Verwendung von Kupfer-Molybdän-Pseudolegierungen für die laserbasierte additive Fertigung von Multimaterial-Verbindungen

Pulverbasierte additive Fertigungsverfahren von Metallen erlauben durch neue Freiheitsgrade eine Vielzahl von innovativen Anwendungsmöglichkeiten. Insbesondere Funktionsintegration und Topologieoptimierungen lassen sich in Strukturen realisieren, die mit konventionellen Fertigungstechnologien nicht oder nur mit großem Aufwand hergestellt werden können. Gleichwohl beschränkt sich das potenzielle Werkstoffportfolio auf wenige Pulverwerkstoffe der Anlagenhersteller, welche nur einen kleinen Ausschnitt der vielfältigen Möglichkeiten zur Werkstoffeinstellung bieten. Dementsprechend stellt die Werkstoffauswahl in vielen Fällen nur einen Kompromiss für den jeweiligen spezifischen Anwendungsfall dar. Dabei bieten Pulverwerkstoffe deutliche Vorteile hinsichtlich der gezielten Einstellbarkeit der Zusammensetzung zur Erreichung definierter Eigenschaftsprofile. Im Rahmen des EFRE geförderten niedersächsischen Innovationsprojektes wGROTESK (Werkstoffentwicklung zur generativen Fertigung von optischen, thermalen und strukturellen Komponenten) wird die Auswahl und gezielte Einstellung eines anwendungsspezifischen Werkstoffes gekoppelt mit der prozesstechnischen Verarbeitung in einem LMD-Prozess betrachtet. Für die generative Fertigung von Werkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit, niedrigem Schmelzpunkt und niedriger Wärmeausdehnung zum additiven Einfassen von Nd:YAG-Kristallen wurde der Transfer von Kupfer-Molybdän-Verbundwerkstoffen in den additiven Fertigungsprozess durchgeführt. Die Legierungsentwicklung bietet dabei den Ansatz zur Definition einer kupferbasierten Pseudolegierung zur Einbindung in einen industriellen Laserprozess. Durch die Kombination von Kupfer und Molybdän kann über einen großen Temperaturbereich ein niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient erreicht werden. Die geeignete Adaption des Kupferbasiswerkstoffes erlaubt darüber hinaus weitreichende Möglichkeiten zur Einstellung der Werkstoffeigenschaften sowohl über den Matrixwerkstoff der Pseudolegierung als auch über die Anbindung und Benetzung der eingebundenen Molybdänpartikel