Grüner Laser erleichtert den 3D-Druck von reinem Kupfer und Kupferlegierungen
Die additive Fertigung von Metallen hält in immer mehr Branchen Einzug, von der Luft- und Raumfahrt über die Schifffahrt bis hin zur Elektronik und Automobilindustrie. Sie ermöglicht die Konstruktion von komplexeren, leichteren und haltbareren Teilen. Die hervorragende elektrische und thermische Leitfähigkeit von Kupfer, seine Beständigkeit gegen atmosphärische und marine Korrosion, seine Duktilität und Zähigkeit machen es zu einem der am häufigsten verwendeten Metallwerkstoffe.
Die Herstellung von 3D-gedruckten Teilen aus Kupfer ist jedoch mit besonderen Herausforderungen verbunden, insbesondere bei der Verwendung herkömmlicher Laser-Pulver-Bett-Fusionsverfahren (LPBF). Reines Kupfer hat eine sehr geringe Absorptionsrate für Infrarotlaser – weniger als 10 %. Daher können Hochleistungs-Infrarotlaser zu übermäßiger Verdampfung und Spritzerbildung führen, was sich negativ auf das fertige Teil auswirkt. Zu diesen Effekten gehören eine verringerte Materialdichte, eine erhöhte Porosität und eine verringerte thermische und elektrische Leitfähigkeit. Wenn das reflektierte Licht über 90 % beträgt, kann es außerdem die optischen Komponenten des 3D-Druckers beschädigen.
IGBT-Kühlkörper Kupfer-Grundplatte, Reinkupfer
Hier hebt sich der chinesische Hersteller Addireen ab. Mit modernster grüner Lasertechnologie überwinden die Industriemaschinen von Addireen die Grenzen von Infrarotlasern. Die Maschinen können Kupferteile mit einer Dichte von 99,8 % und einer Mindestwandstärke von 0,08 mm herstellen, was die Qualität und Präzision der Komponenten erheblich verbessert und das volle Potential von Kupfer in der additiven Fertigung von Metallen freisetzt.
Die Vorteile eines grünen Lasers in der additiven Fertigung
Ein grüner Laser hat eine viel höhere Absorptionsrate auf Kupfer als ein Infrarotlaser. Wie die Grafik unten zeigt, ist der grüne Laser effektiver beim Schmelzen von Kupfer und seinen Legierungen, Gold, Platin und anderen Materialien mit hohem Reflexionsvermögen und hoher Wärmeleitfähigkeit. Daher kann mit der LPBF-Technologie, die auf grünen Lasern basiert, ein hochwertiger und effizienter 3D-Druck von reinem Kupfer und Kupferlegierungen erreicht werden.
Absorptionsrate der verschiedenen Metalle
Der von Addireen eingesetzte leistungsstarke grüne Singlemode-Faserlaser hat die Vorteile kürzerer Wellenlängen, hoher Strahlqualität, hoher Stabilität und feiner fokussierter Punkte. Er bietet eine höhere Formgebungseffizienz, bessere Qualität, höhere Druckauflösung und ein größeres Prozessfenster für die additive Fertigung von reinem Kupfer, Kupferlegierungen, Gold und Platin. Darüber hinaus erweitert der 3D-Druck mit grünem Laser auch die Palette der Materialien, die mit der LPBF-Technologie gedruckt werden können.
Addireen hat grüne Laser-Metall-3D-Drucker (XH-M160G, M350G, M100G) auf den Markt gebracht, die einen hocheffizienten, hochwertigen und hochpräzisen 3D-Druck von Teilen aus reinem Kupfer ermöglichen. Die unten gezeigten metallografischen Bilder zeigen, dass die Teile einem Wasserdruck von mehr als 5 MPa standhalten und eine Leitfähigkeit von nahezu 100 % IACS sowie eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 390 W/m-K aufweisen. Die minimale Wandstärke kann 0,08 mm erreichen.
Metallografisches Bild von gedruckten Teilen aus reinem Kupfer
Die 3D-Drucker von Addireen für Metall mit grünem Laser finden breite Anwendung in der Luft- und Raumfahrt, in Fahrzeugen mit neuer Energie, in Kühlkörpern für Halbleiter, in Induktionsheizspulen und in Hochgeschwindigkeitskommunikationsgeräten. Einige Anwendungsbeispiele sind in den Bildern gezeigt.
Modell einer Triebwerksdüse, gedruckt aus CuCrZr
Addireens Lösungen für die additive Fertigung von Metall
Das 2023 gegründete Unternehmen Addireen ist ein Pionier des 3D-Metalldrucks mit grünem Laser in China. Mit fast 18 Jahren angesammelter Erfahrung hat das Team fortschrittliche Technologien wie kurzwellige und mehrwellige Laser für den präzisen Druck von hochreflektierenden, refraktären und herkömmlichen Metallen entwickelt.
Hochfrequenz-Induktionsheizspule, reines Kupfer
Addireen bietet drei Modelle an, die alle mit grünen Lasern ausgestattet sind und Teile mit einer Dichte von 99,8 % und einer Mindestwandstärke von 0,08 mm drucken können. Die Druckvolumina reichen von Ø100 x 100 mm bis 350 x 350 x 500 mm und decken damit unterschiedliche Anforderungen ab. Der XH-M100G, ideal für Edelmetalle wie Silber, Gold und Platin, erreicht Laserpunktgrößen von nur 15 Mikrometern für komplizierte Strukturen, während der M350G für die Großserienproduktion konzipiert ist.
Die grünen Laserlösungen von Addireen wurden in zahlreichen Branchen getestet und eingesetzt. Dazu gehören die Bereiche Luft- und Raumfahrt, Energie, Kommunikation und Transport.
Die Palette der Lösungen von Addireen
Addireen fasst zusammen: „Der 3D-Druck mit grünem Laser ermöglicht nicht nur den effizienten und hochwertigen Druck von reinem Kupfer und Kupferlegierungen, sondern erweitert auch die Palette der Materialien, die mit der LPBF-Technologie gedruckt werden können. Sie bietet eine ideale Lösung für hochreflektierende und schwer zu schmelzende Materialien und ermöglicht gleichzeitig einen effizienteren und präziseren Druck herkömmlicher Metallmaterialien.“ Weitere Informationen über Addireen finden Sie HIER.
Ultradünnwandige Wärmeableitungslamellen aus CuSn10
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*Bildnachweise: Addireen
