TWI: Elektronenstrahl-Materialbearbeitung

Die Vorteile und zukünftigen Entwicklungen in Branchen wie der Automobilindustrie, der Öl- und Gasindustrie und dem Energiesektor werden ebenso erörtert wie die Abstimmung der Technologie auf Fertigungs- und Regierungsprogramme wie saubere Energie, Künstliche Intelligenz, Net Zero, Industry 4.0 und vieles mehr.

Colin Ribton ist Ingenieur, Physiker und Fellow des Institute of Physics. 

Er arbeitet seit 1985 im Bereich Elektronenstrahl-Materialbearbeitung am TWI und beschäftigt sich mit der Computermodellierung von elektronenoptischen Komponenten und Hochspannungsmodulen, dem Entwurf von Hochspannungsstromversorgungen, dem Entwurf und der Optimierung von Strahlungsabschirmungen, der Architektur von Echtzeitsteuerungssystemen, magnetischen Systemen, dem Entwurf von digitaler und analoger Elektronik und der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung von Hauptkomponenten in den Bereichen Energieerzeugung, Nukleartechnik, Luft- und Raumfahrt und Medizin.

Colin Ribton ist Mitglied des Organisationskomitees der halbjährlich stattfindenden Konferenz über Elektronenstrahltechnologien, veröffentlicht zahlreiche Publikationen über die Konstruktion von Elektronenstrahlkanonen und ist Erfinder oder Miterfinder mehrerer erteilter Patente, darunter die RF-angeregte Plasmakanone und die Array-Sonde zur Messung der Elektronenstrahlintensität.

Er leitete auch die Aktivitäten von TWI im Rahmen von durch die europäische und britische Regierung finanzierten Verbundprojekten, die sich mit der produktivitätssteigernden additiven Fertigung (3D-Druck) unter Verwendung von Elektronenstrahlen für die Luft- und Raumfahrtindustrie befassen. 

Er spricht mit Mike Emmett, dem Marketingleiter am TWI.

Mike Emmett: Warum wurde die Elektronenstrahlmaterialbearbeitung bisher nicht mit der Signifikanz eingesetzt, mit der sie hätte eingesetzt werden können?

Colin Ribton: Anfangs wurde es für Flugzeugtriebwerke eingesetzt, die aus Titan hergestellt werden. Dabei erwies sich die Vakuumkammer als vorteilhaft. Seitdem haben sich die Anwendungen weiterentwickelt, z.B. zum Schweißen dicker Querschnitte in der Energieerzeugung.

Mike Emmett: Wie sieht es in der Großserienfertigung aus, z.B. im Automobilbau?

Colin Ribton: Die meisten Turbolader werden heutzutage elektronenstrahlgeschweißt.

Mike Emmett: Sind wir schon an dem Punkt angelangt, an dem es eine mobile Elektronenschweißmaschine gibt?

Colin Ribton: Insbesondere beim Schweißen von Türmen von Off-Shore-Windkraftanlagen wird das Vakuum lokal erzeugt.

Mike Emmett: Elon Musk hat innerhalb von zehn Jahren gelernt, was die Industrie in mehr als 40-50 Jahren entwickelt hat, so dass es schwierig sein wird, ihn einzuholen...

Colin Ribton: Das ist etwas, das wir bei kleinen, neu gegründeten Unternehmen beobachtet haben, wenn wir uns mit großen Firmen, z.B. aus der Telekommunikations-Branche getroffen haben: Als kleines Unternehmen konnten wir neue Technologien 10 mal schneller entwickeln. 

Mike Emmett: Ich möchte gerne lernen, wie ich mein Informationsbedürfnis stillen kann. 

Colin Ribton: Es ist interessant zu sehen, dass frühere Generationen, Dinge anders angegangen sind als wir heute, z.B. hatten die Babylonier ein in 60 Teile unterteiltes Zählsystem. 

Mike Emmett: Wie können wir die Gedanken wichtiger Wissenschaftler, wie Prof. Cox erfassen?

Colin Ribton: Physik ist heute so wichtig, um die moderne Welt zu verstehen. 

Mike Emmett: Wo stehen wir mit Quantencomputern?

Colin Ribton: Wir stehen noch am Anfang, aber das Potenzial ist groß. 

Mike Emmett: Was sind  die Themen, die Du besprechen möchtest?

Colin Ribton: Ein spezifischer Anwendungsfall von dem, über das wir gesprochen haben, ist die Konstruktion einer Elektronenstrahlquelle. Dabei ist es interessant zu beobachten, wie etwas, in der festen Phase, ohne zu schmelzen etwas so dynamisches erzeugen kann, dass damit geschweißt werden kann. 

Mike Emmett: Wofür könnten Elektronenstrahlen, im abstrakteren Sinne, noch verwendet werden?

Colin Ribton: Eins der Dinge die mich vor ein paar Jahren wirklich interessierten, war zu bewerten, ob Elektronenstrahlen zum Drucken von Hologrammen eingesetzt werden können.

Mike Emmett: Zum Abschluss will ich noch wissen, warum Steven Hawking so nahbar war?

Colin Ribton: Hawking war ein in seinem Umfeld sehr anerkannter Wissenschaftler, aber einzigartig ist er durch seine Kreativität und seine populärwissenschaftlichen Veröffentlichungen.

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