Metall 3D-Druck mit Stahl- und Eisenbasiswerkstoffen

Der rostfreie austenitische Stahl 1.4404 besitzt eine gute Korrosionsbeständigkeit und kann im Temperaturbereich bis ca. 550 °C eingesetzt werden. Durch die zusätzliche Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion bis 300 °C wird dieser Werkstoff häufig in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, sowie in der Lebensmittelindustrie verwendet. Der Werkstoff eignet sich durch die gute Schweißbarkeit für die breite Verwendung in additiven Fertigungsprozessen.

Zugfestigkeit R_m = 650 ±30 MPa *
Streckgrenze R_p0,2 = 550 ±30 MPa *
Bruchdehnung A₅ = 45 ± 5 % *

^{* Zustand: „As-built“
Optimierung mechanisch-technologischer Eigenschaften durch eine spezifische Wärmebehandlung möglich}

Der austenitische Edelstahl 1.4828 zeichnet sich durch eine hohe Temperaturbeständigkeit und Festigkeit aus. Der Werkstoff ist bis ca. 1.000 °C zunderbeständig und gut schweißbar. Aufgrund dieser Eigenschaften wird der Werkstoff meist im Ofen- und Apparatebau eingesetzt. Die additive Fertigung bietet mit diesem Werkstoff vielfältige Anwendungsmöglichkeiten durch Funktionsintegration, um beispielsweise hochleistungsfähige Wärmetauscher zu fertigen.

Zugfestigkeit R_m = 710 ±20 MPa*
Streckgrenze R_p0,2 = 550 ±20 MPa*
Bruchdehnung A₅ = 42 ±2 %*

_{* Zustand: „As-built“
Optimierung mechanisch-technologischer Eigenschaften durch eine spezifische Wärmebehandlung möglich}

Der hochwarmfeste Chromstahl 1.4923 kann im Temperaturbereich bis zu 580 °C eingesetzt werden und weist eine gute Korrosionsbeständigkeit auf. Aufgrund dieser Eigenschaften kommt der Stahl oftmals in Dampfturbinen und in der chemischen Industrie zum Einsatz. Bei der Verarbeitung in additiven Fertigungsprozessen muss aufgrund der eingeschränkten Schweißbarkeit speziell auf die thermische Prozessführung und die anschließende Wärmebehandlung geachtet werden.

Zugfestigkeit R_m = 1400 ±30 MPa*
Streckgrenze R_p0,2 = 1300 ±30 MPa*
Bruchdehnung A₅ = 14 ±2 %*

_{* Zustand: Wärmebehandelt}

Der ferritische Chromstahl 1.4521 überzeugt gegenüber dem 1.4401 durch die vergleichbare Korrosionsbeständigkeit ohne zulegiertem Nickel. Da er kaum Verfestigungsneigung nach thermischem Einfluss zeigt, wird der Stahl häufig für Wärmetauscher verwendet. Auch für den Einsatz in Trinkwasserleitungen und für lebensmittelführende Komponenten ist der 1.4521 geeignet.

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Der martensitaushärtbare Warmarbeitsstahl 1.2709 besitzt eine gute Temperaturbeständigkeit und Zähigkeit. Daraus ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Werkzeug- und Formenbau, beispielsweise für additiv gefertigte Formeinsätze mit innenliegenden Kühlkanälen. Mithilfe einer nachgelagerten Wärmebehandlung kann die Härte auf bis etwa 54 HRC gesteigert werden.

Zugfestigkeit R_m = 1200 ±50 MPa*
Streckgrenze R_p0,2 = 1000 ±50 MPa*
Bruchdehnung A₅ = 12 ±2 %*

_{* Zustand: „As-built“
Optimierung mechanisch-technologischer Eigenschaften durch eine spezifische Wärmebehandlung möglich}

Der martensitaushärtende Hochleistungs-Warmarbeitsstahl Specialis® ist eine neu entwickelte Legierung für LPBF-Prozesse und exklusiv bei Rosswag erhältlich. Die mechanischen Eigenschaften können einfach durch gezielte Wärmebehandlungen oder Plasmanitrieren optimiert werden. Die Hauptvorteile des Specialis® im Vergleich zu anderen LPBF-prozessierbaren Werkzeugstählen sind die hohe Warmfestigkeit und die hohe Warmhärte. Weiterhin ist materialseitig eine geringe Wärmeausdehnung, eine hohe Korrosions- und Verschleißbeständigkeit sowie eine exzellente Polierbarkeit gegeben. Dies führt zu einer überlegenen Performance für Anwendungsfälle im Bereich funktionsoptimierter und thermisch belasteter Formen, Gesenke und Werkzeuge.

Zugfestigkeit R_m = 1145 ±11 MPa*
Streckgrenze R_p0,2 = 756 ±14 MPa*
Bruchdehnung A₅ = 13,7 ±0,7 %*

_{* Zustand: „As-built“
Optimierung mechanisch-technologischer Eigenschaften durch eine spezifische Wärmebehandlung möglich}

Der im Maschinen- und Anlagenbau weit verbreitete Vergütungsstahl 1.7225 besitzt eine hohe Zugfestigkeit und Zähigkeit, wodurch er häufig bei hochbeanspruchten Bauteilen verwendet wird. Durch nachgelagerte Wärmebehandlungsverfahren können die Eigenschaften des Werkstoffes an die auftretenden Belastungen sehr flexibel angepasst werden. Bei der additiven Fertigung sind durch die meist eingeschränkte Schweißbarkeit spezifische Legierungsmodifikationen und optimierte Prozessparameter für ein dichtes und belastbares Materialgefüge zu verwenden.

Zugfestigkeit R_m = 1420 ±20 MPa*
Streckgrenze R_p0,2 = 1280 ±20 MPa*
Bruchdehnung A₅ = 15 ±1%*

_{* Zustand: „As-built“
Optimierung mechanisch-technologischer Eigenschaften durch eine spezifische Wärmebehandlung möglich}

Die Chrom-Nickellegierung 1.3964 wird häufig für die optoelektronische Industrie oder für den maritimen Einsatz verwendet. Der hohe Legierungsgehalt des Werkstoffs resultiert in einer hohen Zugfestigkeit und Streckgrenze. Gleichzeitig ist der Werkstoff nicht magnetisierbar und mögliche Störströme können damit vermieden werden. Der Werkstoff überzeugt zudem durch die starke Korrosionsbeständigkeit. Die Schweißeignung und daher auch die Verarbeitung im LPBF-Verfahren ist durch den abgesenkten Kohlenstoffgehalt gut gegeben.

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Der austenitische-ferritische Duplex-Stahl 1.4462 mit den Hauptbestandteilen Chrom, Nickel und Molybdän ist besonders gegen Lochfraß- und Flächenkorrosion beständig. Durch seine sehr gute Korrosionsbeständigkeit wird er häufig im Energiemaschinenbau sowie bei On- und Off-Shore-Anwendungen eingesetzt. Weitere Einsatzbereiche sind in der Chemie- und Lebensmittelindustrie sowie dem Maschinenbau zu finden. Verglichen mit anderen austenitischen Edelstählen ist der Nickelgehalt beim 1.4462 signifikant reduziert.

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Der hochwarmfeste Stahl 1.4901 kann Temperaturen bis zu 650 °C ausgesetzt werden. Daher findet er unter anderem im Kraftwerksbau häufig Verwendung. Auch im Langzeiteinsatz in einer Umgebung von bis zu 500 °C bleiben die mechanischen Eigenschaften der Legierung stabil. Der Werkstoff wird beispielsweise für den Anlagen-, Druckbehälter- und Kraftwerksbau eingesetzt.

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Der Schnellarbeitsstahl 1.3343 besitzt hervorragende adhäsive und abrasive Verschleißeigenschaften. Gleichzeitig überzeugt die Legierung durch eine hohe Zähigkeit und Druckfestigkeit. Dadurch wird der Werkstoff vor allem im Werkzeugbau für sämtliche spanabhebende Werkzeuge als auch für Umformwerkzeuge verwendet. Dazu zählen Bohr- Fräs- und Sägewerkzeug sowie Kaltumformwerkzeuge, Schneidstempel, Matrizen und Kaltfließpressstempel. Zudem lässt sich der 1.3343 nach der additiven Fertigung durchhärten, nitrieren und beschichten.

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Der 1.4906 aus ist ein hochwarmfester Stahl. Die Höchsttemperatur für den Dauereinsatz liegt bei 600 °C. Darüber hinaus lässt sich der Werkstoff vergüten. Typische Produkte, welche mit diesem Werkstoff hergestellt werden, finden sich beispielsweise in Dampfturbinen.

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Die Eisenbasislegierung mit 36 % Nickel zeichnet sich durch einen sehr geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten bis 250 °C aus. Zudem besitzt der Werkstoff Invar 36^® eine gute Zähigkeit und Duktilität. Die niedrige thermische Ausdehnung führt zu vielfältigen Einsatzmöglichkeiten, beispielsweise bei Messinstrumenten oder in der optoelektronischen Industrie. Die Bauteilherstellung mittels additiver Fertigungsverfahren ermöglicht zusätzliche Mehrwerte durch Funktionsintegration.

Zugfestigkeit R_m = 485 ±20 MPa*
Streckgrenze R_p0,2 = 380 ±20 MPa*
Bruchdehnung A₅ = 33 ±5%*

^{* Zustand: „As-built“
Optimierung mechanisch-technologischer Eigenschaften durch eine spezifische Wärmebehandlung möglich}