Manche nennen diese Technologie 3D Druck

Additive Fertigung Metall

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Ausgehend von CAD-Daten entstehen durch das Laserschmelzen (SLM) in kürzester Zeit komplexe Bauteile und Formen aus einem pulverförmigen Ausgangsmaterial.

Die additiv gefertigten Metallbauteile sind ohne Einschränkungen einsetzbar. In ihren Materialeigenschaften stehen sie konventionell gefertigten Bauteilen, beispielsweise gegossenen Teilen, in Nichts nach. Durch die additive Fertigung ergeben sich vielmehr Vorteile wie vernachlässigbare Mikroporösität und Lunkerfreiheit.

Per Laserschmelzen gefertigte Bauteile können mit allen üblichen Verfahren mechanisch nachgearbeitet und geschweißt werden. Mittels einer Wärmebehandlung ist die gezielte Einstellung mechanischer Kennwerte möglich.

Das Laserschmelzen ermöglicht größere Spielräume bei der Gestaltung von Bauteilen, da Grenzen nicht durch erforderliche Werkzeuge definiert werden. Die werkzeuglose additive Fertigung eignet sich hervorragend zur Herstellung von Metallbauteilen mit einer komplexen Geometrie wie z. B. Werkzeugeinsätze aus Warmarbeitsstahl mit einer konturnahen Kühlung für Druck- und Spritzgießwerkzeuge oder Bauteile aus dem Bereich Motorsport.


Lieferzeit

ab 2 Arbeitstagen
(abhängig von der Bauteilgeometrie)

Stückzahl

Einzelteile bis
Kleinserien

Spezifikationen

17 Anlagen der Hersteller EOS,
SLM Solutions und TRUMPF,
max. Bauraum von
400 x 400 x 360 mm

Produktions­standorte

Headquarters Barleben (DE),
Kennesaw/Atlanta (USA)

Werkstoffe


Aluminium AlSi9Cu3

EIGENSCHAFTEN
Die Eigenschaften, die AlSi9Cu3 zu einem geeigneten und wirtschaftlichen Werkstoff machen, sind im Wesentlichen: geringe Dichte, hohe Wärmeleitfähigkeit, günstige Festigkeitseigenschaften bei guter chemischer Beständigkeit. Diese Eigenschaften sind auf die besondere chemische Zusammensetzung zurückzuführen.

Der hohe Kupfergehalt verleiht der Legierung eine gute Warmfestigkeit, wodurch die AlSi9Cu3 vorzugsweise im Motoren- und Getriebebau zum Einsatz kommt. Gegenüber der eutektischen Zusammensetzung wurde der Si-Gehalt etwas gesenkt, womit sich die Zerspanbarkeit verbessert.

Die Kombination von Si und Cu als Legierungszusatz führt zu einer hohen Festigkeit. Weiterhin bewirkt die geringe Menge an Mg in Beisein von Cu einen Festigkeitsanstieg und ermöglicht die Aushärtung dieser Legierung.

VERWENDUNG
Die Hauptanwendungsgebiete für diesen Legierungstyp liegen im Motoren- und Maschinenbau, z. B. im Bereich der Herstellung von Kurbel- und Getriebegehäusen, Motorenblöcken, Motorenteilen sowie Zylindern und Zylinderköpfen.


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut Prüfung bei erhöhter Temperatur 250°C
Zugfestigkeit (m) MPa 380 ± 40 160 ± 10
Streckgrenze (p 0,2%) MPa 200 ± 40 130 ± 10
Bruchdehnung A % 2,5 ± 1,0 28 ± 5
Elastizitätsmodul E GPa 62 ± 10 62 ± 10
Dichte g/cm³ ca. 2,7 ca. 2,7



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Aluminium AlSi7Mg



Aluminium AlSi10Mg

EIGENSCHAFTEN
Die Herstellung der Bauteile erfolgt mit dem Laserstrahlschmelzen. Die Bauteile weisen ein homogenes und nahezu porenfreies Gefüge auf. Das Material zeichnet sich durch eine sehr gute Festigkeit, hohe Härte und sehr gute dynamische Belastbarkeit aus. Aufgrund der hohen Abkühlraten während des Bauprozesses sind die mechanischen Eigenschaften der gefertigten Bauteile besser als bei der Herstellung mittels Gießverfahren.

VERWENDUNG
Der Werkstoff ist ideal für Anwendungen, die eine Kombination aus guten mechanischen Eigenschaften und niedrigem Gewicht erfordern. Die Bauteile können wärmebehandelt, mechanisch bearbeitet, draht- und senkerodiert, geschweißt, mikrogestrahlt, poliert und beschichtet werden.

WÄRMEBEHANDLUNG
Es ist möglich, die mechanischen Kennwerte der gefertigten Bauteile mit einer Wärmebehandlung nach dem T6 Zyklus zu modifizieren. Die Dehnung der Bauteile wird verbessert. Weiterhin werden die durch den Schichtaufbau anisotropen Eigenschaften reduziert.


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut wärmebehandelt T6
Zugfestigkeit MPa 410 ± 40 325 ± 20
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 240 ± 40 220 ± 20
Bruchdehnung % 5 ± 2 9 ± 2
E-Modul GPa 65 ± 5 65 ± 5
Härte (nach DIN EN ISO 6506-1) HBW 120 ± 5 -



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Aluminium - Scalmalloy® AlMgSc

EIGENSCHAFTEN
Scalmalloy® (AlMgSc) ist eine in der Luft- und Raumfahrt entwickelte Aluminium-Leichtbaulegierung. Durch den Zusatz von Magnesium, Scandium und Zirkonium weist diese Legierung erheblich verbesserte Festigkeitseigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Gusslegierungen auf.

VERWENDUNG
Diese Aluminiumlegierung eignet sich aufgrund der erzielbaren sehr hohen Festigkeiten und der geringen Dichte hervorragend für die folgenden Anwendungen:
- Motorsport
- Automobiltechnik
- High Performance Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt z. B. Luftfahrtfahrzeugkonstruktionen
- Spezialmaschinenbau

Die spezifische Festigkeit dieser Aluminiumlegierung, d.h. das Verhältnis von Festigkeit zu Dichte, ist mit Titan vergleichbar. Gleichzeitig wird eine sehr hohe Zähigkeit erreicht, die insbesondere vorteilhaft bei sicherheitskritischen Anwendungen ist. Eine beträchtlich höhere Festigkeit von Bauteilen wird durch eine Ausscheidungshärtung aus übersättigter Lösung durch Al3Sc(+Zr)-Phase erzielt. Im Vergleich zu laserstrahlgeschmolzenen und T6-wärmebehandelten Bauteilen aus der Aluminiumlegierung „AlSi10Mg“ vergrößert sich die Streckgrenze Rp0,2 um mehr als das Doppelte. Darüber hinaus weist die Legierung eine ausgezeichnete Schweißbarkeit und eine außergewöhnlich hohe Korrosionsbeständigkeit auf.


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wärmebehandelt
Zugfestigkeit MPa 495 ± 5
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 469 ± 10
Bruchdehnung % 13 ± 3
E-Modul GPa 70 ± 5
Härte HBW ca. 139
Dichte g/cm³ ca. 2,70



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Cobalt Chrom CoCr


EIGENSCHAFTEN
Bei der Kobalt-Chrom-Molybdänlegierung (CoCrMo) handelt es sich um eine Superlegierung für Hochtemperaturanwendungen. Sie verbindet extreme Hochtemperaturbeständigkeit mit hoher Korrosionsbeständigkeit.
Die CoCrMo-Superlegierung zeichnet sich aus durch sehr gute mechanische Eigenschaften, deren Stabilität auch bei hohen Temperaturen gewährleistet wird. Bauteile aus CoCrMo sind ideal für Anwendungen, die eine Kombination aus thermischer, mechanischer und korrosiver Beanspruchung unterliegen.
CoCrMo-Legierungen werden unter anderem für hochbelastete Bauteile, wie z. B. Bauteile für Flugzeugtriebwerke und Bauteile für den Motorenbau, verwendet. Durch die Wärmebehandlung „Lösungsglühen“ kann die Bruchdehnung erhöht werden.

VERWENDUNG
- Hochbelastete Bauteile z. B. Flugzeugtriebwerte und im Motorenbau
- Hochtemperaturanwendungen [500°C-1000°C] im Maschinenbau z. B. Turbinen
- Funktionsprotoyen


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut lösungsgeglüht
Zugfestigkeit MPa 1100 ± 100 1100 ± 100
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 660 ± 50 600 ± 50
Bruchdehnung A % 9 ± 3 35 ± 10
E-Modul GPa 205 ± 80 220 ± 50
Härte HBW 31 26
Dichte g/cm3 ca. 8,3 ca. 8,3



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Edelstahl 1.4404


EIGENSCHAFTEN
Der Werkstoff 1.4404 (316L), auch bekannt als V4A, gehört zur Gruppe der rostfreien Edelstähle. Es handelt sich um einen austenitischen, korrosionsbeständigen Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl.
Das Molybdän verleiht dem Werkstoff eine deutlich bessere Korrosionsbeständigkeit als die molybdänfreien Chrom-Nickel-Stähle. Der sehr geringe Kohlenstoffgehalt verbessert zusätzlich die Beständigkeit gegen interkristalline Korrosion und die Schweißbarkeit. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen ist normalerweise nicht erforderlich.
Insbesondere ist der Werkstoff 1.4404 (316L) weniger anfällig gegen Lochfraß- und Spaltkorrosion in chloridhaltigen Lösungen. Eine nachträgliche Bearbeitung von Bauteilen aus der pulverförmigen Legierung 1.4404 oder das Polieren sind möglich.

VERWENDUNG
- Automobilindustrie und Schiffbauwesen z. B. Schweißkomponenten
- Luft- und Raumfahrt z. B. Befestigungskomponenten
- Ausstattungen Lebensmittelindustrie z. B. korrosionsresistente Rohre & Behälter
- Chemische-pharmazeutische Industrie
- Öl- und Gasindustrie


Mechanische und physikalische Eigenschaften
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut
Zugfestigkeit MPa 630 ± 20
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 505 ± 20
Bruchdehnung % 40 ± 2
Elastizitätsmodul GPa 170 ± 20
Härte HRC ca. 16
Dichte g/cm³ ca. 7,9



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Edelstahl 1.4542

EIGENSCHAFTEN
Bei diesem Material handelt es sich um einen rostfreien Edelstahl. Die Verarbeitung erfolgt mittels Laserstrahlschmelzens. Der Werkstoff besitzt eine hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit und gute Duktilität. Die gefertigten Bauteile können mechanisch bearbeitet, geschweißt, poliert und beschichtet werden.

VERWENDUNG
Der Werkstoff kann insbesondere bei Funktionsteilen, Kleinserien, Prototypen und Unikaten Anwendung finden, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften erfordern.


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut wärmebehandelt
Zugfestigkeit MPa 930 ± 50 1040 ± 60
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 450 ± 50 430 ± 20
Reißdehnung % 20 ± 5 15
E-Modul GPa 170 ± 30 170 ± 30
Härte (nach DIN EN ISO 6508-1) HRC 17



Thermische Eigenschaften
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut wärmebehandelt
Wärmeleitfähigkeit W/m°C 13
Max. Betriebstemperatur °C 550 550




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Edelstahl 1.4859


EIGENSCHAFTEN
1.4859 ist eine hitze- und korrosionsbeständige Stahllegierung, welche zu den Hochtemperaturwerkstoffen auf Eisenbasis zählt. Dementsprechend ist der Werkstoff ideal für Hochtemperaturanwendungen qualifiziert. Die Legierung weist einen niedrigen Kohlenstoffgehalt auf und besteht im Wesentlichen aus einer austenitischen Eisen-Chrom-Nickel-Matrix. 1.4859 ist für die allgemeine Verwendung oberhalb von 600°C geeignet. Die höchst in Betracht kommende Anwendungstemperatur in der Luft liegt bei ca. 1050°C.

Die chemische Zusammensetzung wurde ausgelegt, um langzeitig ausreichende mechanische Eigenschaften und Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit auszuweisen. Die Legierung zeichnet sich durch mikrostrukturelle Stabilität, hohe Warmfestigkeit und geringe Versprödungsneigung aus.

VERWENDUNG
- Erdöl- und Erdgasanlagen mit hoher Temperaturbelastung
- Maschinenbau (Hochtemperaturanwendungen mit Zähigkeitsanfordergen)
- Energietechnik, unter anderem Industrieöfen und Hochtemperatur-Reaktorbau
- Chemische Industrie


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut
Zugfestigkeit MPa 720 ± 50
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 510 ± 50
Bruchdehnung A % 34 ± 5
E-Modul GPa 160 ± 30
Härte HRC 19




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Inconel IN625

Inconel IN718

EIGENSCHAFTEN
Die Legierung NiCr19NbMo (Inconel 718) zeichnet sich durch sehr gute Zug-, Dauer-, Kriech- und Bruchfestigkeit bei Temperaturen bis zu 700 °C aus. Sie ist korrosionsbeständig und gut schweißbar. Die Verarbeitung erfolgt mittels Laserstrahlschmelzen. Eine Wärmebehandlung des Materials kann durchgeführt werden.

VERWENDUNG
Der Werkstoff ist insbesondere ideal für Hochtemperaturanwendungen. Eingesetzt wird er beispielsweise für Gasturbinen, in der Luft- und Raumfahrt, für Pumpen und in der Mess-, Energie- und Prozesstechnik.


Mechanische Kennwerte und thermische Eigenschaften
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut wärmebehandelt
Zugfestigkeit MPa 1020 ± 50 1320 ± 100
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 707 ± 50 1092 ± 100
Reißdehnung % 29 ± 5 15 ± 3
E-Modul GPa 160 ± 20
Härte (nach DIN EN ISO 6508-1) HRC 30 47
Max. Betriebstemperatur °C 650 650




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Kupferlegierung CuNi2SiCr

EIGENSCHAFTEN
CuNi2SiCr ist eine thermisch aushärtbare Kupferlegierung.

Typisch für CuNi2SiCr ist die günstige Kombination aus guter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit bei gleichzeitig hoher Festigkeit, auch bei erhöhten Temperaturen. Die Kupferlegierung weist eine besondere Korrosionsbeständigkeit auf und ist sehr gut für Verschleiß- und Gleitanwendungen geeignet. Weiterhin erfüllt sie den Anspruch an einen stromführenden Kontaktwerkstoff in der Elektrotechnik und für Elektroden beim Schweißen.

Im Werkzeugbau wird die CuNi2SiCr aufgrund ihrer hohen Härte und großen Verschleißbeständigkeit verwendet. Weiterhin kommt die Legierung in thermisch hoch beanspruchten elektromechanischen Bauelementen zum Einsatz sowie wenn der Einsatz von berylliumfreien Kupferlegierungen gefordert ist.

VERWENDUNG
Einsatzgebiete des Werkstoffs sind z. B. Kühleinsätze für Werkzeuge, elektromechanische Bauelemente, Formeneinsätze und Formkerne in Kunststoff- und Druckgussformen, Armaturen, Beschläge sowie Befestigungselemente für hohe Beanspruchungen.


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut Ausscheidungs-
gehärtet
Zugfestigkeit MPa 251 ± 10 595 ± 10
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 192 ± 10 508 ± 10
Bruchdehnung % 34 ± 5 15 ± 5
E-Modul GPa 89 ± 5 97 ± 5




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Titan TiAl6V4

EIGENSCHAFTEN
Die Legierung erzielt ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und besitzt eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Sie hat ein niedriges spezifisches Gewicht und ist biokompatibel. Die Verarbeitung erfolgt mittels Laserstrahlschmelzen. Es kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden.

VERWENDUNG
Typisches Einsatzgebiet ist die anspruchsvolle industrielle Anwendung. Insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, im Motorsport, bei medizinischen Anwendungen, im Designbereich und für maritime Anwendungen findet dieser Werkstoff Verwendung.


Mechanische Kennwerte und thermische Eigenschaften
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut wärmebehandelt
Zugfestigkeit MPa 1215 ± 40 995 ± 20
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 1065 ± 40 930 ± 20
Reißdehnung % 10 ± 3 14 ± 1
E-Modul GPa 110 ± 5 115 ± 10
Charpy-Kerbschlagzähigkeit J 45 ± 10 11 ± 4
Härte (nach DIN EN ISO 6508-1) HV5 320 320
Max. Betriebstemperatur °C 350 350




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Werkzeugstahl 1.2709

EIGENSCHAFTEN
Bei diesem Material handelt es sich um einen martensitaushärtenden Werkzeugstahl. Die Verarbeitung erfolgt mittels Laserstrahlschmelzen. Dieses Material zeichnet sich durch sehr gute mechanische Eigenschaften aus. Des Weiteren ist es möglich, durch eine Wärmebehandlung eine sehr gute Festigkeit und Härte einzustellen.

VERWENDUNG
Ein Anwendungsgebiet des Materials ist die Fertigung von Werkzeugelementen, wie Kerne und Einsätze für Druck- und Spritzgießwerkzeuge. Weiterhin können Funktionsteile für Kleinserien, Prototypen und Unikate gefertigt werden, die besonders hohe Festigkeiten erfordern.


Mechanische Kennwerte
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut nachgehärtet
Zugfestigkeit MPa 1100 ± 100 1950 ± 100
Streckgrenze (Rp 0,2%) MPa 1000 ± 100 1900 ± 100
Reißdehnung % 8 ± 3 2 ± 1
E-Modul GPa 180 ± 20 180 ± 20
Charpy-Kerbschlagzähigkeit J 45 ± 10 11 ± 4
Härte (nach DIN EN ISO 6508-1) HRC 33 - 37 50 - 54




Thermische Eigenschaften
Materialeigenschaft Einheit wie gebaut nachgehärtet
Wärmeleitfähigkeit W/m°C 15 ± 0,8 20 ± 1
Spezifische Wärmekapazität J/kg °C 450 ± 20 450 ± 20
Max. Betriebstemperatur °C 400 400




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Datenblatt (39.32 KB)


Fertigungsbeispiele

Bezeichnung: Musterteile
Material: Edelstahl 1.4542
Menge: 1
Herstellungszeit: 2 Arbeitstage
Lasersintern Beispiel 1
Bezeichnung: Funktionsbauteile Blechhalter
Material: Warmarbeitsstahl 1.2709
Menge: 2 Stück
Herstellungszeit: 2 Arbeitstage
Ariane


Fertigungsbeispiele

Bezeichnung: Ölfilterkonsole
Material: AlSi10Mg
Herstellungszeit: 2 Arbeitstage
Einsatzgebiet: Fahrzeug, Montage des Ölfilters
Oelfilterkonsole
Bezeichnung: Ventilbauteil
Material: AlSi10Mg
Herstellungszeit: 3-4 Arbeitstage
Einsatzgebiet: Ariane Trägerrakete von Astrium
Ariane (Bildrechte: Airbus Defence & Space)