NC State, das Oak Ridge National Laboratory und JEOL haben Wolframkacheln in Originalgröße im Elektronenstrahl-Pulverbettverfahren gefertigt und im Tokamak DIII-D in San Diego eingebaut. Die Teile hielten 74 Plasmaentladungen im H-Mode ohne Schaden aus. Das zeigt, dass gedrucktes Wolfram in Fusionsanlagen einsetzbar sein kann.
Warum ist Wolfram schwer zu drucken?
Wolfram schmilzt bei 3.422 °C, dem höchsten Wert aller Metalle, wird aber bei niedrigen Temperaturen spröde und reißt. Laserbasierte Versuche lieferten meist poröse, rissige Teile. Beim Elektronenstrahlverfahren hält der Strahl das umgebende Material über etwa 1.400 °C, was Risse begrenzt.
Was wurde getestet?
Die Kacheln kamen im Juli in den unteren Divertor, der einen Großteil der Abgaswärme des Plasmas aufnimmt. Gedruckte Testknöpfe hatten 2025 schon Wärmelasten um 20 MW pro Quadratmeter erlebt. Die neuen Kacheln messen etwa 140 mal 130 mm, zuvor lag das Maximum bei NC State bei rund 50 mm. JEOL druckte flache und gewölbte Varianten auf der JAM-5200EBM in Akishima, finanziert von ORNL. NC State bearbeitete sie per Drahterodieren und CNC-Schleifen, rund acht Monate von der Einladung bis zum Einbau.
Was das bedeutet
Für Hersteller außerhalb der Fusion ist das eher ein Materialsignal als ein Markt. Es zeigt, dass EB-PBF ein rissanfälliges Refraktärmetall in nutzbarer Bauteilgröße beherrscht. Die Qualifizierung hängt weiter von Belastungsdaten ab, künftige Anlagen brauchen dauerhaft 10 bis 20 MW pro Quadratmeter. KMU profitieren eher vom Prozess-Know-how und der Nachbearbeitungskette als von kurzfristigen Aufträgen.
Häufige Fragen
Wie viele Plasmaentladungen überstanden die gedruckten Kacheln?
Sie überstanden 74 H-Mode-Entladungen im Tokamak DIII-D unbeschädigt.
Wer hat die Kacheln gefertigt?
JEOL druckte sie in Japan mit ORNL-Finanzierung, NC State bearbeitete sie per Drahterodieren und CNC-Schleifen.
