Was ist elektromagnetische Formung?
Elektromagnetische Umformung ist ein Prozess, bei dem hohe elektrische Energien ein entgegengesetztes Magnetfeld in einem Metallgegenstand erzeugen, das dann in Form des stärkeren Magnetfelds im Arbeitsspulengenerator erzeugt wird. Es wird am häufigsten verwendet, um gut leitende Metalle wie Kupfer und Aluminium zu formen, kann aber auch verwendet werden, um Stahlteile zu formen oder um leitende und nicht leitende Materialien wie Kupfer und eine Keramik miteinander zu verbinden. Da das Verfahren einen derart hohen Energiebedarf hat und Trägheitseffekten unterliegt, die eine genaue Steuerung erfordern, wird es im Allgemeinen nur zum Schrumpfen oder Expandieren von Metallschläuchen verwendet. Die Hochgeschwindigkeitsumformung unter Verwendung von Magnetfeldern findet auch Anwendung in der Forschung zur Umformung von Blechen und metallkeramischen Verbundwerkstoffen, die in Supraleitern und anderen Bauteilen verwendet werden.
Der Prozess der elektromagnetischen Umformung oder EM-Umformung gibt es, seit Pjotr Kapitza, ein russischer Physiker, der 1978 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde, 1924 mit der Erforschung des Prozesses begann, der auch als Magneforming bekannt ist durch die Verwendung von Blei-Säure-Batterien zur Erzeugung eines Magnetfelds mit einer Stärke von bis zu 500.000 Gauß für eine Dauer von drei Millisekunden. Gauß ist ein Maß für die Stärke eines Magnetfelds, und im Vergleich dazu liegt das Erdmagnetfeld im Bereich von 0,3 bis 0,6 Gauß. Pyotr's Forschungen zur Erzeugung von Magnetfeldern mit einer Stärke von mehr als 300.000 Gauß führten zu heftigen Explosionen und später zu Versuchen zur elektromagnetischen Formgebung, die auf die schnelle Entladung von Hochspannungskondensatorbänken abzielten.
In den späten 1950er Jahren wurden für die elektromagnetische Umformung Industriepatente angemeldet, und in den frühen 1960er Jahren wurden Rohrteile damit geformt. Die Luft- und Raumfahrtindustrie sah eine Verwendung für das Verfahren, da es Schläuche bilden kann, die äußerst gleichmäßig sind. Alle großen kommerziellen Luft- und Raumfahrtunternehmen auf der ganzen Welt verfügten in den 1970er-Jahren über eigene Magnetresonanzgeräte und verfeinerten den Prozess bis in die 1980er-Jahre.
Die Entwicklung der elektromagnetischen Umformtechnik ist weitgehend geheim geblieben, da sie Anwendungen in der thermonuklearen Fusionsforschung hat. Ein praktischer Fusionsreaktor würde keinen nuklearen Abfall produzieren, keine Chance zum Einschmelzen haben und könnte mit Deuteriumbrennstoff betrieben werden, der aus Meerwasser gewonnen wird. Daher konkurrieren viele Nationen darum, die Ersten zu sein, die den Prozess perfektionieren. Eines der grundlegendsten Probleme bei der Fusionsforschung ist die Eindämmung der Fusionsreaktion, und die Magnetfelder, die bei der elektromagnetischen Umformung untersucht werden, können die Lösung des Problems sein.