Nicht alle Metalle lasse sich ohne Weiteres mit den additiven Fertigungsverfahren verarbeiten. Kupfer weißt Eigenschaften auf die den 3D-Druck des Metalls nur schwierig bis unmöglich machen. Mit der patentierten Graphen-Technologie von Graphmatech gelang den schwedischen Forschern zusammen mit der Universität Uppsala jetzt ein Durchbruch bei 3D-Druck von Kupferlegierungen mit Graphen.

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In Zusammenarbeit mit Graphmatech, einem schwedischen Unternehmen für Graphen-Materialien, welches in direkter Verbindung mit der Universität Uppsala steht, haben die schwedischen Forscher einen möglichen Durchbruch im Bereich der laseradditiven Fertigung von Kupfer erzielt. Den Forschern ist es gelungen, die Reflektivität des Kupferpulvers zu senken und damit die Dichte der gedruckten Teile zu erhöhen, heißt es in einer Pressemitteilung von Graphmatech (PDF, 537 KB; öffnet in neuem Fenster).

Vorteile und Herausforderungen der additiven Metallfertigung

Graphen bei Kupfer
Die Graphen-Technologie von Graphmatech ermöglicht es die Reflektivität des Kupferpulvers zu senken und damit die Dichte der 3D-gedruckten Teile zu erhöhen (Bild © Graphmatech).

Der 3D-Druck von Metallen kommt in immer mehr Branchen zum Einsatz, da das Verfahren die Produktion komplexer und kundenspezifischer Designs auf Anfrage ermöglicht. Dabei gilt die Additive Fertigung von Metallen auch als umweltfreundlicher und kostengünstiger im Vergleich zu traditionellen Herstellungsprozessen, da bei der Anfertigung von einzelnen Teilen deutlich weniger Abfall entsteht.

Aufgrund der hohen Reflektivität sind einige Metalle allerdings nur schwierig und eingeschränkt für die additive Fertigung geeignet – darunter auch reines Kupfer. Der Grund dafür ist, dass bei den im Laser-Pulverbettschmelz-Verfahren verwendeten Wellenlängen nur Bruchteile der Energie vom Material absorbiert werden, wodurch die erzeugten Teile eine geringe Dichte aufweisen.

Die Lösung: Graphmatech’s patentierte Graphen-Technologie

Dr. Mamoun Taher, CEO von Graphmatech erklärt, dass die Reflektivität des Materials durch Modifizierung der Oberfläche des Kupferpulvers durch die patentierte Graphen-Technologie von Graphmatech um bis zu 67% reduziert werden konnte. Das eingearbeitete Graphen konnte so den Prozess des Laser-Pulverbettschmelzens bestehen, die Porosität der gedruckten Kupfer-Graphen-Teile reduzieren, sich aber auch positiv auf deren Dichte auswirken.

Die Forschung wurde am Ångström-Labor der Universität Uppsala von der Forschungsgruppe von Professor Ulf Jansson durchgeführt. Wie Professor Jansson erklärt, eröffnet das neu entwickelte Verfahren interessante Perspektiven für das Design neuer Materialien für verschiedene Anwendungen. Das 3D-druckbare Hybridmaterial birgt laut Dr. Taher großes Potenzial und könnte in einer Reihe von Bereichen wie Verteidigung, Elektronik oder E-Mobilität einen Mehrwert schaffen.

Mit Graphen ließe sich die Verarbeitbarkeit von Pulvern und die Eigenschaften von gedruckten Teilen wesentlich verbessern. Nachdem Graphmatech mit den Projektpartnern bei beschichteten Pulvern sowie anderen Graphen-Metall-Verbundwerkstoffen für die additive Fertigung bereits bedeutende Fortschritte erzielen konnte, arbeitet das Unternehmen nun aktiv an der Skalierung der patentierten Technologie.

Kupfer aus 3D-Drucker
3D-gedruckte Teile aus einer Kupferlegierung mit Graphen (Bild © Graphmatech).

Graphmatech AB ist ein auf Graphen-Materialien spezialisiertes schwedisches Unternehmen, das aus einem internationalen Team besteht. Die Unternehmensmission besteht darin, eine bessere Zukunft mit Materialien der nächsten Generation zu schaffen. Mehr über den 3D-Druck mit Kupferlegierungen und der Entwicklung der Additiven Fertigung weltweit gibt es auch zukünftig regelmäßig neu im 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter (hier abonnieren).

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