KunststofenRubber.nl

NASA: amorf metaal voor gespuitgiete tandwielen

02 december 2016 om 09:41 uur - PASADENA (VS)

Onderzoekers van het NASA Jet Propulsion Laboratory in Californië willen een ‘beter tandwiel' gaan maken uit amorf metaal of metallisch glas. Door de lage smelttemperatuur kunnen onderdelen voor robots via spuitgieten worden vervaardigd.


Goede tandwielen zijn essentieel bij het bouwen van robots, vooral als er hoge eisen aan worden gesteld. Tandwielen van lage kwaliteit kunnen voor onnodige trillingen of haperingen zorgen en dat is iets wat je niet wilt als jouw robot lichtjaren ver weg een beetje zand moet opscheppen.

  

Amorf metaal    

Techneut Douglas Hofmann en zijn team zijn in Pasadena druk bezig met het bouwen van een ‘beter tandwiel'. Hofmann heeft recent twee onderzoeken gepubliceerd naar tandwielen, vervaardigd uit bulk metallisch glas (BMG), een speciaal ontworpen legering met eigenschappen die ideaal toepasbaar zijn in de robotica.
Maar hoe kan een materiaal nu tegelijkertijd een metaal en een glassoort zijn? Het geheim zit hem in de atoomstructuur. Metalen hebben een geordende, kristallijne structuur, maar eenmaal verhit tot het smeltpunt wordt het metaal vloeibaar en verliezen de atomen deze ordening. Koel het materiaal snel genoeg af (met zo'n 1000 graden Celcius per seconde) en je kunt de niet-kristallijne structuur behouden. Het resulterende metaal heeft een niet-kristallijne of amorfe microstructuur. Deze metalen vallen onder de noemer ‘amorfe metalen' of ‘metallisch glas'.  Door de snelle koeling is het metaal namelijk in essentie een glasachtig materiaal. Het kan gemakkelijk vloeien en worden geblazen als het wordt verhit, zoals vensterglas. Als dit glasachtige materiaal in delen van meer dan één millimeter wordt vervaardigd heet het ‘bulk metallisch glas' (BMG).

 

Sterker en slijtvaster dan kunststof

Wat BMG-tandwielen zo aantrekkelijk maakt voor de ruimtevaart is de lage smelttemperatuur van het materiaal. Hierdoor kunnen onderdelen via spuitgietprocessen worden vervaardigd zoals in de kunststofindustrie gebruikelijk is, maar dan met veel hogere sterkte en slijtvastheid dan kunststof.

Volgens Hofmann kunnen BMG-tandwielen koud en droog draaien. Eerste tests laten een sterke torsie en een vloeiende draaiing zien zonder smeermiddel, zelfs bij 200 graden onder nul. Voor robots die naar verre, bevroren planeten worden gestuurd is dit een enorm energiebesparend voordeel want de huidige Mars-rover bijvoorbeeld moet nu steeds energie verbruiken om een smeermiddel op te warmen, iedere keer als hij wil gaan bewegen. BMG wordt ook niet bros bij extreme koude, nog een voordeel voor NASA. (bron: NASA / engineersonline.nl)

 

http://scienceandtechnology.jpl.nasa.gov/metallurgy-facility

 

 

Focus op ...

Agenda

25 juni 2019, IKV - RWTH Aachen University

Verwerken organische en silicone rubbers

Tweejaarlijkse conferentie van het Duitse instituut voor kunststofverwerking IKV

26 juni 2019, Londen

European Carbon Black Summit 2019

Eerste conferentie van organisator ACI over de problematiek van carbon black.

10 september 2019, Messe Stuttgart

Composites Europe vakbeurs en conferentie

Europese vakbeurs en conferentie over vezelversterkte kunststoffen. De conferentie valt dit jaar samen...

Meer agendapunten »