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Projektdaten

Beschreibung

Laserbasierte Fertigungsverfahren haben viele technische Anwendungen revolutioniert und halten in immer mehr Produkten Einzug. Die besonders zielgerichtete, hochintensive, schnelle und berührungslose Energieeinbringung ermöglicht z.B. hochfeste und verzugsarme Schweißnähte, schnelle und präzise Schnitte, besonders feine Mikrobearbeitung und viele 3D-Druckverfahren. Ein technisch sehr bedeuten-der Werkstoff ist von dieser Entwicklung bisher aber weitgehend ausgenommen: Kupfer.

Kupfer bietet als hervorragender Leiter für Strom und Wärme und als leicht formbarer Werkstoff vielfältige Anwendungen, unter anderem in der Mikro- und Leistungselektronik, in der Elektromobilität, Installationstechnik und Haushaltsgeräten, in der Verfahrenstechnik, aber auch in der Lebensmitteltechnik, Architektur und Kunst. Laserbasierte Fertigungsprozesse sind bei Kupferwerkstoffen allerdings bisher selten. Dies liegt vor allem an den optischen Eigenschaften und der hohen Wärmeleitfähigkeit. Kupfer reflektiert die meist infrarote Strahlung der meisten Hochleistungslaser stark, sodass in Verbindung mit der schnellen Wärmeableitung keine effiziente, lokale Erwärmung des Kupfers möglich ist.

Ein Nachteil der meisten additiven Fertigungsverfahren für Metalle ist die Verwendung pulverförmiger Ausgangsstoffe. Diese werden je nach Verfahren nur zu einem geringen Anteil für das Bauteil genutzt und machen komplexe Anlagentechnik zur Pulverförderung und zum Explosionsschutz erforderlich. Im Rahmen dieses Vorlaufforschungsprojekts soll die Machbarkeit eines alternativen und besonders effizienten additiven Fertigungsverfahrens auf Drahtbasis, dem Materialauftrag mit gerichteter Energieeinbringung unter Einsatz blauer Laserstrahlung erstmals für Kupferwerkstoffe demonstriert werden. Gegenüber pulverbasierten 3D-Druckverfahren ist dieser Prozess sehr ressourcen- und energieeffizient, da das Material präzise kontrollierbar in der richtigen Menge und Geschwindigkeit lokal zugeführt, und effektiv aufgeschmolzen werden kann. Damit ist eine Materialausnutzung von 100 % erreichbar.