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Forscher erproben 3D-Druck mit Gold

Laser-Auftragen von Metallen verspricht neue Anwendungen
 

Eine im 3D-Druck entstandene Metallsäule unter dem Mikroskop. (Foto: utwente.nl)

Wissenschaftlern der niederländischen Universität Twente ist der 3D-Druck mit Metallen gelungen. Bei ihrem Ansatz werden verschiedene Strukturen aus winzigen Kupfer- und Gold-Tropfen aufgebaut. Ein Pulslaser löst dazu die Druck-Tropfen aus einem dünnen Metallfilm. Durch dieses Verfahren erwarten die Forscher künftig noch vielseitigere 3D-Druck-Anwendungen.

Aufgrund der Strom- und Wärme-Leitfähigkeit der Metalle könnten neue Möglichkeiten des 3D-Druckens entstehen, die mit den üblichen Kunststoff-Materialen nicht umsetzbar wären. Beispielsweise wäre es denkbar, damit kleine Kühlelemente zu produzieren oder elektrische Kontakte und Verbindungen zu drucken, so die Experten der Universität Twente. Da Metalle wie Gold oder Kupfer erst bei sehr hohen Temperaturen flüssig werden, sei ein kontrolliertes Auftragen – also drucken – aber schwer. Den Wissenschaftlern sei es jetzt erstmals gelungen, mittels Laser mikrometergroße Metalltropfen gezielt anzuordnen.

Bei diesem Ansatz erhitzt ein gepulster Laser einen kleinen Bereich eines dünnen Metallfilms so weit, dass sich ein Tröpfchen löst. Dieses tropft dann auf ein Substrat, auf dem durch wiederholtes Ausführen dieses Prozesses eine 3D-Struktur entsteht. Dabei komme, so die Experten, ein vergleichsweise hochenergetischer Laser zum Einsatz, damit die Tropfen eine höhere Geschwindigkeit erreichen. Beim Aufprall sollen sie sich möglichst schnell wieder scheibenförmig verformen und aushärten. Auf diese Weise entstehe eine stabile 3D-gedruckte Struktur.

Mit dem Verfahren haben die Forscher bereits aus tausenden Metalltröpfchen Säulen aufgebaut, die etwa fünf Mikrometer Durchmesser haben und zwei Millimeter hoch sind. Ebenso gelungen sei der Druck von Elektroden in einer vertikalen Öffnung und von Kupferlinien. Im Prinzip sei praktisch jede Form möglich – sofern die einzelnen Tropfen an der richtigen Stelle auftreffen. Eben an dieser Herausforderung wollen die Wissenschaftler der Universität Twente noch arbeiten.  

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