Materials & Alloys W3D-MAT-27 ISO/ASTM 52900 Validiert

Aheadd CP1: High-Conductivity Aluminum Alloy for Thermal Management

Aheadd CP1 (Al-Mn-Zr alloy by Constellium) in LPBF: thermal conductivity > 230 W/(m*K), scandium-free, simplified annealing, thermal management in motorsports.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Key Engineering Takeaways Normative Status: Validated

Aheadd CP1 is an Al-Mn-Zr alloy designed by Constellium for LPBF. Achieving thermal conductivity > 230 W/(m*K) after simple 400 °C annealing, it revolutionizes aerospace heat exchangers.

  • Wärmeleitfähigkeit über 230 W/(m*K) übertrifft AlSi10Mg um fast 60 % und nähert sich reinem Kupfer an.
  • Scandium- und siliziumfrei: Geringe Pulverkosten im Vergleich zu teuren Al-Sc-Speziallegierungen.
  • Ultraschnelle Wärmebehandlung: Nur 1 Stunde bei 400 °C ohne Wasserabschreckung (kein Bauteilverzug).
  • Hohe Bauraten im LPBF mit Schichtdicken bis 80 µm ohne Bindefehler prozesssicher fahrbar.
Wärmeleitfähigkeit
> 230 W/(m*K)
Elektr. Leitfähigkeit
> 50 % IACS
Zugfestigkeit (Rm)
290 - 330 MPa
Wärmebehandlung
nur 1 h bei 400 °C

Technical Specifications & Comparison Matrix

ISO/ASTM 52900
Kennwert Aheadd CP1 (Al-Mn-Zr) AlSi10Mg (Standard) Reines Kupfer (Cu-ETP)
Wärmeleitfähigkeit 230 - 240 W/(m*K) 130 - 160 W/(m*K) 380 - 400 W/(m*K)
Dichte 2.74 g/cm3 2.67 g/cm3 8.96 g/cm3 (+325 % schwerer)
Zugfestigkeit Rm 300 - 330 MPa 340 - 380 MPa 200 - 240 MPa
Streckgrenze Rp0.2 250 - 280 MPa 220 - 250 MPa 140 - 180 MPa
Verzug durch Wärmebehandl. Null (keine Wasserabschreckung) Gering bis moderat Keine
01

Metallurgy of Coherent Al3Zr and Al6Mn Nanoprecipitates

Das Legierungskonzept vermeidet Silizium, da im Aluminiumgitter gelöste Siliziumatome die phononische und elektronische Wärmeleitung drastisch streuen. Stattdessen zwingt die extreme Abkühlrate im Schmelzbad Mangan und Zirkon in übersättigte Lösung. Beim anschließenden 400 °C Glühen scheiden sich kohärente Al3Zr- und Al6Mn-Nanopartikel ab: Die Aluminiummatrix wird atomar gereinigt (Leitfähigkeit springt auf > 230 W/(m*K)), während die Ausscheidungen die Festigkeit stabilisieren.

02

Next-Gen Heat Exchangers for EV Inverters and Spacecraft

In der Formel 1, bei Elektro-Hypersportwagen und Satelliten sind kompakte Wärmetauscher der Engpass. Kupfer ist thermisch exzellent, aber für den Flug- und Rennbetrieb dreimal zu schwer. Aheadd CP1 erlaubt die Konstruktion ultra-dünnwandiger TPMS-Gyroid-Wärmetauscher (Wandstärken 0.25 mm), die das Gewicht von Kupfer um 70 % unterbieten und die Wärme nahezu identisch schnell abführen.

03

Economics: Eliminating Quench Furnaces and Straightening

Klassische aushärtbare Aluminiumteile erfordern Lösungsglühen bei 530 °C mit anschließendem abruptem Wasserbad-Abschrecken. Bei filigranen Kühlstrukturen führt dieser thermische Schock zu massivem Bauteilverzug oder Rissen. Aheadd CP1 benötigt lediglich ein einstündiges Verweilen bei 400 °C mit langsamer Ofenabkühlung an ruhender Luft – Verzug ist physikalisch ausgeschlossen.

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Frequently Asked Questions (FAQ)

Ist Aheadd CP1 teurer als AlSi10Mg?
Der Pulverpreis liegt moderat über AlSi10Mg, jedoch um ein Vielfaches unter scandiumhaltigen Spezialpulvern (wie Scalmalloy), da Mangan und Zirkon günstige Standard-Zusatzstoffe sind.
Wie ist die Schweißbarkeit im LPBF?
Hervorragend. Zirkon wirkt als starker Kornfeiner bei der Erstarrung und unterdrückt Heißrisse vollständig.
Welche Schichtdicken können gefahren werden?
Die Legierung erlaubt produktive Schichtdicken von 60 und 80 µm, was die Bauzeit voluminöser Gehäuse um bis zu 50 % verkürzt.

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