Wichtige Eckpunkte zur additiven Fertigung von Aluminium, Edelstahl und mehr

Wann lohnt sich Metall 3D-Druck?

Die additive Fertigung bietet auch im Bereich von Metallen eine wirtschaftliche Ergänzung zu den herkömmlichen Methoden wie Drehen und Fräsen. Da der Metall-3D-Druck eine andere Kostenstruktur aufweist als die herkömmliche Fertigung, gilt es einiges zu beachten, um die Technologie gewinnbringend einzusetzen.

^{Dieser Blog-Beitrag wurde aktualisiert am: 27.01.2023}

Geeignete Anwendungen

Wann lohnt sich Metall 3D-Druck gegenüber Drehen/Fräsen?

Metall 3D-Druck eignet sich für verschiedene Anwendungen:

Wenn eine Leichtbauweise erforderlich ist, das heißt, wenn durch die Einschränkungen beim Drehen und Fräsen keine Gewichtsreduktion mehr möglich ist. Bauteile mit komplexen Geometrien können mit 3D-Druck stark optimiert werden. So entstehen völlig neue, Topologie optimierte Formen mit Lattice-Strukturen oder Rundungen. Die Metallteile ebenso stabil wie die herkömmlich gefertigten Teile, aber um einiges leichter. Zum Einsatz kommen Leichtbauteile in Fahrzeugen und der Luft- und Raumfahrt, wo geringeres Gewicht und somit eine Treibstoffreduktion eine große Rolle spielt.

Ein weiteres Einsatzgebiet sind Kühlkörper. Mit 3D-Druck lassen sich dünne und komplexe Kühlstrukturen optimal Platzieren und dem Bauteil entsprechend formen.

Für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie, wo oft kleine Mengen von spezifisch angepassten Teilen benötigt werden, um Lebensmittel der Form entsprechend zu verarbeiten. Die Teile sind in kleinen Serien günstiger als Spritzguss-Bauteile in Kunststoff, da teure Formen wegfallen. Durch die Verwendung von Metallen wie Edelstahl ist die Biokompatibilität zudem sichergestellt.

In der industriellen Automatisierung bei Greifern für Roboter oder Halter und Ähnlichem. Nebst der optimierteren Form kann beim Einsatz von Aluminium massiv Gewicht eingespart werden.

Im Allgemeinen spielt auch die Herstellzeit eine Rolle. Ein Bauteil aus dem 3D-Drucker ist innert kurzer Zeit produziert (wenn die Druckdatei vorhanden ist) und entsprechend rasch verfügbar. So können Teile auch On Demand bestellt werden, oder laufend konstruktive Änderungen vorgenommen und die Teile nachbestellt werden.

Noch unsicher, was Ihr Anwendungsfall ist? Lassen Sie sich Beraten, hier finden Sie die Kontaktdaten unserer Partner: Jetzt beraten lassen

Was kostet Metall 3D-Druck?

Wahrscheinlich hätten Sie gerne eine konkrete Antwort, was das denn nun kostet. Diese lässt sich leider nicht pauschal beantworten, da zu viele Faktoren mit hineinspielen bei der additiven Fertigung von Aluminium und anderen Metallen.

Die folgenden Punkte sind relevant: Wenn ein herkömmliches Metall-Bauteil 1:1 im 3D-Druck hergestellt wird, sind die Kosten meist um ein Vielfaches teurer. Dies liegt einerseits daran, dass die Metall-3D-Drucker sehr teuer sind in der Anschaffung und das Ausgangsmaterial, das Pulver, ebenso. Zudem ist bei der Verarbeitung ein aufwändiger Prozess erforderlich. Es spielt auch eine Rolle, wieviel Platz ein Bauteil in einem Bauraum des Druckers in Anspruch nimmt, z.B. für Wabenstrukturen.

Sobald die Teile durch die Freiheiten in der additiven Fertigung optimaler konstruiert werden können im Hinblick auf deren Anwendung, lohnt sich die additive Technologie. Ebenso, wenn Teile in kleinen Stückzahlen produziert werden sollen, oder anderweitig nicht hergestellt werden können.

Falls Sie Ihr Projekt prüfen möchten, sprechen Sie mit unseren Fachleuten. Gerne evaluieren wir gemeinsam mit Ihnen die Anwendung.

Kosten prüfen: registrieren Sie sich auf einem Store und laden Sie Ihre 3D-Druckdatei hoch. Sie erfahren sofort, wieviel das Bauteil kostet: Jetzt Kosten prüfen / Zur Auswahl stehen die Technologien SLM oder FDM, FDM ist in den meisten Fällen preiswerter.

Gibt es Alternativen zu den Metallen aus dem 3D-Druck?

Es gibt Kunststoffe, die sich in der Praxis bewährt haben. Dies sind u.a. Verbundwerkstoffe, die mit Kohlefasern verstärkt sind und dadurch hohen Belastungen standhalten. Die Werkstoffe sind bekannt aus Anwendungen in der Luftfahrt oder im Motorsport. Sie können geeignete Anwendungen anhand der Eigenschaften identifizieren:

Hohe Belastung
Steifigkeit
Wärmeformbeständigkeit
Spezielle Eigenschaften wie schwer entflammbar oder chemikalienbeständig

Falls dies Zutrifft, sind diese Materialien eine echte Alternative zu Metallen und zu prüfen:

Onyx kohlefaserverstärkt (Technologie FDM)
Onyx FR flammhemmend (Technologie FDM)
DuraForm® HST faserverstärkt (Technologie SLS)

Metalle aus dem 3D-Druck und deren technischen Eigenschaften

Bei Jellypipe sind zurzeit folgende Metalle erhältlich:

Aluminium
Edelstahl
Korrosionsbeständiger Werkzeugstahl (Corrax)
Martensischer Nickelstahl
Inconel (Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung)
Kupfer
Titan

^{Bitte beachten Sie, dass sich die Werte in den Tabellen aufs unverarbeitete Material beziehen. Falls bei einem Material in der Praxis an die Grenzen der angegeben Werte gegangen wird, sollte das Bauteil an sich getestet werden. Für Fragen können Sie uns jederzeit gerne kontaktieren.}

Tabelle Teil I/II

	Aluminium (AlSi10Mg)	Inconel 625 (IN625)	Inconel 718 (IN618)	Kupfer (CuCr1Zr)	Titan (TiAI6V4)
Technologie	SLM	SLM	SLM	SLM	SLM
Dichte [g/cm3]	2.3	8.44	8.2	8.9	4.5
Zugfestigkeit [MPa]	250	938	1350	340	900
E-Modul [Gpa]	70	170	180	110	110
Dehnung bis Bruch [%]	1	30	17	25	10
Eigenschaften	Hohe Festigkeit und dynamische Belastbarkeit, geringes Gewicht,	Hohe Festigkeit, hohe Wärmebeständigkeit, hohe Korrosions-beständigkeit und hohe Oxidationsbeständigkeit	Hohe Festigkeit, hohe Wärmebeständigkeit (700°), hohe Korrosions-beständigkeit und hohe Oxidationsbeständigkeit	Hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit und gute Nachbearbeitungs-möglichkeiten.	Titanlegierung mit hoher Festigkeit. Korrosionsbe-ständig, geringes Gewicht.

Tabelle Teil II/II

	Edelstahl 1.4404	Edelstahl 1.4542	Korrosionsbeständiger Werkzeugstahl(Corrax)	Martensischer Nickelstahl 1.2709
Technologie	SLM	SLM	SLM	SLM
Dichte [g/cm3]	7.9	7.8	7.7	8
Zugfestigkeit [MPa]	510	900	1100	1050
E-Modul [Gpa]	180	140	170	160
Dehnung bis Bruch [%]	45	25		11
Zertifizierungen			Lebensmittel
Eigenschaften	Gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Leitfähigkeit	Hohe Korrosionsbeständigkeit, sterilisierbar, hohe Festigkeit, hohe Duktilität	Hohe Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, Lebensmittelzertifiziert, gute Nachbearbeitungs-möglichkeiten	Hervorragende Zugfestigkeit & Zähigkeit, Besonders verzugsarm

Diese Materialübersicht können Sie herunterladen

Wie große Teile lassen sich Drucken?

Die Bauräume der Drucker im SLM weisen einen Bauraum von 300 x 300 x 250 mm auf. Falls Sie größere Teile benötigen, erstellen Sie bitte eine individuelle Anfrage auf der Plattform. Die minimale Wandstärke der Bauteile muss bei beiden additiven Fertigungstechnologien mindestens 1 mm betragen.