Selektives Laserschmelzen

Neue Methode ermöglicht das Verfahren des selektiven Laserschmelzens (SLM) auch auf Kupferlegierungen anzuwenden. Forscher am Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT haben das Verfahren modifiziert und konnten die technischen Probleme lösen. Die neue Methode bietet große Vorteile in verschiedenen Bereichen, wie etwa in der Kunststoff-Verarbeitung.

Beim selektiven Laserschmelzen wird das Werkstück auf einer Bauplattform schichtweise aus einem pulverförmigen Werkstoff aufgebaut.

Anhand der computergenerierten Konstruktionsdaten des geplanten Werkstücks wird das Metallpulver schichtweise aufgetragen und danach mit einem Laserstrahl an den vorgegebenen Stellen zum Schmelzen gebracht. Das Prinzip erinnert an einen Drucker, aber in drei Dimensionen. Materialprüfungen haben ergeben, dass derartig hergestellte Komponenten aus Stahl oder auch Leichtmetall, nach anschließender Wärmebehandlung, eine ebenso hohe Güte aufweisen wie konventionell hergestellte Produkte.

Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit von Kupfer und Kupferlegierungen war es bisher unmöglich SLM auch auf diese Werkstoffe anzuwenden. Der Schmelzpunk von Kupfer ist zwar niedriger als der von Stahl, aber Kupfer absorbiert das Laserlicht nicht so gut, und die Wärmeabfuhr ist größer. Das hat zur Folge, dass die Schmelzspur abreißt und sich winzige Schmelzkugeln bilden, die den weiteren Verfahrensablauf stören. Um diese Probleme zu lösen werden anstelle der zur Zeit beim SLM üblichen 200-Watt-Laser, Laser mit 1000 Watt Leistung eingesetzt. Bis jetzt wurde die Methode mit guten Ergebnissen an Kupferlegierungen angewandt, als nächstes sollen Bauteile aus reinem Kupfer folgen.

Vor allem die große Wärmeleitfähigkeit prädestiniert Kupfer (und Kupferlegierungen) für viele Anwendungen. In Stahlwerkzeugen für den Spritzguss, zur Herstellung von Kunststoffteilen, werden Kupferbauteile für eine besonders schnelle Wärmeabfuhr an kritischen Stellen eingesetzt. Mit dem Verfahren des selektiven Laserschmelzens ist es möglich, diese Kupfereinsätze zusätzlich mit Kühlkanälen zu versehen, in denen ein Kühlmittel fließt.