Ein Forschungsteam des Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech) zusammen mit russischen und indischen Forschungseinrichtungen hat kürzlich eine systematische Studie zum Laser-Pulverbett-Schmelzverfahren (LPBF) von Aluminiumbronze durchgeführt. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Materials Characterization“ veröffentlicht. Aluminiumbronze eignet sich für Bauteile, die eine hohe Wärmeableitung erfordern, wie Wärmetauscher, Kühlelemente in Kraftwerken und Gehäuse für Leistungselektronik.
Das Team variierte die Energiedichte durch Anpassung der Laserleistung (90 bis 150 Watt) und der Scangeschwindigkeit (100 bis 600 mm/s). Es stellte fest, dass bei niedriger Energiedichte nicht verschmolzene Poren dominieren, während bei hoher Energiedichte Keyhole-Poren vorherrschen. Die Gesamtporosität lag bei etwa 5 %. Die gedruckten Proben erreichten eine maximale Zugfestigkeit von 748 MPa und eine Dehnung von 16,2 %, was den Eigenschaftswerten von Nickel-Aluminiumbronze nahekommt. Stanislav Evlashin, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaften, erklärte: „Selbst mit Geräten begrenzter Laserleistung können wir mechanische Eigenschaften nahe denen von industrieller Nickel-Aluminiumbronze erreichen. Der Schlüsselfaktor liegt im Verständnis der Mechanismen des Übergangs zwischen verschiedenen Defekttypen.“
Proben mit hoher Energiedichte erreichten eine Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur von 47 W/(m·K), vergleichbar mit gegossenem Material, jedoch bei höherer Festigkeit. Die Erstautorin der Studie, Anastasia Filippova, berichtete, dass die Forschung einen direkten Zusammenhang zwischen Versetzungsdichte und Wärme- bzw. elektrischer Leitfähigkeit hergestellt habe. Die hohe Reflektivität und schnelle Wärmeableitung von Aluminiumbronze stellen die Hauptherausforderungen für den 3D-Druck dar. Der ultraschnelle Kristallisationsprozess führte zur Bildung von Al₂Cu-Zwischenschichten und Cu₃Fe-Nanopartikeln, die in der Gleichgewichtsstruktur nicht typisch sind.
Weitere Informationen: Autoren: A. Filippova et al., Titel: „Laser powder bed fusion of aluminium bronze: Processing and characterization of thermal, electrical and mechanical properties“, veröffentlicht in: Materials Characterization (2026).
