Grüner Laser druckt Kupfer und Gold

3D-Drucktechnologie von Trumpf steigert Materialvielfalt

Grüner Laser druckt Kupfer und Gold

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Mit erweiterter Materialvielfalt für die additive Fertigung metallischer Werkstücke im Pulverbett wartete Trumpf auf der Formnext auf. So druckt die Truprint 5000 mit 500 Grad Vorheizung hochfesten Werkzeugstahl ohne Risse. Außerdem demonstrierten die Ditzinger, wie sich durch Einsatz eines grünen Lasers auch Kupfer sowie Edelmetalle verarbeiten lassen.

Auf der Frankfurter 3D-Druck-Leitmesse Formnext zeigte Trumpf, wie die Truprint 5000 dank Vorheizung Bauteile aus Stahl mit hohem Kohlenstoffanteil oder Titanlegierungen druckt, ohne dass sie reißen oder sich stark verziehen. „Werkzeug- und Formbauer können nun problemlos Umformwerkzeuge, Stempel oder Matrizen drucken“, sagt Tobias Baur, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Technologie. „Ohne Vorheizung war das bisher nicht möglich.“

500 Grad Vorheizung mildert Temperatursturz ab

Oft geht es beim 3D-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 leiß es sich im 3D-Druck bislang nicht 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 Baur.

Die Substratplatte des 3D-Druckers Truprint 5000 lässt sich deshalb auf 500 Grad vorheizen. Das mildert den Temperatursturz nach dem Laserschmelzen. „Die Materialqualität und die Oberfläche ist bei kohlenstoffhaltigen Stählen deutlich besser als ohne Vorheizung. Das verhindert Brüche im Bauteil“, erklärt Baur.

Implantate kommen einsatzfertig aus dem Drucker

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“, erläutert Baur. „Außerdem benötigen wir oft Stützstrukturen, die wir mühsam auf- und abbauen.“ 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.

Weltpremiere im Kupferdruck

Mit Hilfe eines grünen Lasers mit Pulsfunktion zeigte Trumpf auf der Formnext erstmals, wie sich Reinkupfer und andere Edelmetalle drucken lassen. Dafür haben die Entwickler den den neuen Scheibenlaser Trudisk 1020 an den 3D-Drucker Truprint 1000 angebunden. „Herkömmliche Anlagen arbeiten mit einem Infrarotlaser als Strahlquelle“, erklärt Thomas Fehn, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Vertrieb. „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.“ Dies eröffne neue Möglichkeiten für den 3D-Druck, zum Beispiel in der Elektronikbranche oder der Automobilindustrie. Auch für den Einsatz im Maschinen- und Anlagenbau sei die Technologie attraktiv.„Aus Reinkupfer lassen sich problemlos besonders leitfähige Induktoren oder Wärmetauscher drucken“, so Baur.

Der Einsatz des grünen Lasers lohne sich insbesondere auch in der Schmuckindustrie, ergänzt Fehn. Dort ließen sich auf Abruf individuelle Einzelstücke herstellen. Zugleich werde teures Material gespart. „Der 3D-Drucker verschwendet kein teures Gold oder Silber.“ Deshalb sei Drucken oft kostengünstiger als das Schmuckstück mit hohem Materialverlust zu fräsen oder zu gießen.

Trumpf GmbH & Co. KG
www.trumpf.com

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