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Forschungsprojekt zur additiven Fertigung

„Technologie- und Materialentwicklung zur additiven Fertigung komplexer hochwärmeleitfähiger Cu-Bauteile - CuAdd“

Ein Gemeinschaftsvorhaben der KME Mansfeld GmbH Hettstedt und dem Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Halle/Saale.

Der Markt additiv gefertigter Bauteile zeigt ein stetiges Wachstum. Betrug der Umsatz für 3D-gedruckte Teile im Jahr 2007 rd. 7,3 Mrd. USD wird für das Jahr 2023 bereits ein Umsatz von 27,3 Mrd. USD prognostiziert. Steigerungsraten von jährlich über 16% sind in diesem boomenden Marktsegment keine Seltenheit.


Dabei stellt der Markt für 3D-gedruckte Bauteile aus Metall, speziell für Kupfer derzeit nur eine Nische mit hoher Wachstumsrate dar.

Im Forschungsprojekt erfolgt eine risikobehaftete Technologie- und Materialforschung für die additive Fertigung komplexer, hochwärmeleitfähiger Kupferbauteile. Durch die Projektpartner werden folgende wissenschaftliche und technische Ziele angestrebt:


Wissenschaftliche Ziele:

  • Erforschung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen vom Pulver zum gedruckten Bauteil nach Maß mittels additiver Fertigung,
  • Prüfung der Kompatibilität unterschiedlicher Polymersysteme (PLA, PA) mit Kupfersystemen,
  • Verifikation des realen Verhaltens von Halbzeugen mit Wärmeflusssimulation (FEM) an komplexen innenstrukturierten (Wabe, Dreieck etc.) Geometrien.

    Technische Ziele:

    • Pulverentwicklung und Charakterisierung für hochwärmeleitfähige Systeme mit einem Kupferanteil von mehr als 95%,
    • Entwicklung Inline-SLM für eindimensionale Materialcharakterisierung zum High Throughput –Screening,
    • Entwicklung eines Cu-Polymer-Compounds und daraus abgeleitet eines Cu-Polymer-Filaments,
    • Prüfung der Druckbarkeit der Cu-Filament mittels FDM,
    • Aufbau und Prüfung eines Demonstrators mit hochkomplexer Struktur für Kühlzwecke.

      Im Abschluss des Projekts soll eine komplexe geometrische Struktur, gefertigt in einem additiven Herstellverfahren, als exemplarischer Prototyp vorliegen. Mit dieser geometrischen Struktur ist es möglich die Machbarkeit der Ablösung von konventionellen Technologien wie Sintern, Schmieden und Fließpressen zu bewerten.

       

      Projektinformationen


      Projekttitel
      „Technologie- und Materialentwicklung zur additiven Fertigung komplexer hochwärmeleitfähiger Cu-Bauteile - CuAdd“


      Projektlaufzeit

      Dezember 2019 – Dezember 2021


      Projektpartner

      KME Mansfeld GmbH Hettstedt (Koordinator)
      Fraunhofer-Institut für Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS
      Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP

       

       

      Links

       

       

       

      Förderung


      Wir danken der Investitionsbank Sachsen-Anhalt für die Förderung des Projekts „Technologie- und Materialentwicklung zur additiven Fertigung komplexer hochwärmeleitfähiger Cu-Bauteile - CuAdd“

      FKZ 2004/00004 12/2019 – 12/2021

       

      Kontakt


      Dr. Olaf Schwedler

      Head of Process Development

      KME Mansfeld GmbH

      Lichtlöcherberg 40 | 06333 Hettstedt

      Fon +49 3476 89-2315 | Fax +49 3476 89-2041
      Olaf.Schwedler@kme.com | www.kme.com