoals gieten, waar fabrikanten vloeibaar metaal smelten en in mallen gieten, kan lastig zijn bij het werken met titanium omdat titanium de neiging heeft te reageren met de materialen die worden gebruikt om mallen te vormen, die uitgebreide bewerkingen vereisen om bulkgietstukken om te zetten in precieze onderdelen.

Een mogelijke oplossing voor het gietvormprobleem is het gebruik van gasverneveling om een ​​fijne, sferische poedervorm van titanium en het poeder gebruiken om onderdelen te maken. Bij gasverneveling van titanium, het metaal wordt gesmolten met behulp van een standaard commercieel proces, vervolgens verwarmd en nauwkeurig geleid door een door Ames Laboratory ontwikkelde gietbuis in een verstuivingsmondstuk met hoge intensiteit, ook ontwikkeld bij Ames Lab. Het metaal wordt vervolgens in een fijne druppelnevel uitgespoten. Elke druppel koelt snel af en stolt, het creëren van een verzameling van vele kleine bollen, het vormen van fijn titaniumpoeder. Fabrikanten kunnen het poeder vervolgens in precieze vormen gieten en het bij hoge temperatuur samendrukken om onderdelen te vormen.

"Naast het omzeilen van de problemen met het gebruik van gesmolten titanium, het gebruik van titaniumpoeder heeft de voordelen van het besparen van verwerkingstijd en energie, en het produceert minder afvalmateriaal, " zei Rieken. "Het algehele proces is beter, behalve de huidige problemen van hogere kosten en lagere beschikbaarheid van titaniumpoeder. Maar dat zijn de twee problemen die IPAT probeert op te lossen, en DOE's America's Next Top Energy Innovator-uitdaging ondersteunt ons bij het vinden van energieoplossingen en bij het creëren van banen in een klein bedrijf."

"IPAT was de eerste besprekingen met ons begonnen voor een licentieoptie toen het America's Next Top Energy Innovator-programma werd aangekondigd. We zijn verheugd dat het DOE-programma hen een extra stimulans gaf om de optieovereenkomst af te ronden, en we willen graag zien dat IPAT erin slaagt een energie-efficiënt proces aan te bieden voor het maken van titaniumpoeder, " zei Deb Covey, adjunct-directeur van het Ames Laboratory voor gesponsorde onderzoeksadministratie.

IPAT werkt samen met het Quad Cities Manufacturing Laboratory en het Ames Laboratory om de technologie voor de defensie- en commerciële sectoren te ontwikkelen.

The DOE Office of Science, Office of Fossil Energy, and the Iowa State University Research Foundation funded the original research on the gas atomizer technologies developed at Ames Laboratory.