Per molti anni, l'Istituto di fisica sperimentale dell'Università tecnologica di Graz e l'azienda industriale stiriana Böhler Edelstahl hanno condotto ricerche congiunte sulla tensione superficiale e la dipendenza dalla temperatura di diversi tipi di acciaio. "Questi dati sono di grande importanza sia per la scienza che per l'industria, " spiega il fisico sperimentale Gernot Pottlacher. "Dimostra come si comporta il materiale quando viene riscaldato e raffreddato, questo è, come cambia dalla fase solida alla fase liquida e viceversa." L'acciaio in particolare è al centro dell'interesse qui, perché sarà necessario nella stampa 3D laser metallica per produrre componenti in acciaio utilizzando questa nuova tecnologia di rifusione in futuro. I metodi di esame convenzionali funzionano solo fino a un certo limite di temperatura superiore. A temperature più elevate, possono verificarsi problemi con il contenitore del campione, come le interazioni tra il contenitore e il campione, e questo falsificherebbe i risultati della misurazione.

Ecco perché G. Pottlacher e il suo gruppo di ricerca utilizzano il metodo della levitazione, che viene utilizzato per studiare tali materiali. "Lasciamo che i campioni si librano elettromagneticamente o elettrostaticamente e quindi evitiamo il contatto con il contenitore del campione". Sulla terra, la gravità non è una componente del tutto insignificante, influenzare i risultati della misurazione, ma nello spazio, questa influenza svanisce, consentendo misurazioni più accurate.

Controllato (e guardato) dalla Terra

Per gli esperimenti, il team della Stiria collabora con ricercatori giapponesi e americani e utilizza il forno a levitazione elettrostatica, in breve ELF. ELF è una configurazione sperimentale dell'Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese (JAXA) nel modulo sperimentale giapponese Kibo presso la Stazione Spaziale Internazionale. Il campione viene alimentato nell'unità sperimentale e posizionato di conseguenza. Un laser quindi riscalda e fonde il campione di acciaio galleggiante. Successivamente, vari sensori misurano la densità, tensione superficiale e viscosità del materiale fuso. Quando il materiale si raffredda di nuovo, i ricercatori possono osservare e misurare da vicino questo processo, pure. L'esperimento è controllato dalla Terra, dove G. Pottlacher e il suo team seguono l'evento in diretta mentre i dati ottenuti vengono trasmessi direttamente tramite downlink.

Böhler acciaio L331

"Per essere inclusi in un esperimento a bordo della ISS, il materiale deve essere già stato utilizzato nei viaggi spaziali, " dice G. Pottlacher. "Un collega americano stava cercando proprio questo materiale che stiamo indagando. L'acciaio di tipo L331 è già stato installato nei motori a razzo ed è, tra gli altri, prodotto dal nostro partner di lunga data Böhler Edelstahl." Una volta completati i test, i dati saranno pubblicati dalla Graz University of Technology come parte di una tesi di ampio respiro, come spiega G. Pottlacher:"Nella sua dissertazione, Peter Pichler sta esaminando un set di dati completo di un materiale in forma liquida. Lo ha già analizzato in molti modi diversi per questo scopo. Ora vengono aggiunti i dati della ISS, e in autunno il campione di acciaio sarà nuovamente esaminato a gravità zero a bordo di un aereo a gravità ridotta".

L'esperimento L331 ELF è una collaborazione di vari ricercatori e istituti di ricerca, in cui oltre al gruppo di lavoro presso l'Università di Tecnologia di Graz, sono coinvolti i seguenti scienziati:Douglas Matson (Tufts University), Robert W. Hyers (Università del Massachusetts), Michael P. Sansoucie (Centro di volo spaziale Marshall della NASA), Hirohisa Oda (Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese), Jannatun Nawer (Università di Tufts), Hideki Saruwatari (Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese), Chihiro Koyama (Agenzia di esplorazione aerospaziale giapponese), Wolfgang Schützenhöfer (voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH &Co KG) e Siegfried Kleber (BÖHLER Edelstahl GmbH &Co KG).