Selective Laser Melting (SLM) ließ sich bisher nicht auf Kupferlegierungen anwenden. Nun aber haben Fraunhofer-Forscher das Verfahren so modifiziert, dass sich auch Kupfereinsätze mit ihrer besonders schnellen Wärmeabfuhr additiv herstellen lassen.
Rapid Manufacturing tritt in der Fertigung gerade einen Siegeszug an. Im Bereich der Metalle eignet sich insbesondere SLM, um kompliziert geformte Bauteile additiv herzustellen, die sich konventionell nur unter höchstem Aufwand oder gar nicht produzieren lassen. Im Rahmen des BMWi-geförderten Projektes InnoSurface ist es nun Forschern am Fraunhofer ILT, Aachen, gelungen, das SML-Verfahren so zu modifizieren, dass es sich auch für Kupferwerkstoffe eignet.
Bei SLM wird das Werkstück auf einer Bauplattform schichtweise aus einem pulverförmigen Werkstoff generiert – ähnlich wie bei einem Drucker in drei Dimensionen. Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Kupferlegierungen verhinderte bisher den SLM-Einsatz. Kupfer hat zwar einen niedrigeren Schmelzpunkt als Stahl. Die Schmelzspur riss bisher aber immer ab, weil es Laserlicht nicht so gut absorbiert und wegen der größeren Wärmeabfuhr. Es bildeten sich winzige Schmelzkugeln. Um dies zu kompensieren, „setzen wir anstelle der üblichen 200-Watt- einen 1000-Watt-Laser ein“, erklärt Projektleiter David Becker den Kern der neuen Lösung. Becker und sein Team haben die Anlage so modifiziert, dass der hohe Energieeintrag nicht zu Störungen führt. Das Verfahren sei jetzt bereit für den Industrieeinsatz.
Gerade die große Wärmeleitfähigkeit prädestiniert Kupfer und seine Legierungen für viele Anwendungen. So sorgen Einsätze aus diesen Materialien in Spritzgusswerkzeugen für eine besonders schnelle Wärmeabfuhr an kritischen Stellen. Mit SLM lassen sich die Einsätze zusätzlich mit konturnahen Kühlkanälen versehen, um mit kurzen Abkühlzeiten die Taktzeiten und den Verzug zu minieren. Als nächstes wollen die Aachener an die Verarbeitung von reinem Kupfer (mit noch höherer Wärmeleitfähigkeit gehen. os
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