Uusi professori RUB:ssa: materiaalitiede ilmailuun!

Uusi professori RUB:ssa: materiaalitiede ilmailuun!

Professori tri Alexander Kauffmann on työskennellyt Ruhrin yliopiston Bochumin konetekniikan tiedekunnan materiaalitieteen katedraalissa 1.5.2025 lähtien. Hänen tutkimuksensa keskittyy sellaisten materiaalien parantamiseen, joiden on kestettävä äärimmäisiä olosuhteita, erityisesti lentoteollisuudessa.

Kauffmann työskenteli aiemmin Karlsruhen teknologiainstituutissa (KIT), jossa hän tutki metallisia ja intermetallisia materiaaleja, joilla on parannettu lujuus korkeissa lämpötiloissa ja parannettu virumisvastus. Hänen työhönsä kuului myös materiaalien käyttäytyminen absoluuttisen nollan lähellä olevissa lämpötiloissa. Hän käytti poikkimittakaavan karakterisointi- ja simulointimenetelmiä materiaalien ominaisuuksien optimointiin.

Suorituskykyisten materiaalien tutkimus

Ruhrin yliopistossa Bochumissa Kauffmann jatkaa saumattomasti aikaisempaa tutkimustaan. Painopiste on erityisesti korkeiden käyttölämpötilojen superseoksissa, joita tarvitaan nykyaikaisissa lentokonemoottoreissa, kuten Hewlett-Packardin F119-moottorissa tai SNECMA:n M88-2-moottorissa. Näissä moottoreissa käytetään huippuluokan materiaaleja ja tekniikoita, jotka takaavat tehokkaan suorituskyvyn äärimmäisissä lämpötiloissa.

Yli 50 % nykyaikaisten moottoreiden materiaalista koostuu korkean lämpötilan metalliseoksista, kuten Nimonic80 tai Inconel, joita parannetaan valmistusprosesseilla, kuten tyhjiösulatustekniikalla. Kauffmannin tavoitteena on lisätä energian muunnosjärjestelmien tehokkuutta erityisesti lentokoneiden turbiinien osalta. Tässä keskitytään myös materiaalien soveltuvuuteen vety- ja vesipitoisiin ilmakehoihin sekä kierrätettävyyteen.

Teknologiset haasteet ja kehitys

Toinen tärkeä näkökohta Kauffmannin tutkimuksessa on materiaalien kestävyys termomekaanisille jännityssykleille, kuten sellaisille, joita esiintyy varavoimalaitoksissa. Hän aikoo edelleen kehittää muotomuistimateriaaleja ja materiaaleja lääketieteelliseen teknologiaan. Nämä tekniikat voisivat edistää innovatiivisten materiaalien soveltamista myös muilla aloilla.

Kauffmann korostaa, että Bochumin Ruhrin yliopistolla on tärkeä materiaalitieteen tutkimusympäristö. Tämän laitoksen materiaalisynteesin, käsittelyn ja karakterisoinnin välinen läheinen yhteys antaa hänelle mahdollisuuden saavuttaa kunnianhimoiset tavoitteensa.

Innovatiiviset materiaalit ovat tärkeitä ilmailuteollisuudessa. Uusien metallien välisten yhdisteiden kehittämisen pitäisi esimerkiksi lisätä ominaislujuutta ja lämmönjohtavuutta samalla kun parannetaan hapettumisen ja korroosionkestävyyttä. Titaani-alumiiniyhdisteet, joita käytetään jopa 982 °C:n lämpötiloissa, osoittavat lupaavia tuloksia.

Äärimmäisten vaatimusten ja painonsäästön yhdistelmä johtaa myös komposiittimateriaalien käyttöön keraami- ja hiilipohjaisilla matriiseilla. Nämä materiaalit eivät ainoastaan ​​kestä korkeaa lämpötilaa, vaan myös keveyttä, mikä on välttämätöntä nykyaikaisille moottoreille.

Kauffmannin akateeminen ura on yhtä vaikuttava kuin hänen tutkimuksensa. Hän opiskeli materiaalitiedettä Dresdenin teknillisessä yliopistossa ja työskenteli tutkimusassistenttina useissa arvostetuissa laitoksissa ennen kuin hän siirtyi uuteen tehtäväänsä Ruhrin yliopistossa. Ilmailu- ja avaruusteollisuus ei ainoastaan ​​aseta korkeita vaatimuksia materiaaleille, vaan se on myös teknologisten innovaatioiden veturi, jonka tutkimusta Kauffmann ja hänen kollegansa jatkavat.

Ruhrin yliopisto Bochum ja Kone MFG korostaa materiaalitutkimuksen kriittistä roolia ilmailussa ja korostaa, kuinka Kauffmannin työ voi auttaa vastaamaan alan tuleviin tarpeisiin.