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3D-Druck von Implantaten: Grüner Laser druckt Kupfer und Gold

Der neue 3D-Drucker von Trumpf verarbeitet wesentlich mehr Materialien als herkömmliche Anlagen. Dank der Vorheizung von 500 Grad können Werkzeug- und Formbauer laut Hersteller nun problemlos Umformwerkzeuge, Stempel oder Matrizen aus Kupfer und Gold drucken. Das war bisher nicht möglich.

Der Druck von Reinkupfer ist zum Beispiel für den Maschinen- und Anlagenbau interessant. Bildquelle: © Trumpf

Der Druck von Reinkupfer ist zum Beispiel für den Maschinen- und Anlagenbau interessant.

Oft geht es beim 3D-Druck ums Detail: So arbeiten Werkzeug- und Formenbauer häufig mit dem kohlenstoffhaltigen Werkzeugstahl 1.2343. Das Material ist äußerst hart, verschleißfest und führt Wärme besonders gut ab. Allerdings ließ es sich bisher nicht im 3D-Drucker verarbeiten, weil die Bauteile beim Drucken reißen. »Der Laserstrahl schmilzt das Bauteil an der Oberfläche auf, danach herrscht wieder Raumtemperatur. Diesem Temperatursturz hielt das Bauteil bislang nicht stand und es kam zu Rissen«, sagt Tobias Baur, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Technologie.

Die Substratplatte des 3D-Druckers TruPrint 5000 lässt sich deshalb auf 500 Grad vorheizen. Das mildert den Temperatursturz nach dem Laserschmelzen. »Die Materialqualität und die Oberfläche ist bei kohlenstoffhaltigen Stählen deutlich besser als ohne Vorheizung. Das verhindert Brüche im Bauteil«, erklärt Baur.

Implantate kommen einsatzfertig aus dem Drucker

Auch für additiv gefertigte Prothesen und Implantate bietet die Vorheizung große Vorteile. »Wenn die Umgebungstemperatur zu stark fällt, verzieht sich das Bauteil und wir müssen es nachbearbeiten. Außerdem benötigen wir oft Stützstrukturen, die wir mühsam auf- und abbauen«, sagt Baur. Die Vorheizung der TruPrint 5000 reduziere die Spannungen, steigere die Bearbeitungsqualität und mache in vielen Fällen Stützstrukturen überflüssig. Nachgelagerte Wärmebehandlungen lassen sich oft reduzieren. Das Titan werde zudem belastbarer und die Implantate langlebiger.

Weltpremiere im Kupferdruck

Mit Hilfe eines grünen Lasers mit Pulsfunktion zeigte das Unternehmen auf der Formnext in Stuttgart erstmals, wie sich Reinkupfer und andere Edelmetalle drucken lassen. Dafür haben die Entwickler den den neuen Scheibenlaser TruDisk 1020 an den 3D-Drucker TruPrint 1000 angebunden.

»Herkömmliche Anlagen arbeiten mit einem Infrarotlaser als Strahlquelle. Dessen Wellenlänge ist aber zu groß und kann stark reflektierende Werkstoffe wie Kupfer oder Gold nicht schweißen. Mit dem Laserlicht im grünen Wellenlängenbereich ist das möglich«, sagt Thomas Fehn, als Leiter Trumpf Additive Manufacturing zuständig für Vertrieb. Dies eröffne neue Möglichkeiten für den 3D-Druck, zum Beispiel in der Elektronikbranche oder der Automobilindustrie, so Fehn. (me)