Reines Kupfer aus dem 3D-Drucker

Bisher war es nicht möglich reines Kupfer mit einem 3D-Drucker vollständig aufzuschmelzen. Dem Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS ist dies jedoch mit Hilfe einer neuartigen additiven Fertigungsanlage gelungen.

 

Das Kupfer kann mit einem kurzwelligen grünen Laser nahezu defektfrei verarbeitet werden, woran gängige Infrarotlaser scheitern. Damit sollen sich komplexe Bauteile aus reinem Kupfer und Kupferlegierungen für die Raumfahrt- und Automobilindustrie umsetzen lassen. Kupfer leitet Wärme und Strom extrem gut, weshalb es vor allem in elektrischen Antrieben und als Wärmetauscher eingesetzt wird und deren Effizienz steigern kann. Dank des 3D-Drucks kann die Kühlleistung von Kupferteilen erhöht werden, indem der verfügbare Bauraum besser genutzt und damit die Lebensdauer der gekühlten Bauteile verlängert wird. Die Kühlkanäle werden dabei so konstruiert, dass Gase oder Flüssigkeiten möglichst druckverlustarm fließen können.

 

Doch wie unterscheidet sich das Konzept dieses 3D-Druckers von konventionellen Anlagen? Anstatt Infrarotlicht mit 1064 Nanometer Wellenlänge verwendet die "TruPrint1000" einen Scheibenlaser mit energiereichem grünen Licht der Wellenlänge 515 Nanometer. Innerhalb des Forschungsprozesses hat sich gezeigt, dass infrarote Laserstrahlquellen bis 500 Watt nicht leistungsstark genug sind, um Kupfer vollständig aufzuschmelzen, so Samira Gruber, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IWS. Außerdem werden lediglich 30 Prozent der eingesetzten Energie durch den Kupferwerkstoff erreicht, da der große Rest durch das Metall selbst reflektiert wird. Anders ist das beim neu eingesetzten grünen Laser mit maximal 500 Watt. Dieser erreicht, dass mehr als 70 Prozent der eingesetzten Energie durch das Kupferpulver absorbiert und schmelze vollständig, so dass es dann für die additive Fertigung einsetzbar sei.

 

Wir freuen uns bereits auf zukünftige spannende Projekte auf diesem Feld!