Staalonderzoek in de ruimte voor groene transitie

Onder de noemer ā€˜Space for Scienceā€™ voeren de European Space Agency (ESA) en Tata Steel Nederland gezamenlijke experimenten uit op het International Space Station (ISS) om kennis op te doen over de thermofysische eigenschappen van staal tijdens het gieten. Deze kennis draagt bij aan efficiĆ«nter energiegebruik, effectievere staalproductie en de groene energietransitie.

Onderzoek in de ruimte naar de thermofysische eigenschappen van staal tijdens het gieten levert zuiverdere data op dan onderzoek in een lab omdat de zwaartekracht ontbreekt. (Foto: ESA)

Op dit moment wordt er in het ISS onderzoek gedaan naar staal. Het gaat hierbij om staal dat gebruikt kan worden voor elektromotoren. De kwaliteit van dit staal bepaalt voor een groot deel de efficiĆ«ntie van motoren in bijvoorbeeld elektrische auto’s. Dit draagt direct bij aan de energietransitie. Deze staalsoorten hebben een complexe structuur die deels ontstaat tijdens het gieten. De kennis die uit dit experiment is opgedaan, wordt in het gietproces gebruikt om fouten te voorkomen en om tot beter staal voor deze toepassing te komen.

Samenwerking met ESA

Het is heel fantasierijk; staal dat in de ruimte wordt gesmolten en vervolgens in een ā€˜high techā€™ gemonitord proces wordt afgekoeld en weer stolt. Tata Steel Nederland levert in deze coproductie specifiek voorbereide staalmonsters en kennis. ESA is verantwoordelijk voor de uitvoering van het wetenschappelijk experiment. De kennis die voortkomt uit de verschillende onderzoeken is voor iedereen beschikbaar. Materiaalkundige Wim Sillekens is vanuit ESTEC/ESA betrokken bij het ruimtestaalproject en stelt: ā€œVoor de wetenschap heeft al het materiaalonderzoek binnen het programma ā€˜Space for Scienceā€™ al geresulteerd in meer dan 1.600 publicaties, waaronder een aantal wetenschappelijke artikelen samen met Tata Steel.ā€

Nut van staalonderzoek in de ruimte

De Argentijns-Nederlandse wetenschapper Begona Santillana werkt op de afdeling Research & Development van Tata Steel en doet onderzoek naar het stollen van staal. Zij is initiatiefnemer en manager van dit staalonderzoek in de ruimte en legt de meerwaarde ervan uit: ā€œAl het staal om je heen is ooit vloeibaar geweest. En juist in dat proces van vloeibaar naar gestold staal kan er veel misgaan. Het stollen van vloeibaar staal bij zeer hoge temperaturen, rond de 1500 graden Celsius, wordt beĆÆnvloed door mechanische, thermodynamische en thermofysische eigenschappen. In het lab onderzoeken we al deze eigenschappen, maar de staalmonsters die hiervoor worden gebruikt, zijn ook onderhevig aan zwaartekracht. In de ruimte hebben we dat probleem niet, wat leidt tot zuiverdere data.

Hoe werkt het?

Staalkorrels van minder dan 10 gram, bereid door Tata Steel Nederland, worden op aarde in een batch met andere monsters in een soort carrousel geplaatst en per raket naar het ISS getransporteerd. Daar wordt de carrousel in de dubbelwandige ā€˜Electro-Magnetic Levitatorā€™ (EML) geplaatst. Hierin worden de staalkorrels vervolgens in een aantal cycli gesmolten en gestold. Dit gebeurt terwijl de astronauten slapen om meetfouten door beweging te voorkomen. Het proces wordt gemonitord en de gegevens gaan real-time naar het Microgravity User Support Center, een ondersteuningscentrum van het ISS in Keulen, voor onder andere dataverzameling. Bij terugkomst op aarde gaan de staalmonsters naar Tata Steel Nederland en de University of Warwick in het Verenigd Koninkrijk voor verder onderzoek.

Energiebesparing en duurzaamheid

Voor toepassingen van staal is het voorkomen van fouten in het proces cruciaal en is nauwkeurige kennis van stollingstemperatuur en andere thermofysische eigenschappen belangrijk. Santillana: ā€œDoor de kennis die we uit dit wetenschappelijk onderzoek hebben verkregen, kunnen we de productie van staal efficiĆ«nter realiseren. Bovendien kunnen we dankzij de opgedane kennis verschillende soorten staal produceren met minder procesproblemen. Indirect leidt dit tot energiebesparing en een beter product.ā€

Wim Sillekens (ESA) vult aan: ā€œIn onze samenwerking met Tata Steel Nederland hebben we veel kennis opgedaan over staaleigenschappen met een nauwkeurigheid die op geen enkele andere manier kan worden gemeten. Veel van de onderzochte materialen in het EML hebben betrekking op duurzaamheid; naast staal zijn dit bijvoorbeeld hardmagnetische materialen en halfgeleidermaterialen, voor toepassingen in windturbines en zonnepanelen. Deze materialen zijn cruciaal voor de groene transitie en zelfs kleine verbeteringen in prestaties zijn wereldwijd van zeer grote waarde.ā€

Bedrijvengids

Ook interessant voor jou

Materialen

Klimaatneutrale productie stalen panelen

16-10 De locatie in Geldermalsen is onderdeel van de downstream-activiteiten van Tata Steel Nederland. Eerder…

Plaatbewerking

Lijn van 20 miljoen

07-10 Dit is de grootste investering ooit voor Feijen, waarmee 20 miljoen euro is gemoeid.…

Bedrijf en Economie

Tata Steel voltooit windscherm van geperforeerd staal

02-10 Gemaakt van geperforeerd staal, zorgen de gaten in het windscherm ervoor dat de wind…

Materialen

Proefplatenstation Tata Steel versnelt ontwikkeling nieuwe staalsoorten

01-07 De uitbreiding is de meest recente in een serie investeringen en versterkt de positie…

Materialen

Danieli en Tenova gaan basic engineering doen voor Groen Staal-plan Tata Steel

27-05 Danieli is een wereldwijde leverancier van technologie voor de ijzerproductie. Tenova is een pionier…

Materialen

Principeakkoord Tata Steel en Gedia voor levering Zeremis groen staal

28-02 Het Duitse bedrijf ontwikkelt en produceert lichtgewicht structurele carrosseriedelen en chassiscomponenten voor veel toonaangevende…

Materialen

Tata Steel lanceert milieuvriendelijke bezorgservice

13-11 Hiermee kunnen klanten hun zogenaamde scope 3-emissies en andere emissies die verband houden met…

Materialen

KS Service Center ontvangt eerste 120 ton duurzaam staal

30-10 Het duurzame staal is geleverd door ArcelorMittal en wordt door KS Service Center verder…

Metaalnieuws inBeeld

30/10/2024

VIDEO: dit was Euroblech 2024

24/10/2024

Q-Fin wint EuroBLECH Award in categorie oppervlaktetechnologie

28/10/2024

WiCAM introduceert nieuwe buigmodule op historische plek

28/10/2024

Nieuwe lasersnijmachine LVD in drie modulaire designs