23-02-2018 13:40:14

Hærdet titanium åbner en verden af nye muligheder

Forskere på DTU har udviklet en ny patenterbar og simpel metode, der kan hærde overfladen på det lette metal titanium og dermed mangedoble dets styrke. Sammen med en stadig større udbredelse af 3D metalprint, vil det formodentlig betyde en eksplosion i anvendelsen af titanium.
9. maj. 2017 Af Anne Kirsten Frederiksen - DTU

Titanium er et attraktivt materiale på grund af sin lethed. Ikke mindst flyindustrien gør i stor udstrækning brug af materialet, men også dele til biler og professionelt sportsudstyr som racercykler og golfkøller produceres af titanium eller legeringer af titanium. Derudover er de fleste implantater fremstillet af metallet, da titanium har en høj grad af biokompatibilitet, så den nye hofte, knæ eller tand nemt kan gro sammen med de eksisterende knogler.

Hidtil har det dog været en udfordring, at titanium er et meget blødt materiale. Det betyder, at det ikke er særlig slidstærkt, og overfladen bliver nemt ridset eller ødelagt. Nu har en gruppe forskere ved DTU Mekanik udviklet en ny metode, der hærder overfladen på komponenter af titanium.

”Vores forskning tog udgangspunkt i at gøre implantater mere holdbare, så mennesker med en ny hofte eksempelvis ikke skal genopereres på grund af slitage på implantatet. Men vores nye hærdningsmetode vil også betyde en forskel for alle andre, der anvender titanium. Eksempelvis betyder den nye hærdning, at vi kan skabe en overflade, der er fuldstændig blank og ikke kan ridses, hvilket eksempelvis smykke- og urproducenter er meget interesseret i”, fortæller seniorforsker Morten Jellesen.

Forskerne er heller ikke i tvivl om, at den store udvikling inden for 3D-print til industrielt brug, vil gøre anvendelsen af titanium endnu mere eftertragtet.

”Titanium er et af de foretrukne materialer til 3D print. Og når man efterfølgende kan behandle overfladen ved hjælp af vores metode, så styrken mangedobles, og materialet bliver op til 10 gange så hårdt, så er titanium pludselig et overordentlig interessant materiale i rigtig mange sammenhænge”, siger seniorforsker Thomas Christiansen.

Gasser er nøglen bag succesen

Forskerne har udviklet en metode til at hærde overfladen, som baserer sig på gasser, der har mulighed for at trænge ind i alle små hulrum og huller i materialet og dermed gøre det stærkt. Det er en blanding af bl.a. kulstof og ilt, der anvendes til behandlingen, og som tilføjer den ekstra styrke.

”Vores sektion har igennem mange år arbejdet intensivt med overfladehærdning af rustfrit stål, så vi har ladet os inspirere af de arbejdsmåder og koncepter, vi har erfaring med fra dette materiale. Vores nye hærdningsmetode adskiller sig dog væsentligt på flere punkter”, forklarer Thomas Christiansen.

De to forskere er meget bevidste om, at den nye hærdningsmetode kan få betydelig medvind i form af den stadig større industrielle anvendelse af 3D metalprint i de kommende år.

”Airbus har allerede offentliggjort, at de vil anvende mere end tusind 3D-komponenter i deres nye flytype Airbus A350 XWB, og måske bliver andelen endnu højere, når det bliver muligt at hærde komponenterne”, siger Morten Jellesen.

Titanium er et metal, der findes i rigelige mængder i jordskorpen. Det er stadig forholdsvis dyrt, fordi det er omkostningstungt at udvinde og forarbejde, men også på dette område sker der løbende udvikling.

Artiklen er oprindelig udgivet hos DTU. 

IDA Materialeteknologi

IDA Materialeteknologi er et tværfagligt forum for udveksling af viden om materialeforskning, materialeprøvning og andre materialeteknologiske aspekter

Læs mere

Deltag i debatten

luk
close