(PhysOrg.com) -- Det amerikanska energidepartementets Ames Laboratory och Iowa Powder Atomization Technologies har gått samman i DOE:s America's Next Top Energy Innovator-utmaning för att skapa jobb i Iowa. Programmet ger nystartade företag möjlighet att teckna en option att licensiera teknik skapad av nationella laboratorier till reducerade kostnader. IPAT undertecknade ett optionsavtal för att licensiera flera materialbearbetningstekniker utvecklade vid Ames Laboratory.

IPAT planerar att använda tekniken för att göra fint sfäriskt titanpulver för militär användning, biomedicinska och rymdtillämpningar.

"America's Next Top Energy Innovator-programmet är en fantastisk möjlighet att säkra möjligheten att använda teknologier som IPAT behöver för att bygga en första i sitt slag kommersiell storlek atomizer för att skapa titanpulver, säger Joel Rieken, IPAT medgrundare.

"The America's Next Top Energy Innovator-programmet lyser upp de många DOE-utvecklade teknologierna som bara väntar på att någon ska följa med för att undersöka dem, koppla ihop prickarna mellan dem, och använd lite kreativitet för att ta fram en affärsplan, " fortsatte Rieken, som för närvarande är forskarassistent vid Ames Laboratory medan han avslutar sin doktorsexamen i materialvetenskap och ingenjörsvetenskap vid Iowa State University.

Rieken, tillsammans med sin affärspartner, Andrew Heidloff, som är postdoktor vid Ames Laboratory, planerar att använda flera tekniker utvecklade vid Ames Lab som involverar precisionshällning av smält titan och finfördelning av högenergigas för att bygga ett kommersiellt system som kommer att öka effektiviteten i titanpulvertillverkningsprocessen och, Således, sänka kostnaden för pulvret för tillverkarna.

Titans styrka, lättvikt, biokompatibilitet och motståndskraft mot korrosion gör den idealisk för användning i en mängd olika delar från handeldvapen och militära fordonskomponenter till biomedicinska implantat, fästelement för flygindustrin och ventiler för kemiska anläggningar.

"Medan titan är dyrare än rostfritt stål, i många fall håller livslängden för en titandel längre än en del av rostfritt stål och blir mer kostnadseffektiv i det långa loppet", sa Heidloff. "Så, det finns ett växande intresse för titanapplikationer. Jag tror att vi kommer att se det bli ett viktigt strategiskt material."

Traditionella deltillverkningstekniker som gjutning, där tillverkare smälter och häller flytande metall i formar, kan vara besvärligt när man arbetar med titan eftersom titan tenderar att reagera med de material som används för att bilda mögel, kräver omfattande bearbetning för att omvandla bulkgjutgods till exakta delar.

En möjlig lösning på gjutformsproblemet är att använda gasatomisering för att göra en fin, sfärisk pulverform av titan och använda pulvret för att tillverka delar. Vid gasatomisering av titan, metallen smälts med hjälp av en kommersiell standardprocess och värms sedan upp och styrs exakt av ett Ames Laboratory-utvecklat hällrör till ett högintensivt finfördelningsmunstycke, även utvecklad på Ames Lab. Metallen sprutas sedan ut i en fin droppdimma. Varje droppe svalnar snabbt och stelnar, skapa en samling av många små sfärer, bildar fint titanpulver. Tillverkare kan sedan hälla pulvret i exakta formar och pressa ihop det vid hög temperatur för att bilda delar.

"Förutom att komma runt svårigheterna med att använda smält titan, att använda titanpulver har fördelarna med att spara bearbetningstid och energi, och det producerar mindre avfallsmaterial, ", sa Rieken. "Den övergripande processen är bättre, förutom de nuvarande problemen med högre kostnader och lägre tillgänglighet av titanpulver. Men det är de två problem som IPAT försöker lösa, och DOE:s America's Next Top Energy Innovator-utmaning hjälper oss att hitta energilösningar och skapa jobb i ett litet företag."

"IPAT hade inlett inledande diskussioner med oss ​​om en option att licensiera när America's Next Top Energy Innovator-programmet tillkännagavs. Vi är glada över att DOE-programmet gav dem ett ytterligare incitament att slutföra optionsavtalet, och vi är ivriga att se IPAT lyckas erbjuda en energieffektiv process för att tillverka titanpulver, sa Deb Covey, Ames Laboratorys biträdande direktör för sponsrad 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.