Verfahren & Technologien W3D-TECH-11 ISO/ASTM 52900 Validiert

Grünlaser im Metall-3D-Druck: Reinkupfer & Edelmetalle schweißen

Grünlaser (515 nm) für den 3D-Druck von Reinkupfer (Cu-ETP, Cu-OF) und Gold: Bis zu 40 % Absorptionsgrad, dichte Bauteile (> 99.9 %) und spritzerfreies LPBF.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Reines Kupfer besitzt bei der Standardwellenlänge von Infrarotlasern (1.064 nm) eine extrem geringe Absorptionsrate von unter 5 % – über 95 % der Laserstrahlung werden reflektiert, was zu Schmelzbadinstabilitäten, Prozessabbrüchen und Laserschäden führt. Der Einsatz von frequenzverdoppelten Grünlasern (515 nm) steigert die optische Absorption im kalten Kupferpulver auf über 40 %. Dies ermöglicht stabiles, reproduzierbares Schmelzen von sauerstofffreiem Reinkupfer mit Bauteildichten über 99.9 % und elektrischen Leitfähigkeiten von 100 % IACS.

  • Absorption im Kupferpulver steigt von < 5 % (IR) auf über 40 % bei 515 nm Grünlaser-Wellenlänge.
  • Erreicht elektrische Leitfähigkeiten von über 58 MS/m (100 % IACS) und Wärmeleitfähigkeiten > 390 W/(m*K).
  • Keine Gefahr optischer Rückreflexionen in die Laserquelle, spritzerfreier Schmelzprozess ohne Keyhole-Ausreißer.
Wellenlänge
515 nm (Grün)
Absorption Kupfer
> 40 % (kalt)
Relative Dichte
> 99.9 %
Leitfähigkeit
bis 101 % IACS

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Kriterium Grünlaser LPBF (515 nm) Infrarot-Laser LPBF (1.064 nm) Elektronenstrahl EBM
Absorption Reinkupfer 40 - 45 % 2 - 5 % Sehr hoch (> 80 %)
Prozessfenster Breit & stabil Extrem eng (hohe Instabilität) Stabil (unter Vakuum)
Detailauflösung Sehr hoch (Fokus ~40 µm) Moderat (Fokus ~80 µm) Geringer (Fokus ~200 µm)
Schmelzbad-Spritzer Nahezu eliminiert Extrem stark Gering
Pulver-Anforderung Cu-OF / Cu-ETP (15-45 µm) Hochlegiert (CuCr1Zr) Grobpulver (45-105 µm)
01

Die optische Physik der Absorptionskante von Kupfer

Metalle besitzen materialspezifische Bandstrukturen, die ihre optische Reflektivität bestimmen. Bei Kupfer fällt die Reflexion unterhalb von 600 nm drastisch ab. Während ein Infrarotstrahl zunächst kaum einkoppelt und bei plötzlichem Schmelzen durch den Phasensprung explosionsartig überhitzt (was zu extremem Spritzen führt), koppelt der 515 nm Grünlaser sanft und kontinuierlich ein. Das Schmelzbad bleibt laminar und ruhig.

02

Anwendungsfelder: Elektromobilität, Induktoren & Wärmetauscher

Mit Grünlasern gedruckte Reinkupferbauteile finden primären Einsatz in der Leistungselektronik: Hochkompakte Hairpin-Statoren für Traktionsmotoren, flüssigkeitsgekühlte Induktionsspulen mit innenliegenden Kühlkanälen für die Härtetechnik sowie Hochleistungs-Wärmesenken für Rechenzentren und Halbleiter-Packaging.

03

Verarbeitung von Edelmetallen (Gold, Platin, Silber)

Ähnlich wie Kupfer weisen auch Reingold (Au) und Silber (Ag) im Infrarotbereich extreme Reflexionswerte auf. Mit dem Grünlaser lassen sich Schmuckteile, Dental-Inlays und chemische Katalysatorgitter aus Edelmetallen porendicht und ohne Materialverlust durch Spritzerabbrand additiv herstellen.

AM Decision Engine: Verfahrens-Matching

Ermitteln Sie in 5 Schritten das technisch und wirtschaftlich passende Metall-3D-Druckverfahren für Ihre Bauteildimensionen, Werkstoffe und Losgrößen.

Technologie-Finder starten

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Warum reicht eine höhere Laserleistung beim IR-Laser nicht aus?
Erhöht man die IR-Laserleistung auf 1.000 W, koppelt die Energie erst ein, wenn das Pulver schlagartig verdampft. Dies erzeugt tiefe Keyhole-Kanäle und massive Spritzer, die das Bauteil porös machen.
Welche Festigkeit erreicht 3D-gedrucktes Reinkupfer?
Reinkupfer Cu-ETP erreicht im additiven as-built Zustand eine Streckgrenze von ca. 180 - 220 MPa bei einer Bruchdehnung von über 30 %, was über weichgeglühtem Halbzeug liegt.
Können herkömmliche LPBF-Anlagen auf Grünlaser umgerüstet werden?
Nein, es müssen spezielle frequenzverdoppelte Laserquellen, spezialbeschichtete Scanneroptiken und Schutzgläser verbaut werden, die für 515 nm spezifiziert sind.

Passende additive Fertigungstechnologie oder Anlage finden

Welding3D verbindet technologisches Fachwissen mit industriellen Maschinenlösungen. Nutzen Sie unseren Technologie-Finder zur strukturierten Verfahrensauswahl oder fordern Sie eine gezielte Maschinenvermittlung für dieses Verfahren an.

AM Copilot KI-System

Online und bereit
Transparenzhinweis (EU AI Act): Sie interagieren mit einer generativen Künstlichen Intelligenz. Ergebnisse können ungenau sein. Bitte prüfen Sie alle technischen Parameter vor der Fertigung kritisch. Keine Eingabe sensibler Daten.
Weitere Details im Datenschutz.
Guten Tag! Ich bin der AM Copilot von Welding3D.de. Gerne unterstütze ich Sie bei der Technologieorientierung (PBF, DED, WAAM, Binder Jetting), bei Werkstoff- und Prozessfragen sowie bei der Auswahl passender Metall-3D-Drucksysteme.