Forschung & Entwicklung

Grüner Laser druckt Kupfer und Gold

Mit einer Vorheizung kann hochfester Werkzeugstahl ohne Risse im 3-Druck verarbeitet werden und ein grüner Laser im 3-D-Drucker verarbeitet Kupfer und Edelmetalle. Dies ermöglicht neue Anwendungen im Werkzeug- und Formenbau, der Medizintechnik und der Schmuckindustrie.

Oft geht es beim 3-D-Druck ums Detail: So arbeiten Werkzeug- und Formenbauer häufig mit dem kohlenstoffhaltigen Werkzeugstahl 1.2343. Das Material ist äußerst hart, verschleißfest und führt Wärme besonders gut ab. Allerdings ließ es sich bisher nicht im 3-D-Drucker verarbeiten, weil die Bauteile beim Drucken reißen. „Der Laserstrahl schmilzt das Bauteil an der Oberfläche auf, danach herrscht wieder Raumtemperatur. Diesem Temperatursturz hielt das Bauteil bislang nicht stand und es kam zu Rissen“, sagt Tobias Baur, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Technologie. Die Substratplatte des 3-D-Druckers TruPrint 5000 lässt sich deshalb auf 500 Grad vorheizen. Das mildert den Temperatursturz nach dem Laserschmelzen. Die Materialqualität und die Oberfläche sind bei kohlenstoffhaltigen Stählen deutlich besser als ohne Vorheizung. Das verhindert Brüche im Bauteil.

Auch für additiv gefertigte Prothesen und Implantate bietet die Vorheizung große Vorteile. „Wenn die Umgebungstemperatur zu stark fällt, verzieht sich das Bauteil und wir müssen es nachbearbeiten. Außerdem benötigen wir oft Stützstrukturen, die wir mühsam auf- und abbauen“, sagt Baur. Die Vorheizung der TruPrint 5000 reduziere die Spannungen, steigere die Bearbeitungsqualität und mache in vielen Fällen Stützstrukturen überflüssig. Nachgelagerte Wärmebehandlungen lassen sich oft reduzieren. Das Titan werde zudem belastbarer und die Implantate langlebiger.

Mithilfe eines grünen Lasers mit Pulsfunktion zeigt Trumpf erstmals, wie sich Reinkupfer und andere Edelmetalle drucken lassen. Dafür haben die Entwickler den neuen Scheibenlaser TruDisk 1020 an den 3-D-Drucker TruPrint 1000 angebunden. „Herkömmliche Anlagen arbeiten mit einem Infrarotlaser als Strahlquelle. Dessen Wellenlänge ist aber zu groß und kann stark reflektierende Werkstoffe wie Kupfer oder Gold nicht schweißen. Mit dem Laserlicht im grünen Wellenlängenbereich ist das möglich“, sagt Thomas Fehn, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Vertrieb. Dies eröffne neue Möglichkeiten für den 3-D-Druck, zum Beispiel in der Elektronikbranche oder der Automobilindustrie, meint Fehn. Der Einsatz des grünen Lasers lohne sich insbesondere auch in der Schmuckindustrie.

von mn

www.trumpf.com

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