Im September 2024 erfuhr Oriental Scandium, dass APWORKS, eine Tochtergesellschaft der Airbus Group, die neueste Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierung (AlMgSc) entwickelt hat, das „neueste Mitglied“ der Scalmalloy-Reihe. Der Originalwerkstoff Scalmalloy RP ist für Rapid Prototyping und Fertigung konzipiert und kann im „Additive Layer Manufacturing (ALM)“-Verfahren verarbeitet werden. Die hohe Festigkeit, die Scalmalloy RP in 3D-gedruckten Teilen aufweist, ist fast doppelt so hoch wie die von herkömmlichen Aluminiumpulvern, die typischerweise in selektiven Laserschmelzprozessen (SLM) verwendet werden.
Man kann sagen, dass die Scalmalloy-Legierungsfamilie schon immer die Grundlage der maßgeschneiderten Materiallösungen von APWORKS mit ausgezeichneter Ermüdungsbeständigkeit und Zähigkeit war. Der Erfolg von Scalmalloy RP in verschiedenen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie und Robotik hat eine solide Grundlage für die Entwicklung von Scalmalloy CX gelegt. Scalmalloy CX wurde entwickelt, um die Vorteile seiner Vorgänger zu übernehmen und die schlechte Leistung von Materialien in kryogenen Umgebungen zu verbessern.
Merkmale und Vorteile von Scalmalloy CX
Scalmalloy CX ist darauf ausgelegt, eine hervorragende Bruchzähigkeit und Duktilität bei Temperaturen von nur 22 K (-251 Grad) aufrechtzuerhalten, was sich sehr gut für kryogene Anwendungen mit strengen Anforderungen an Gewicht und Leistung eignet. Ein Hauptmerkmal des Materials besteht darin, dass es selbst unter extremen kryogenen Bedingungen extremen Belastungen standhalten kann, ohne seine strukturelle Integrität zu beeinträchtigen, was für Anwendungen wie die Speicherung und das Pumpen von flüssigem Wasserstoff von entscheidender Bedeutung ist, bei denen jedes Materialversagen schwerwiegende Folgen haben kann.
Scalmalloy CX behält eine gute Duktilität bei niedrigen Temperaturen bei, was bedeutet, dass es dynamischen Belastungen standhalten kann, was besonders wichtig für Wasserstoffantriebssysteme ist, da diese Systeme starken thermischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Gleichzeitig übernimmt Scalmalloy CX die Eigenschaften der geringen Dichte von Scalmalloy RP, was einen großen Vorteil für Luft- und Raumfahrtanwendungen darstellt. Im Vergleich zu herkömmlichem Edelstahl ist dieses Material aufgrund seines geringen Gewichts die ideale Wahl für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, und jedes Gramm Gewichtsreduzierung kann die Leistung erheblich verbessern.
Auswirkungen auf den Wasserstoffantrieb
Die Wasserstoffantriebstechnologie gilt als die Zukunftsrichtung der Luft- und Raumfahrtindustrie und bietet eine sauberere und effizientere Alternative zu herkömmlichen fossilen Brennstoffen. Der Erfolg von Wasserstoffantriebssystemen hängt jedoch maßgeblich von der Leistungsfähigkeit der verwendeten Materialien ab. Die geringe Dichte und die hohen Festigkeitseigenschaften von Scalmalloy CX machen es zur idealen Wahl für Komponenten von Wasserstoffantriebssystemen. Durch den Austausch schwererer Edelstahlkomponenten kann das Gesamtgewicht des Systems erheblich reduziert und dadurch Effizienz und Reichweite verbessert werden. Insbesondere bei der Anwendung von Tanks und Pumpen für flüssigen Wasserstoff bietet Scalmalloy CX offensichtliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Materialien wie Edelstahl. Scalmalloy CX bietet die gleiche Zuverlässigkeit bei sehr geringem Gewicht, was für solche Anwendungen sehr gut geeignet ist.
Zusammenarbeit mit dem Karlsruher Institut für Technologie
Bei der Entwicklung von Scalmalloy CX arbeitete APWORKS eng mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammen, um die Leistung des Materials unter kryogenen Bedingungen zu validieren. Der Beitrag des KIT war entscheidend dafür, dass Scalmalloy CX die strengen Standards für reale Anwendungen erfüllen würde. Die auf der International Cryogenic Engineering Conference (ICEC) und der International Cryogenic Materials Conference (ICMC) vorgestellten Forschungs- und Testergebnisse des KIT lieferten wertvolle Hinweise für die Entwicklung des Materials. Diese Zusammenarbeit unterstreicht die Bedeutung der Zusammenarbeit zwischen Industrie, Universität und Forschung für die Entwicklung der Materialwissenschaften. Dank der Expertise von APWORKS und KIT wurde Scalmalloy CX ausgiebig getestet, um seine Eignung für kritische Anwendungen zu bestätigen.
Kompatibilität von Scalmalloy CX mit 3D-Drucktechnologien
Ein wichtiger Vorteil von Scalmalloy CX ist seine hohe Kompatibilität mit 3D-Drucktechnologien. Metall-3D-Drucktechnologien ermöglichen komplexe Geometrien, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nur schwer zu erreichen sind. Durch die Kombination der Materialeigenschaften von Scalmalloy CX mit der 3D-Drucktechnologie können Ingenieure leichtere, stärkere und widerstandsfähigere Teile herstellen, was besonders wichtig für die Luft- und Raumfahrtindustrie ist, die extreme Leistung anstrebt.
Zukünftige Anwendungen
Die Veröffentlichung von Scalmalloy CX bringt neue Möglichkeiten für mehrere Branchen. Die Hauptanwendungsszenarien des Materials konzentrieren sich auf kryogene Anwendungen im Luft- und Raumfahrtbereich. Gleichzeitig eröffnen die einzigartigen Eigenschaften des Materials auch breite Anwendungsperspektiven in Bereichen wie der Weltraumforschung, der Medizintechnik und der Energiespeicherung. Da alle Lebensbereiche weiterhin nach leichten, effizienten und nachhaltigen Lösungen streben, werden Materialien wie Scalmalloy CX zur zentralen Antriebskraft für Innovationen, zur Weiterentwicklung sauberer Energietechnologien beitragen und die Auswirkungen von Branchen wie dem Transportwesen auf die Umwelt verringern.
Hunan Oriental Scandium ist eine Holding-Tochtergesellschaft der LB Group, die sich auf die Gewinnung, Förderung und Anwendung von Scandium konzentriert und gemeinsam mit Anwendern im In- und Ausland scandiumhaltiges 3D-Druckaluminium entwickelt, um die hochwertige Entwicklung in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und im Inland voranzutreiben Verteidigungs- und Militärindustrie und andere High-Tech-Industrien.
