Herstellung von SLM-Bauteilen
Grundsätzlich besteht die Herstellung von SLM-Bauteilen (Selektives Laserschmelzen) aus einem sich wiederholenden Bauprozess aus drei Schritten:
- Absenken der verfahrbaren Baukammer um den Betrag einer Schichtstärke
- Pulverdosierung und Auftrag durch Rakeleinheit
- Lokales Schmelzen des Pulvers durch Laserstrahlung
In verschiedenen Forschungsvorhaben (AMPEC, ActivePower, CLADMID) wird daran geforscht Multimaterialverbunde mit lokalen funktionalen Materialien aufzubauen. So sollen bspw. vollständige Module der Leistungselektronik in nur einer Anlage gefertigt werden. Diese Umfassen den keramischen Grundkörper sowie das Schaltungslayout aus Kupfer.
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Herausforderungen
Aus den unterschiedlichen Materialeigenschaften ergeben sich für den SLM-Prozess entsprechende Herausforderungen.
Herausforderungen beim SLM (Selektives Laserschmelzen) von Kupfer auf Keramik:
- Einbringen von hohen Eigenspannungen in bearbeitetes Material
- Neigung zur Oxidation von Kupfer (Spannungserhöhung)
Nötige Anlagenoptimierungen - Schlechte Thermoschockbeständigkeit der Keramik
Keine hohen Energieeinträge durch Laser in Keramik möglich
- Notwendigkeit hoher Energieeinträge zum Schmelzen von Kupfer
Angepasste Parameterkombinationen in Keramik-Metall-Interface nötig
- Unterschiedliche Längenausdehnungskoeffzienten (CTE)
- Erzeugen einer Verbindung zwischen Keramik und Metall
Vorteile
- Vollständig additiver Prozess
- Hohe 3D-Gestaltungsfreiheit
- Aufbau aus mehreren Materialien möglich
- Hohe Materialvielfalt (Kunststoffe, Keramiken, Metalle)
- Flexible Grundkörper und Layout-Gestaltung
