Kontakt: Karolin Amstein, Prof. Julia Hufenbach
Thermoelektrische Module bieten die Möglichkeit der Energiegewinnung und aktiven Kühlung durch die Umwandlung von thermischer in elektrische Energie und umgekehrt. Jedoch sind die Module sowohl in ihrem Design als auch in ihrer Integration durch herkömmliche Fertigungsverfahren stark beschränkt. Eine Möglichkeit den Anwendungsbereich zu erweitern, bietet das pulverbettbasierte Laser-Strahlschmelzen (PBF‑LB/M), ein additives Fertigungsverfahren (AM), das die schnelle und direkte Herstellung von komplexen, individualisierten Bauteilen ermöglicht. Darüber hinaus reduziert dieser Herstellungsprozess den Materialverbrauch und die Produktionszeit im Vergleich zur herkömmlichen Fertigung.
Die Anwendung von AM für die Verarbeitung von thermoelektrischen Materialien erfordert jedoch noch weitere Forschung im Bezug auf deren Verarbeitbarkeit und Eigenschaften.
Um der Nachfrage nach umweltfreundlichen und nicht‑toxischen Materialien gerecht zu werden, wurden die metallischen Legierungen Cu60Ni40 (Atom-%) als n‑Typ und Ni90Cr10 als p‑Typ für die Verarbeitung mittels PBF-LB/M ausgewählt. Basierend auf einer Prozessparameteroptimierung konnten hochdichte Bauteile erfolgreich gefertigt werden. Darüber hinaus ermöglicht PBF-LB/M eine gezielte Einstellung des Gefüges, wie beispielsweise Korngröße und Textur, und kann zur Verbesserung der thermoelektrischen Eigenschaften beitragen.
Das pulverbettbasierte Laser-Strahlschmelzen stellt somit eine vielversprechende Technologie zur Fertigung komplexer Komponenten und maßgeschneiderten Anpassung thermoelektrischer Materialeigenschaften dar.