Kupferwerkstoffe spielen aufgrund ihrer hervorragenden thermischen und elektrischen Leitfähigkeit eine elementare Rolle in industriellen Anwendungen. Im Bereich der Elektromobilität finden beispielsweise Hochleistungssteckverbindungen aus Kupferwerkstoffen als Verbindungselemente zwischen Ladestation und Fahrzeug eine herausfordernde Anwendung. Ein weiteres Beispiel ist die Verwendung der Kupferlegierungen CuCr1Zr und CuNi2SiCr für den Elektroden- und Werkzeugbau. Mit Hilfe des Selektiven Laserschmelzens können die exzellenten thermischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften von Kupferlegierungen mit einer größtmöglichen geometrischen Freiheit verknüpft und somit neuartige Anwendungsmöglichkeiten mit hoher Funktionsintegration ermöglicht werden. So ist es möglich, auch komplexe Geometrien aus metallischen Werkzeugen herzustellen die mittels spanabhebender Verfahren nicht realisierbar wären. Allerdings ist das vollständige Umschmelzen von Kupferpulvern mit einem hohen Kupfergehalt (>95%) durch das Selektive Laserschmelzen aufgrund der großen Strahlreflexion und der hohen Wärmeleitfähigkeit mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden.

Im Rahmen dieser Studie wurden verschiedene niedriglegierten Kupferwerkstoffe, zum Beispiel CuCr1Zr und CuNi2SiCr, sowie Reinkupfer (Cu-OFE), betrachtet. Mittels einer Gasverdüsungsanlage wurden aus stückigem Ausgangsmaterial Metallpulver hergestellt, metallographisch präpariert, mikroskopisch hinsichtlich Porenbildung und Spherodizität analysiert sowie für die additive Fertigung aufbereitet. Dieses Pulver wurden dann für das Selektive Laserschmelzen zur Fertigung von Dichtewürfeln und einfachen Probengeometrien verwendet. Hierbei kamen unterschiedliche Prozessparamater wie Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit, Hatching-Strategie und Fokusdurchmesser zum Einsatz. Die gefertigten Bauteile wurden anschließend metallographisch präpariert und mit Hilfe der analytischen Rasterelektronenmikroskopie in Kombination mit EDX, EBSD und FIB hinsichtlich Porenbildung, Anisotropie, Ausscheidungsbildung und Schichtaufbau charakterisiert.

Insgesamt zeigt sich, dass mit den hergestellten Pulvern in Kombination mit dem Selektiven Laserschmelzen Bauteile mit einer optischen Dichte >99% gefertigt werden können. Aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeiten während des Fertigungsprozesses sind die Legierungselemente im gefertigten Bauteil gelöst und eine Bildung von intermetallischen Phasen, beispielsweise Cr-Phasen, wird unterdrückt.