Projektende

Supraleiter aus dem 3D Drucker? Ein außerirdisches Projekt geht zu Ende

„Additive Manufacturing of Superconductors for Gravitational Wave Research“ (AMoS), Teil des ERS Open Seed Funds 2023, hat es sich zur Aufgabe gemacht, mithilfe der additiven Fertigung neue Supraleiter zu entwickeln.

Supraleiter sind Materialien, die bei niedrigen Temperaturen keinen elektrischen Widerstand aufweisen und somit elektrische Ströme verlustfrei leiten können. Diese Eigenschaft macht sie besonders wertvoll für den Einsatz in Gravitationswellendetektoren wie dem Einstein-Teleskop.

Bei niedrigen Temperaturen betrieben, können Supraleiter dazu beitragen, störendes thermisches Rauschen zu reduzieren und die Sensitivität der Detektoren erheblich zu steigern – ein potenzieller Gamechanger für präzise Messungen von Gravitationswellen.
AMoS, eine Zusammenarbeit zwischen dem Lehrstuhl für Digitale Additive Fertigung (DAP) und dem Physikinstitut III B an der RWTH Aachen, zielte darauf ab, Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO) als Hochtemperatursupraleiter für Gravitationswellendetektoren zu erforschen.

Mittels der laser-based Powder Bed Fusion (PBF-LB) Technologie wurde untersucht, wie YBCO-Strukturen effizient additiv gefertigt werden können. Zudem wurde die Möglichkeit der Silberinfusion erforscht, um die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der Supraleiter weiter zu beeinflussen.

Im Rahmen des AMoS-Projekts konnten erste Würfelproben aus Yttrium-Barium-Kupferoxid (YBCO) erfolgreich mithilfe der laserbasierten Powder Bed Fusion (PBF-LB) Technologie hergestellt werden. Diese Proben zeigten in den Messungen vielversprechende Ergebnisse.

So konnte die Sprungtemperatur der YBCO-Proben bei Temperaturen ab 92 Kelvin bestätigt werden. Ab dieser Temperatur weist das Material keinen elektrischen Widerstand mehr auf, was seine Eignung als Supraleiter bestätigt.

Die bisherigen Ergebnisse haben die Basis für einen weiteren Forschungsschwerpunkt gelegt: den 3D-Druck von Spulenstrukturen. Diese könnten künftig in Gravitationswellendetektoren wie dem Einstein-Teleskop zum Einsatz kommen. Komplexe Spulenformen additiv herstellen zu können, würde neue Möglichkeiten für das Design und die Optimierung von Supraleitern in hochempfindlichen Messgeräten eröffnen.

Das AMoS-Projekt hat wichtige Grundlagen für die zukünftige Nutzung von Supraleitern in der Gravitationswellenforschung gelegt. Die gewonnenen Erkenntnisse aus der additiven Fertigung und die positiven Testergebnisse der YBCO-Proben sind vielversprechend und ebnen den Weg für innovative Anwendungen in der Präzisionsmessung.

Dieses Projekt wurde gefördert vom ERS Open Seed Fund 2023.