Ames Laboratory samarbejder med Iowa start-up under DOE innovation challenge

(PhysOrg.com) -- Det amerikanske energiministeriums Ames Laboratory og Iowa Powder Atomization Technologies er gået sammen i DOE's America's Next Top Energy Innovator-udfordring for at skabe job i Iowa. Programmet giver nystartede virksomheder mulighed for at underskrive en option på at licensere teknologier skabt af nationale laboratorier til reducerede omkostninger. IPAT underskrev en optionsaftale om at licensere adskillige materialebehandlingsteknologier udviklet på Ames Laboratory.

IPAT planlægger at bruge teknologierne til at fremstille fint sfærisk titaniumpulver til brug i militæret, biomedicinske og rumfartsapplikationer.

"America's Next Top Energy Innovator-programmet er en fantastisk mulighed for at sikre muligheden for at bruge teknologier, IPAT har brug for til at bygge en første af sin slags kommerciel størrelse forstøver til at skabe titaniumpulver, " siger Joel Rieken, IPAT medstifter.

"The America's Next Top Energy Innovator-programmet kaster lys over de mange DOE-udviklede teknologier, der bare venter på, at nogen kommer med for at undersøge dem, forbinde prikkerne mellem dem, og bruge noget kreativitet til at komme med en forretningsplan, " fortsatte Rieken, som i øjeblikket er uddannet forskningsassistent ved Ames Laboratory, mens han afslutter sin doktorgrad i materialevidenskab og teknik ved Iowa State University.

Rieken, sammen med sin forretningspartner, Andrew Heidloff, som er postdoktor ved Ames Laboratory, planlægger at bruge flere teknologier udviklet på Ames Lab, der involverer præcisionshældning af smeltet titanium og højenergigasforstøvning til at bygge et kommercielt system, der vil øge effektiviteten af ​​titaniumpulverfremstillingsprocessen og, dermed, sænke prisen på pulveret til producenterne.

Titaniums styrke, let vægt, biokompatibilitet og modstandsdygtighed over for korrosion gør den ideel til brug i en række forskellige dele fra håndvåben og militærkøretøjskomponenter til biomedicinske implantater, rumfartsbefæstelser og ventiler til kemiske anlæg.

"Mens titanium er dyrere end rustfrit stål, i mange tilfælde holder levetiden for en titaniumdel længere end en rustfri ståldel og bliver mere omkostningseffektiv i det lange løb," sagde Heidloff. "Så, der er en stigende interesse for titanium applikationer. Jeg tror, ​​vi vil se, at det bliver et vigtigt strategisk materiale."

Traditionelle delefremstillingsteknikker som støbning, hvor producenter smelter og hælder flydende metal i forme, kan være besværligt, når man arbejder med titanium, fordi titanium har tendens til at reagere med de materialer, der bruges til at danne skimmelsvampe, kræver omfattende bearbejdning for at konvertere bulkstøbegods til præcise dele.

En mulig løsning på støbeformproblemet er at bruge gasforstøvning til at lave en bøde, sfærisk pulverform af titanium og bruge pulveret til at lave dele. Ved gasforstøvning af titanium, metallet smeltes ved hjælp af en standard kommerciel proces og opvarmes derefter og styres præcist af et Ames Laboratory-udviklet hælderør ind i en højintensitetsforstøvningsdyse, også udviklet på Ames Lab. Metallet sprøjtes derefter ud i en fin dråbetåge. Hver dråbe afkøles hurtigt og størkner, skabe en samling af mange små kugler, danner fint titaniumpulver. Producenter kan derefter hælde pulveret i præcise forme og presse det sammen ved høj temperatur for at danne dele.

"Ud over at komme uden om vanskelighederne med at bruge smeltet titanium, Brug af titaniumpulver har fordelene ved at spare behandlingstid og energi, og det producerer mindre affaldsmateriale, " sagde Rieken. "Den overordnede proces er bedre, bortset fra de nuværende problemer med højere omkostninger og lavere tilgængelighed af titaniumpulver. Men det er de to problemer, IPAT søger at løse, og DOE's America's Next Top Energy Innovator-udfordring er at støtte os i at finde energiløsninger og skabe job i en lille virksomhed."

"IPAT havde indledt indledende drøftelser med os om en licensoption, da America's Next Top Energy Innovator-programmet blev annonceret. Vi er glade for, at DOE-programmet gav dem et yderligere incitament til at færdiggøre optionsaftalen, og vi glæder os til at se IPAT lykkes med at tilbyde en energieffektiv proces til fremstilling af titaniumpulver, " sagde Deb Covey, Ames Laboratorys associerede direktør for sponsoreret forskningsadministration.

IPAT is collaborating with the Quad Cities Manufacturing Laboratory and the Ames Laboratory in maturing the technology for the defense and commercial sectors.

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.