Das Unmögliche möglich machen - 3D-Druck mit Kupfer

Mittwoch, 3. April 2019 Matt Hatch

Bis vor Kurzem mussten Konstrukteure beim Entwurf eines Kupferteils gründlich überlegen, ob die ideale Lösung überhaupt realisierbar ist. Die beste Möglichkeit, ein Teil schnell zu entwickeln und zu Produktion zur bringen, bestand in der CNC-Bearbeitung. 

3D-Druck konnte für andere Metalle genutzt werden, für Kupfer kam er jedoch nicht in Betracht. In Anbetracht der Anwendungsbereiche, für die Kupfer mit seiner hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit geeignet ist, war dieser Sachverhalt alles andere als ideal, doch musste man sich der Realität beugen. 

Freiheit in der Konstruktion 

Doch steht die technologische Entwicklung zum Glück nicht still: Was letztes Jahr noch unmöglich war, ist jetzt in dem Rahmen des Möglichen gerückt: 3D-gedruckte Kupferteile sind Realität, jedoch muss man lange suchen, um einen Anbieter zu finden.

Wir können Ihnen helfen, die Suche einzugrenzen. Bei Protolabs haben wir auf den Marktbedarf schon immer mit der Erkundung neuer Technologien und entsprechenden Investitionen reagiert. Das ist einer der Aspekte, durch die wir uns von anderen unterscheiden. 

Mit DMLS (Direktes Metall-Lasersintern) können wir nun CuNi2SiCr, ein niedriglegiertes Kupfer, im 3D-Druck verarbeiten. Der Werkstoff vereint hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit mit guten mechanischen Eigenschaften und hoher Korrosionsbeständigkeit. So können Teile für raue Umgebungen entwickelt werden, in denen Rein-Kupfer im Normalfall keine Anwendung findet. 

Durch den 3D-Druck erschließt sich eine breite Palette an neuen Designoptionen. Während bei subtraktiven Fertigungsverfahren wie z.B. bei der CNC-Bearbeitung bestimmte Einschränkungen gelten, welche die Realisierung komplexer Geometrien wie Innenkanäle oder gewichtsparende Wabenstrukturen erschweren, können solche Entwürfe jetzt durchaus auf den metaphorischen Tisch oder in Ihr CAD-System gebracht werden, womit wir im 21. Jahrhundert angelangt sind.

Schnelle Teile

Vor allem können komplexe Designs, ob für Prototypen oder Kleinserienteile aus einem CAD-Modell hochgeladen und schnell gedruckt werden, sodass Sie schon in wenigen Tagen ein funktionstüchtiges Fertigteil in der Hand halten könnten. Wenn Sie das ideale Teil anstreben, bleibt Ihnen damit Zeit, den Entwurf nach dem Testen einer erneuten Iteration zu unterziehen. Bei Kleinserienfertigung oder Montage lassen sich so auch knappste Terminvorgaben einhalten.  

Kostengünstig

Bei der Kleinserienfertigung oder Prototypenherstellung kann sich dieses Verfahren als kostengünstiger erweisen, als andere Technologien. Der Arbeitsaufwand ist geringer, da es sich um ein additives und nicht um ein subtraktives Verfahren handelt, werden Materialverbrauch und Abfall reduziert. Vielleicht werden Sie sogar feststellen, dass Sie für diese Fertigungsweise leichtere Teile aus weniger Kupfer entwerfen können, die genau die gewünschten Funktionen erfüllen.

Das beste Verfahren für mich?

Zwar erschließt der 3D-Druck mit Kupfer neue Möglichkeiten beim Design, doch handelt es sich nicht um eine Universallösung, die allen Anforderungen gerecht werden kann. Für manche Projekte und Anwendungen ist die CNC-Bearbeitung oft die bessere Lösung. 

Wenn Sie Kupferteile in größeren Mengen benötigen, z.B. mehrere hundert Stück, ist die CNC-Bearbeitung vielleicht die wirtschaftlichere Option. Zwar lassen sich durch 3D-Druck komplexe Innengeometrien realisieren, jedoch sind die Toleranzen bei der CNC-Bearbeitung enger. Sie betragen hier in der Regel 0,01 mm im Vergleich zu 0,1 bis 0,2 mm. 

Was, wenn Sie die Vorteile beider Optionen nutzen möchten? Da wir beide Verfahren anbieten, sind wir in der Lage, 3D-gedruckte Kupferteile mit CNC-Maschinen nachzubearbeiten, um enge Toleranzen bis zu +/- 0,025 mm einzuhalten. Lassen Sie sich von unseren Anwendungstechnikern, für die für Sie geeignete Lösung beraten.