Kupferlegierungen haben im Bereich der additiven Metallfertigung eine bedeutende Präsenz erlangt.
Kupfer, bekannt für seine außergewöhnliche Wärmeleitfähigkeit, hat sich zu einem der gefragtesten Metalle im Bereich der Forschung und Entwicklung im Bereich der additiven Fertigung entwickelt. Diese Eigenschaft macht es besonders wünschenswert für Branchen wie Luft- und Raumfahrt und Elektronik, in denen ein effizienter Wärmeaustausch von größter Bedeutung ist. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer steht unter den Metallen nach Silber an zweiter Stelle, ist jedoch mit deutlich geringeren Kosten verbunden. Kupferlegierungen bieten nicht nur eine verbesserte mechanische Leistung, sondern verfügen auch über eine wertvolle elektrische Leitfähigkeit.
Zu den in der additiven Fertigung häufig verwendeten Kupferlegierungen gehören GRCop-42 und GRCop-84 (beide enthalten Kupfer, Chrom und Niob), C18150 (bestehend aus Kupfer, Chrom und Zirkonium) und C18200 (bestehend aus Kupfer und Chrom). ) und GlidCop (Kombination von Kupfer mit Aluminiumoxid). Kupferlegierungspulver weisen einen sanften Rosaton auf, während die daraus resultierenden additiv gefertigten Bauteile den klassischen Glanz von Kupfer aufweisen.
Die NASA war in den 1970er Jahren Vorreiter bei der Verwendung von geschmiedeten Kupferlegierungskomponenten in den Primärtriebwerken von Raumfähren. Das GRCop-Metallpulver (Kupfer-Chrom-Niob) wurde vom NASA-Metallurgen David Ellis als Verbesserung gegenüber früheren Schmiedelegierungen entwickelt und neben dem Vakuum-Plasmaspritzen eingesetzt, einem additiven Herstellungsverfahren mit direkter Energieabscheidung (DED), mit dem relativ einfache großformatige Metalle hergestellt werden können. Skalenstrukturen.
Mit dem Aufkommen der Laser-Pulver-Bett-Fusion (LPBF) fand Kupferpulver eine ideale Ergänzung zu fortschrittlichen additiven Fertigungstechniken. LPBF ist ein Herstellungsprozess, der in einer hermetisch abgeschlossenen Kammer durchgeführt wird und die Schaffung hochkomplexer Innengeometrien ermöglicht, die auf die Anforderungen modernster Raketenbrennkammerkonstruktionen oder elektronischer Kühlplattenanwendungen zugeschnitten sind.
Diese komplizierten Geometrien, die die additive Fertigung unterstützen, ziehen die Aufmerksamkeit von Ingenieuren auf sich, die sich auf die Entwicklung leichter Raketen mit neuartigen Antriebskonfigurationen für Anwendungen wie Trägerraketen und Hyperschallsysteme konzentrieren. Die Schubkammer der Rakete erfordert Materialien, die extremen Temperaturen und Drücken während der Zündung standhalten. Da die Kammer jedoch im Wesentlichen als Wärmetauscher fungiert, muss sie auch den schwankenden Strömen ultrakalter Raketentreibstoffe in ihrer Umgebung standhalten. Die komplexen Kühlkanäle der additiven Fertigung, die präzise an den Wänden des Triebwerks angebracht sind, sorgen für einen außergewöhnlichen Ausgleich in dieser schwankenden Umgebung und übertreffen die geometrischen Möglichkeiten, die mit jeder anderen Fertigungstechnik erreichbar sind.
