Magneetkogelventielen moeten snel kunnen reageren als ze worden aangestuurd, dus moeten de gebruikte kogels zo licht mogelijk zijn. Ook sneldraaiende lagers vragen lichtgewicht kogels. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) en van de firma Hollomet (beide in Dresden) hebben de basis gelegd voor snelle kogelventielen en lagers: holle stalen kogels.
Tot nu toe kon men klein formaat kogels alleen massief fabriceren. De massieve kogel is echter relatief zwaar en reageert derhalve traag in een kogelventiel. De onderzoekers zijn er in geslaagd een holle metalen kogel te produceren met de gewenste diameter van 2 mm tot 10 mm. Ze zijn 40 tot 70 % lichter dan massieve kogels.
Sproeien en sinteren
Polystyreenkogels dienen als basis. In een wervelstroomproces blaast een luchtstroom de kogels omhoog en houdt ze zwevend, waarna er van bovenaf een suspensie van metaalstof en bindmiddel op wordt gesproeid. Als de metaallaag dik genoeg is, volgt een warmtebehandeling: in de eerste fase verdampen alle organische bestanddelen, het polystyreen en het bindmiddel. De overblijvende stoffen zijn gasvormig en ontwijken door de poriën van de metaallaag.
Wat overblijft is een breekbare metalen kogel. Deze wordt nu gesinterd net onder de smelttemperatuur. De metaalstofkorreltjes verbinden zich daarbij en de schaal wordt sterk en dicht. Nu is de kogel stevig genoeg om in een slijpmachine te worden bewerkt. De druk mag daarbij niet te hoog zijn, anders vervormt de kogel. De wanddikte kan worden ingesteld tussen enkele tienden en een millimeter.
Toepassing
Fraunhofer-IFAM voorziet overal toepassingen waar een geringe massatraagheid een vereiste is. Door de holle kogels zijn ook nog andere toepassingen, die tot nu niet realiseerbaar waren mogelijk. De wetenschappers hebben nu geslepen stalen kogels gerealiseerd, andere metalen zoals titanium en verscheidene legeringen liggen in de toekomst in het verschiet.
