Graphen optimiert den 3D-Druck mit Kupfer

Forscher der Universität Uppsala haben in Zusammenarbeit mit Graphmatech einen möglichen Durchbruch bei der Bedruckbarkeit von Kupfer für die additive Fertigung erzielt. Sie konnten die Reflektivität des Kupferpulvers deutlich senken und damit die Dichte der gedruckten Teile erhöhen.

Der 3D-Druck von Metall wird immer beliebter. Durch die Fortschritte der Technologie werden Drucke schneller und Kunden können dadurch leichter angepasste Teile produzieren, die mit anderen Verfahren nur schwierig umzusetzen sind. Ebenfalls entsteht beim 3D-Druck weniger Abfall und ist dadurch nachhaltiger.

Allerdings sind einige Metalle, darunter reines Kupfer, aufgrund ihrer hohen Reflektivität schwierig zu fertigen. Denn bei den Wellenlängen, die üblicherweise beim Laser-Pulverbettschmelzen (der dominierenden Technologie in der Metall-AM) verwendet werden, wird nur ein kleiner Teil der Energie vom Material absorbiert, wodurch die gedruckten Teile eine geringe Dichte haben.

Graphen-Technologie bietet neue Lösung

„Indem wir die Oberfläche des Kupferpulvers mit der patentierten Graphen-Technologie von Graphmatech modifiziert haben, konnten wir die Reflektivität um bis zu 67% reduzieren“, erklärt Dr. Mamoun Taher, CEO Graphmatech. Das eingearbeitete Graphen konnte auch den Druckprozess bestehen und sich positiv auf die Dichte der gedruckten Kupfer-Graphen-Teile auswirken, und so deren Porosität deutlich reduzieren.

Die Forschung wird von der Forschungsgruppe von Professor Ulf Jansson am Ångström-Labor der Universität Uppsala durchgeführt. Der Doktorand Simon Tidén wurde für diese Arbeit kürzlich mit einem Posterpreis auf der „Swedish Arena for Additive Manufacturing of Metals Conference“ ausgezeichnet.

„Der neu entwickelte Prozess, Metallpulver mit Graphen zu beschichten, eröffnet sehr interessante Perspektiven für das Design neuer Materialien in verschiedenen Anwendungen“, so Professor Jansson.

„Dieses 3D-druckbare Hybridmaterial hat das Potenzial, in einer Reihe von Bereichen wie E-Mobilität, Elektronik und Verteidigung einen Mehrwert zu schaffen“, ergänzt Dr. Taher.

Graphmatech arbeitet nun aktiv an der Skalierung dieser Technologie, nachdem sie mit Projektpartnern bereits bedeutende Fortschritte bei anderen Graphen-Metall-Verbundwerkstoffen und beschichteten Pulvern für die additive Fertigung erzielt haben, da Graphen die Verarbeitbarkeit von Pulvern und die Eigenschaften von gedruckten Teilen verbessern kann.