3D-gedruckte Stromschienen

Was sind Stromschienen?

Stromschienen, auch Busbars genannt, sind elektrische Leiter, die eine Verbindung zwischen einer Stromquelle und einem Verbraucher herstellen. Sie werden typischerweise in Schaltanlagen, Wechselrichtern, Transformatoren oder der lokalen Hochstrom‑Energieverteilung eingesetzt. Im Vergleich zu Kabeln besitzen Stromschienen eine kompakte Geometrie und geben dadurch weniger Wärme ab. Durch eine optimierte Stromschienen‑Geometrie entfallen zudem Verschnitt, zusätzliche Befestigungspunkte und zeitlicher Installationsaufwand.

Um einen möglichst geringen Spannungsabfall und geringe Verluste zu erzielen, werden für Stromschienen elektrisch hoch leitfähige Materialien benötigt. Hierfür eignet sich besonders der Werkstoff Kupfer, da nur Silber eine noch höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist. Alternativ werden je nach Anwendung auch andere Metalle eingesetzt, etwa Aluminium.

Da Stromschienen aus Kupfer eine hohe Steifigkeit besitzen und häufig bereits durch Luft isoliert und gekühlt werden, ist eine Abschirmung durch eine Gehäusewand meist ausreichend. Zusätzlich können Stromschienen mithilfe von Kunststoff isoliert werden, beispielsweise mit Polyamid PA12.

Eine ähnliche Anwendung, im kleinerem Maßstab, stellen Strombalken bei Elektronikkomponenten wie Reihenklemmen, Überspannungsschutzeinrichtungen oder Steckdosen dar. Auch hier wird der Strom durch eine aufwendig gestanzte und gebogene Blechkonstruktion aufgenommen und geleitet. 

Konventionelle Herstellung von Stromschienen

Bei der konventionellen Produktion von Stromschienen werden Kupfer- oder Aluminiumbleche gestanzt oder gefräst und in Form gebogen. Einpressbolzen, Buchsen und Muttern werden eingepresst oder angeschweißt. Dieses Vorgehen ermöglicht die schnelle und kostengünstige Herstellung von Stromschienen in Standardformen, kommt aber bei komplexeren Geometrien an seine Grenzen.

Additive Fertigung von Stromschienen

Durch die additive Fertigung von Strombalken und Stromschienen profitieren Sie als Kunde von einer deutlich gesteigerten Gestaltungsfreiheit, Performance und Flexibilität.

Die Bauteile können innerhalb weniger Tage hergestellt werden, ohne dass zuvor aufwendige Stanz- und Biegewerkzeuge angefertigt werden müssen. Die Balken werden durch die additive Fertigung direkt in der finalen Geometrie gedruckt. Hierdurch können Prototypen und Einzelanfertigungen innerhalb kürzester Zeit eingesetzt und getestet werden. 

Das richtige Material für Ihre Busbars

Reines Kupfer aus dem 3D-Druck

Das Edelmetall Kupfer ist für viele Anwendungen im Alltag und in der Industrie unverzichtbar.  Aufgrund seiner sehr guten thermischen und elektrischen Leitfähigkeit wird Kupfer in allen Bereichen eingesetzt, in denen Strom oder Wärme fließen.

PROTIQ verfügt aufgrund seiner langjährigen Erfahrung und Entwicklung in der additiven Kupferverarbeitung über ein fundiertes Know-how in diesem anspruchsvollen Prozessfeld. Dieses nutzen wir, um Ihnen die höchste Qualität auf dem Markt für additiv gefertigte Kupferbauteile anbieten zu können.

Additiv gefertigte Bauteile aus Cu-ETP von PROTIQ zeichnen sich gegenüber Alternativen aus Aluminium oder Kupferlegierungen durch eine deutlich höhere elektrische Leitfähigkeit aus. Das von PROTIQ verarbeitete Cu-ETP erreicht 100% IACS und sorgt so für minimale Verluste im Prozess.

Eigenschaften von Reinkupfer

Dank seiner Eigenschaften ist Reinkupfer das ideale Material für die Herstellung von elektrischen und thermischen Leitern.

• Elektrische Leitfähigkeit: bis zu 58 MS/m
• Wärmeleitfähigkeit: 400 ± 15 W/(m*K)
• Dichte: 8,9 g/cm³
• Zugfestigkeit: 220 ± 10 MPa
  
  

Konstruktionshinweise

Maximaler Anlagenbauraum: 250 mm x 250 mm x 270 mm
Minimal herstellbare Wanddicken: 0,5 mm (besser 1mm)
Lange, dünne Stromschienen sollten mindestens eine Dicke von 2.5 mm aufweisen
Mediendichtheit bei Kühlkanälen: ab 1 mm
Minimaler Innendurchmesser bei Kühlkanälen: 3 mm

Detaillierte Konstruktionshinweise zur additiven Produktion von Metallbauteilen im SLM-Prozess finden Sie hier.

Sie benötigen schnell einen Stromschienen-Prototypen, ein komplexes Einzelstück oder eine Kleinserie aus reinem Kupfer? Ob für Schaltschränke, Wandler oder sonstige Einsatzgebiete, wir fertigen und liefern Ihre individuellen Stromschienen und Strombalken in wenigen Tagen.