Goldmünzen aus dem 3D-Drucker?
Was wie Zukunftsmusik klingt, ist längst schon Realität geworden: Seit einigen Jahren können nicht nur Kunststoffkomponenten in dreidimensionaler Form gedruckt werden, sondern auch Gegenstände aus Edelmetall. So bieten beispielsweise die deutschen Scheideanstalten Heimerle Meule aus Pforzheim oder C. Hafner aus Wimsheim bereits additive Fertigungen von Teilen aus Gold, Silber, Platin oder Palladium an. Überwiegend wird das 3D-Druckverfahren in der Schmuckherstellung oder für spezielle industrielle Bauteile aus hochwertigen Edelmetall-Legierungen eingesetzt. Doch der Technik sind keine Grenzen gesetzt. In der Theorie ist es gleichermaßen möglich, Münzen und Barren für den Anlage- und Sammlermarkt im 3D-Drucker herzustellen. Doch ist dies auch wirtschaftlich?
Anders als beim klassischen Guss- oder Prägeverfahren verarbeitet ein dreidimensionaler Drucker ein hochfeines Edelmetallpulver. Das Advanced Metal Powder von Gooksongold (Heimerle Meule) ist eine pulverförmige Legierung, die speziell für das Laserschmelzen (DMLS) entwickelt wurde. Dabei sind die Pulver aus Gold, Silber oder Graumetallen für alle Laserschmelzanlagen auf dem Markt geeignet. C. Hafner produziert ebenfalls hochfeine Edelmetallpulver für den 3D-Metalldruck. Dank der feinkörnigen Mikrostruktur lässt sich das Pulver für alle Anwendungen innerhalb der Schmuck- und Uhrenindustrie sowie für technische oder medizintechnische Anforderungen einsetzen.
Das 3D-Druckverfahren mit DMLS
Die Herstellung von Metallprodukten erfolgt über DMLS. Die Abkürzung steht für »Direkt Metall Laser-Sintern«. Dabei handelt es sich um ein industrielles 3D-Druckverfahren, bei welchem vollständige und individuelle Formen innerhalb kürzester Zeit produziert werden. Ein computergesteuerter Hochleistungs-Laserstrahl trägt feine Schichten des Metallpulvers auf und verschmilzt diese gleichzeitig miteinander. Dadurch entstehen sehr glatte und ebenmäßige Konturen. Beim CAD-Printing (Onshape Cobines Design) sind feinste Strukturen und komplexe Modelle möglich, die ebenfalls Hohlformen und bewegliche Teile einschließen. Das gewünschte Endprodukt wird zuvor am Computer erstellt.
Sind alle Schichten aufgetragen, wird das Bauteil grob von losem Pulver befreit. Alle Rückstände werden dabei gesammelt und können in den nächsten Druckvorgang einfließen. Anschließend wird die Stützkonstruktion entfernt, die der Drucker aus dem gleichen Material angelegt hatte. Auch diese nicht für das Endprodukt benötigten Komponenten können erneut verwendet werden. Kein Mikrogramm Edelmetall wird verschwendet. Abschließend erfolgt je nach Artikel eine angepasste Oberflächenbehandlung. Die fertig produzierten DMLS-Teile besitzen eine Materialdichte, die annähernd 100 Prozent entspricht.
Optimal für die Uhren- und Schmuckindustrie
Das dreidimensionale Druckverfahren mit Edelmetallpulvern ist optimal für die Uhren- und Schmuckherstellung geeignet. Es erlaubt die Gestaltung individueller Stücke und unkonventioneller Designs. Denn anders als bei klassischen Techniken können bei Bedarf Material und Gewicht eingespart werden. Ein gutes Beispiel hierfür präsentiert C. Hafner mit der Herstellung eines hohlen Rings aus Gelbgold oder eines Gliederarmbands mit Hohlkörpern aus Platin mit einem Feingehalt von 950/1000. Anstelle von massiven Gliedern können rund 40 Prozent des Materials gespart werden, was den Tragekomfort einer Armbanduhr um ein Vielfaches erhöht.
Medizintechnik und mehr aus dem Metalldrucker
Ihre Stärken kann die 3D-Drucktechnik insbesondere bei den Platinmetallen ausspielen und wenn es darum geht, komplexe Komponenten zu fertigen. So lassen sich zum Beispiel Produkte für die Medizintechnik herstellen, wie etwa Elektroden zur Stromabgabe an das Gewebe bei der Elektrotherapie oder der Hochfrequenz-Chirurgie. Auch bei Legierungen, die aus unterschiedlichen Metallen bestehen und es zu einer abweichenden Wärmeausdehnung kommen kann, ist die Technik gefragt. Weiterhin ist das CAD-Design in der Lage, Güter von besonders hoher Festigkeit und Härten von bis zu 320 HV (Härteprüfung nach Vickers) zu produzieren. Solche Härtegrade werden unter anderem in der Dentaltechnik benötigt.
Wie entsteht das Edelmetallpulver?
Das hochfeine sphärische Edelmetallpulver wird aus fertigen Gold-, Silber-, Platin- und Palladiumlegierungen hergestellt. Um eine Pulverform zu erhalten, werden die Edelmetalle in einer speziellen Anlage “verdüst”. Kleine Metallteile, zum Beispiel Granulate, werden mit Luft, Wasserdampf oder Wasser versetzt und über eine Venturidüse geleitet. Dabei handelt es sich um ein glattwandiges Rohrstück mit einer Querschnittverengung. Die Düse sorgt dafür, dass die Partikel mit hohem Druck auf eine Prallplatte geschleudert und dabei zerstäubt werden. Bei dem Verdüsungsverfahren entstehen Temperaturen von bis zu 2.300 Grad Celsius.
Die Edelmetallpulver zeichnen sich durch ihre hohe Reinheit, überragende Qualität und optimale Fließfähigkeit aus. Ihre Mikrostruktur ist ideal zur Verwendung mit CAD-Metalldruckern geeignet. Typischerweise werden sie in der Fertigung von Luxusuhren und exklusiven Schmuckstücken sowie für medizinische, technische oder elektrische Anwendungen genutzt.
Goldmünzen und Goldbarren aus dem 3D-Drucker?
Im Grunde können die mit einem CAD-Drucker erstellten Produkte jede denkbare Form und Größe annehmen. Also könnten über diesen Weg ebenfalls Goldmünzen, Silbermünzen oder Edelmetallbarren hergestellt werden. Dank der Computersteuerung wäre es auch möglich, hochfeine Motive und Beschriftungen zu integrieren, wie dies bei Bullion- und Sammlerprodukten üblich ist.
Allerdings handelt es sich bei Münzen oder Barren um keine aufwendigen Geometrien wie bei Schmuckstücken oder Skulpturen. Die heutigen Guss- und Prägeverfahren sind bereits auf eine Massenproduktion ausgelegt, die der Nachfrage gerecht wird. Ein 3D-Druckverfahren würde nach derzeitigem Stand insbesondere bei Serienproduktionen die Herstellungskosten vergleichsweise in die Höhe treiben. Doch für Sonderanfertigungen oder bei Kleinauflagen wäre der Einsatz eines dreidimensionalen Designs sicher eine effiziente Alternative. Zumal der Golddrucker dort ansetzen könnte, wo klassische Prägestempel an ihre Grenzen stoßen.
Fazit: Ist gedrucktes Edelmetall zukunftsfähig?
Das 3D-Druckverfahren eröffnet vielfältige Möglichkeiten der Edelmetallverarbeitung. Durch die Computersteuerung können ebenso präzise wie hochfeine Formen und Muster entstehen. Noch kommen sie ausschließlich in der Schmuckindustrie zum Einsatz sowie bei der industriellen Fertigung von Bauteilen. Denkbar sind jedoch auch aufwendige Münzen oder Barren in Kleinserien für den anspruchsvollen Anlage- und Sammlermarkt. Es bleibt die Überlegung, wie hoch die Akzeptanz für gedruckte Goldmünzen oder Silbermünzen wäre, wenn die Herstellung von der traditionellen Technik abweicht.
