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Graphen verbessert die Eigenschaften von Kupferpulver in der additiven Fertigung

Auf 16. Februar 2021 von Isabell I. veröffentlicht

In Schweden haben die Universität Uppsala und die Firma Graphmatech zusammen ein ganz besonderes Kupferpulver entwickelt. Um die Dichte von 3D-gedruckten Teilen im Laserfusion-Verfahren zu erhöhen, haben die Forscher die Oberfläche des Metalls mit Graphen modifiziert. Durch die Verwendung von Graphen, einem Material, das für seine Festigkeit, Leitfähigkeit und Leichtigkeit bekannt ist, haben sie eigenen Angaben zufolge die Reflektivität von Kupfer erheblich gesenkt, was die Verwendung in der additiven Fertigung erleichtert.

In jüngster Zeit haben sich Lösungen rund um reines Kupfer entwickelt, vor allem im Bereich der Extrusionstechnik, wo Akteure wie Markforged oder Desktop Metal ein reines Kupferfilament auf den Markt gebracht haben. Dieses reine Kupferfilament verleiht den von ihnen entworfenen Teilen eine verbesserte hervorragende thermische und elektrische Leitfähigkeit. Jedoch ist Kupfer ein Material, das aufgrund seines hohen Reflexionsvermögens schwieriger durch additive Fertigung zu bearbeiten ist. Tatsächlich wird bei der Verwendung eines Lasers die Wärme seiner Strahlen eher reflektiert als absorbiert: ein kleiner Teil der Energie wird vom Kupfer zurückgehalten, was zu Teilen mit geringer Dichte führt. Doch Graphen könnte die Wunderlösung sein.

Graphen Kupferpulver

Durch die Beschichtung des Kupferpulvers mit Graphen haben die Forscher das Reflexionsvermögen gesenkt (Bildnachweis: Universität Uppsala)

Die Forschung wurde von Professor Ulf Jansson im Labor „Angström“ der Universität durchgeführt. Die Recherchen erwiesen, dass durch die Einarbeitung von Graphen auf der Oberfläche des Kupferpulvers die Reflektivität des Metalls abnehmen könnte, wodurch die Dichte der 3D-gedruckten Teile erhöht wird. Der CEO von Graphmatec, Mamoum Taher, erklärt: „Durch die Modifizierung der Oberfläche des Kupferpulvers mit der patentierten Technologie von Graphmatech konnten wir die Reflektivität um bis zu 67 % reduzieren.“ Die Forscher behaupten, dass die Graphenbeschichtung auf dem Kupferpulver dem Laserschmelz-Prozess gut standhält und somit die Porosität des fertigen Teils reduziert.

Dieses neue Hybridmaterial könnte die Entwicklung von Anwendungen in verschiedenen Tätigkeitsbereichen wie Verteidigung oder Elektronik ermöglichen. Professor Jansson fasst zusammen: „Das neu entwickelte Verfahren zur Beschichtung von Metallpulver mit Graphen eröffnet sehr interessante Perspektiven für das Design neuer Materialien in verschiedenen Anwendungen.“ In jedem Fall will Graphmatec – überzeugt vom Potential, das dieses Material der Industrie bringen könnte – den Einsatz von Graphen in der additiven Fertigung ausweiten. Eins ist klar: Wir können es kaum erwarten, die nächsten Projekte von Schweden mitzuverfolgen! In der Zwischenzeit können Sie HIER weitere Informationen finden.

*Titelbildnachweis: Simon Tidén / Universität Uppsala

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