Projekt NanoSTeW geht neue Wege in der Kupferverarbeitung

Neue kupferbasierte Werkstoffe für den 3D-Druck entwickeln und dabei das Thema Nachhaltigkeit ins Visier nehmen, das ist in den kommenden fünf Jahren das Ziel von Dr. Silja-Katharina Rittinghaus. Die Wissenschaftlerin der Bergischen Universität Wuppertal erhält vom Bundesministerium für Bildung und Forschung rund zwei Millionen Euro für den Aufbau einer neuen Nachwuchsgruppe.

Reines Kupfer ist aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit ideal für Wärmemanagementsysteme, jedoch zu weich für mechanisch anspruchsvolle Anwendungen. Legierungen erhöhen die Festigkeit, gehen jedoch oft auf Kosten der Leitfähigkeit. NanoSTeW möchte diese Herausforderungen durch den Einsatz von Nanopartikeln aus Silber und Yttriumoxid lösen. Während Silber die Festigkeit erhöht, ohne die Leitfähigkeit zu beeinträchtigen, verbessert Yttriumoxid die Temperaturbeständigkeit des Materials. Die Kombination dieser Elemente mit Kupfer soll erstmals als Kompositpulver für den 3D-Druck erprobt werden.

„Im Projekt NanoSTeW suchen wir nach einer neuen Materialzusammensetzung, die möglichst fest und möglichst leitfähig ist, um sie zur Herstellung von Bauteilen in der additiven Fertigung, also im 3D-Druck, einzusetzen. Konkret fokussieren wir uns auf Kupfer und widmen uns einem Problem, das sich bei seinen Legierungen ergibt“, erklärt Gruppenleiterin Silja-Katharina Rittinghaus das Vorhaben.

Das Projekt hat zwei zentrale Anwendungsfälle im Fokus: Bauteile für die Luft- und Raumfahrt sowie keramisch beschichtete Kupferkühler für das Thermomanagement in elektronischen Geräten, etwa in der Elektromobilität. Gleichzeitig spielt Nachhaltigkeit eine Schlüsselrolle. Kupfer soll als Sekundärrohstoff aus alten Solarpaneelen gewonnen werden, während Herstellungsabfälle recycelt und wiederverwendet werden.

NanoSTeW vereint Expert*innen aus Materialwissenschaft, Chemie, Nanotechnologie und Industrie, um wissenschaftliche und technische Lösungen praxisnah umzusetzen.

„In NanoSTeW nutzen wir die Materialforschung, um Impulse für neue Anwendungen zu geben und wichtige Technologien zukunftsfähiger und nachhaltiger zu gestalten“, so Rittinghaus.

Dieses interdisziplinäre Vorgehen zeigt, wie Materialforschung einen Beitrag zur Zukunftsfähigkeit der additiven Fertigung leisten kann.