Die Verwendung von 3D-Druckern zur Herstellung komplex geformter Kunststoffteile ist allmählich zu einer täglichen Technologie geworden und stellt keine Herausforderung mehr dar. Aber wenn das Material Kupfer wird, ist die Situation anders. Bisher war es nicht möglich, dieses Metall mit niedrigem Schmelzpunkt vollständig zu schmelzen und Infrarotlaser zu verwenden, um komplexe Komponenten Schicht für Schicht herzustellen.
Das Fraunhofer-Institut für Material- und Strahlentechnologie (IWS) in Dresden verwendet jetzt ein neuartiges additives Fertigungssystem, das mit einem kurzwelligen grünen Laser eine nahezu fehlerfreie Metallbearbeitung durchführt. Laut IWS soll das System neue Herstellungsmethoden hervorbringen, die mit reinem Kupfer bisher nicht möglich waren. Komplexe Teile aus reinem Kupfer und Kupferlegierungen können in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie eingesetzt werden, um den Wirkungsgrad von Motoren und Wärmetauschern zu verbessern.
Dieses neue Laserstrahlschmelzsystem verwendet einen hochenergetischen grünen Scheibenlaser mit einer Wellenlänge von 515 nm anstelle von Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 1064 nm. Frühere Experimente haben wiederholt gezeigt, dass die Effizienz einer 500-Watt-Infrarot-Laserstrahlquelle nicht ausreicht, um Kupfer vollständig zu schmelzen. Nur 30% der Energie können das Kupfermaterial erreichen, der Rest wird vom Metall reflektiert. Der neue grüne Laser mit einer maximalen Leistung von 500 Watt bietet eine andere Lösung: Hier absorbiert das Kupferpulver mehr als 70% der verbrauchten Energie und schmilzt vollständig.
Da Kupfer eine sehr gute thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweist, wäre dies eine wesentliche Verbesserung, wenn Kupfer auch in der additiven Fertigung verarbeitet werden kann. Elena Lopez sagte:" Teile aus reinem Kupfer und Kupferlegierungen spielen eine wichtige Rolle in der Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und Automobilindustrie, zum Beispiel bei elektrischen Antrieben oder Wärmetauschern."
Heute können viele Kupferteile bearbeitet, geschmiedet oder gegossen werden. Die Realisierung der additiven Fertigungstechnologie bietet jedoch neue Möglichkeiten für die Herstellung hochkomplexer geometrischer Figuren, was in der traditionellen Fertigung unmöglich ist.