Kupfer als 3D-Druck-Material einzusetzen gilt gegenwärtig als knifflig. Dennoch werden von immer mehr Herstellern Kupferlegierungen auf den Markt gebracht die für den 3D-Druck von Objekten aus Kupfer eingesetzt werden können. Der US-Hersteller für Desktop-Metall-3D-Drucker Desktop Metal hat sich ebenfalls mit dem Thema befasst und jetzt sein erstes eigenes Material aus reinem Kupfer für die Verarbeitung mit dem 3D-Drucker vorgestellt

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Der 3D-Druck von Kupfer ist sehr schwierig. Mit bekannten Verfahren für den Metall-3D-Druck lässt sich das Material nur schwer verarbeiten. Der 3D-Drucker-Hersteller Desktop Metal will das ändern und hat 3D-Druck-Material aus reinem Kupfer für sein Studio System angekündigt. Das Studio System kann neben Kupfer auch Edelstähle aus 4140-Chromolystahl, H13-Werkzeugstahl, 316L und 17-4 PH additiv verarbeiten.

Schwierigkeiten mit dem 3D-Druck von Kupfer

Kupfer hat ein hohes Reflexionsvermögen, was zu einer geringen Energieabsorption führt. Je nach gewähltem 3D-Druckverahren muss der Laser- oder der Elektronenstrahl während des 3D-Druck-Prozesses umso mehr Energie abgeben. Dabei kann es passieren, dass Probleme wie Spritzer auftreten.

Die möglichen Folgen sind Maschinenschäden oder schlechte Druckergebnisse. Materialentwickler haben versucht, das Problem mit Kupferlegierungen zu umgehen. Die Legierungen hätten die gewünschten Eigenschaften wie elektrische Leitfähigkeit oder Wärmefähigkeit reduziert. Der Hersteller industrieller 3D-Drucker ExOne kündigte im März 15 neue Metall-, Keramik- und Verbundwerkstoffe für den 3D-Druck mit Binder Jetting-Systemen an, bei denen auch Kupferlegierungen vertreten sind.

Vorteile von 3D-Druck mit Kupfer

3D-gedruckter Wärmetauscher aus Kupfer
Anwendungen, für die Kupfer ideal ist, sind zum Beispiel Wärmetauscher (im Bild) (Bild © Desktop Metal).

Kupfer ist wegen seiner thermischen und elektrischen Leitfähigkeit ein beliebtes Material für die Übertragung von Wärme oder Elektrizität. Dass nun mit dem Studio System reines Kupfer verarbeitet werden kann, bedeutet für den Anwender, dass er von allen Vorteilen des Materials profitiert.

Jonah Myerberg, CTO und Mitbegründer von Desktop Metal, sagt:

„Kupfer ist für seine hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit bekannt und ein begehrtes Material für eine Vielzahl von Branchen und Anwendungen wie Wärmetauscher und elektrische Komponenten für die Schwerindustrie für Verbraucherprodukte. Ob für Kühlkörper, Elektromotor- und Stromnetzkomponenten oder Widerstandsschweißelektroden – 3D-gedrucktes Kupfer auf dem Studio-System ist die ideale Wahl für die Herstellung von Teilen mit komplexen Geometrien.“

Geeignete Anwendungen für 3D-gedrucktes Kupfer

Anwendungen, für die Kupfer ideal ist, sind zum Beispiel Wärmetauscher, wie sie zum Beispiel vom Militär eingesetzt und häufiger auch Teil von Forschungsarbeiten sind . 3D-gedruckte Wärmetauscher können sich besser an die Umgebung anpassen und die Wärme effizienter an die Umgebung verteilen.

Auch Sammelschienen bei der Hochstromverteilung profitieren vom Einsatz von Kupfer. Wird die Sammelschiene heiß, helfen interne Kühlkanäle bei der Regulierung der Temperatur. Der hervorragende Wärmeleitfähigkeitswert von Kupfer ermöglicht die effiziente Wärmeübertragung von der Sammelschiene auf das Kühlmittel. Über die weitere Entwicklung zum 3D-Druck mit Kupfer berichten wir im 3D-grenzenlos Newsletter (hier abonnieren).

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