Protolabs mlab cusing: 3D-Druck als moderner Kupferschmied

Durch die Additive Fertigung von Teilen aus CuNi2SiCr entsteht zudem noch der Vorteil, dass hochkomplexe Geometrien herstellbar sind, die durch andere Fertigungsmethoden nicht realisierbar wären.

Die Additive Fertigung hat sich zu einem der vielfältigsten Fertigungsverfahren entwickelt. Dass die Bedeutung des 3D-Drucks für die Industrie in den letzten Jahren konsequent zugenommen hat, liegt nicht zuletzt an der immensen Bandbreite an Einsatzmöglichkeiten, die durch das Fertigungsverfahren ermöglicht werden. Ganz gleich, ob Schädelknochenimplantate, Museumsexponate oder außergewöhnliche Verpackungslösungen – die Möglichkeiten der Additiven Fertigung scheinen praktisch unbegrenzt zu sein. Dies liegt vor allem daran, dass die Fertigungsverfahren und Drucktechnologien stetig weiterentwickelt und immer neue Materialien für den 3D-Druck entwickelt werden. Beispielhaft dafür kann die neueste Entwicklung angesehen werden, die es ermöglicht, auch Kupferteile aus dem Drucker zu erstellen.

Protolabs setzt für die Herstellung von Kupferkomponenten mlab cusing-Systeme von Concept Laser ein.

Eine neue Legierung für anspruchsvolle Einsätze

Mithilfe der Additiven Fertigung lässt sich neben verschiedensten Metallen und Legierungen wie Titanium oder Edelstahl seit neuestem auch das niedriglegierte Kupfer CuNi2SiCr bearbeiten. So hat beispielweise Protolabs, ein Unternehmen, das auf die Herstellung von Prototypen und Kleinserien spezialisiert ist, das neue Material seit Anfang April im Angebot. Eine Besonderheit der Legierung ist dabei, dass es sich vor allem für den Einsatz in raueren Umgebungen eignet, in denen der Einsatz von reinem Kupfer nicht möglich wäre. Bei der Bearbeitung von CuNi2SiCr mittels Additiver Fertigung ist wie bei anderen Legierungen und Metallen eine Anpassung des Designs auf die Gegebenheiten des Fertigungsverfahrens ausschlaggebend. So betragen die Grenzwerte für Kupferteile aus der Additiven Fertigung minimale Wandstärken von einem Millimeter, bei erhabenen sowie vertieften Details ist ein Mindestmaß von 0,5 Millimetern ausreichend. Bearbeitet werden können Bauteile in einem Bauraum von einer Größe von 100 Kubikmillimetern.

Eigenschaften des Werkstoffs und Vorteile der Additiven Fertigung

Das Besondere an dieser Neuheit ist, dass mithilfe der Additiven Fertigung in Kombination mit dem Werkstoff Kupfer ganz neue Möglichkeiten zur Herstellung von Prototypen und Kleinserien entstehen. Die Eigenschaften der Kupferlegierung werden durch die Bearbeitung mittels Laserschmelzen nicht beeinflusst und so behält der Rohstoff seine hohe thermische Leitfähigkeit ebenso bei wie seine elektrische Leitfähigkeit. Zudem bringt das Material gute mechanische Eigenschaften mit sich. Im Gegensatz zu traditionellen Fertigungsmethoden wie dem Zerspanen oder Fräsen, ergeben sich aber mithilfe des Laserschmelzens neue Möglichkeiten und Vorteile.

Je nach Hersteller lassen sich Teile aus Kupfer unterschiedlich gut aufgelöst drucken. Bei Protolabs ist beispielsweise eine Schichtdicke von nur 20 Mikrometern möglich. Durch diese sehr feine Struktur lassen sich sehr komplexe und auch kleine Strukturen herstellen, die eine Vielzahl an Anwendungsgebieten ermöglichen. Durch die Additive Fertigung entsteht zudem noch der Vorteil, dass hochkomplexe Geometrien herstellbar sind, die durch andere Fertigungsmethoden nicht realisierbar wären.

Vor allem die besonderen physikalischen Eigenschaften von Kupfer ermöglichen dabei ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Für Konstrukteure bedeutet dies, dass sie bei der Fertigung von Teilen einen großen Spielraum bezüglich der Konstruktion haben. Besonders die hohe elektrische Leitfähigkeit dieses Materials wird in künftigen Anwendungsgebieten eine wichtige Rolle spielen. 3D-gedruckte Bauteile aus Kupfer werden daher in Zukunft wohl häufig zum Einsatz kommen.