Kupfer und Kupferlegierungen spielen vor allem aufgrund ihrer großen thermischenund
elektrischen Leitfähigkeit eine elementare Rolle in industriellen Anwendungen. Die
Verbindung der großen geometrischen Freiheit beim selektiven Laserschmelzen mit
der großen thermischen und elektrischen Leitfähigkeit von Kupferlegierungen eröffnet
neuartige konstruktive und technologische Anwendungsmöglichkeiten. Das vollständige
Umschmelzen von Kupferpulvern mit einem Kupfergehalt größer 95% durch SLM
ist deutlich schwieriger zu realisieren als bei Metallen wie beispielsweise Stahl oder Aluminium.
Die Ursachen sind: die große Reflexion für Wellenlängen größer als 1000 nm,
die große Wärmeleitfähigkeit und die große Sauerstoffaffinität von Kupferwerkstoffen.
Eine große Reflexion bewirkt einen kleinen Wirkungsgrad beim Prozess, so dass
ein großer Anteil der Laserleistung nicht für das Aufschmelzen des Materials zur Verfügung
steht, sondern reflektiert wird. Die große Wärmeleitfähigkeit bewirkt zudem, dass
die für das Erwärmen und Schmelzen des Werkstoffs benötigte Energie rasch an das
umgebende Material transportiert wird. Dadurch kommt es bei unzureichend zugeführter
Energie zu instabilen Prozessbedingungen, die die Verarbeitung zu dichten und defektfreien
Bauteilen verhindern. Durch die Verfügbarkeit leistungsstarker und brillanter
Strahlquellen mit Laserleistungen bis zu 1 kW wird die Verarbeitung erstmals ermöglicht.
Das SLM-Verfahren wurde mit dem Ziel weiterentwickelt, dichte (Dichte > 99,5%) und defektfreie
(keine Risse und Bindefehler) Bauteile aus den Kupferlegierungen CuCrNi2Si und
CuCr1Zr herstellen zu können. In dieser Veröffentlichung werden die erforderlichen Anpassungen
der klassischen SLM-Anlagentechnik für die Verarbeitung von Kupferwerkstoffen
beschrieben. Durch theoretische und praktische Untersuchungen zum Aufschmelzverhalten
der Werkstoffe werden die Grenzen der Prozessfähigkeit in Abhängigkeit von der Laserleistung
und Wellenlänge beschrieben. Des Weiteren wird die Erarbeitung der Prozessgrundlagen
und Verfahrensparameter für diese Werkstoffgruppe vorgestellt. Darauf aufbauend
werden die Kupferlegierungen bezüglich der erzielbaren mechanischen Festigkeit und ihrer
Wärmeleitfähigkeit qualifiziert, so dass die genannten Eigenschaften der generativ gefertigten
Bauteile weitestgehend denen konventionell hergestellter Bauteile entsprechen
Autor | Becker, David |
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Lieferzeit | 3-4 Tage |
Gewicht | 0.26 kg |
Erscheinungsdatum | 17.06.2014 |
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Ergebnisse aus der Lasertechnik
Selektives Laserschmelzen von Kupfer und Kupferlegierungen
ISBN: 978-3-86359-217-2
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Kurzbeschreibung
Kupfer und Kupferlegierungen spielen vor allem aufgrund ihrer großen thermischenund elektrischen Leitfähigkeit eine elementare Rolle in industriellen Anwendungen. Die Verbindung der großen geometrischen Freiheit beim selektiven Laserschmelzen mit der großen thermischen und elektrischen Leitfähigkeit von Kupferlegierungen eröffnet neuartige konstruktive und technologische Anwendungsmöglichkeiten.
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