Vier Legierungen tauchen am häufigsten im Portfolio der Hersteller von Metall-AM-Anlagen auf: der nichtrostende Stahl 316L, der ausscheidungshärtende Stahl 17-4PH, die Titanlegierung Ti-6Al-4V und der Maraging-Stahl 18Ni300, auch als MS1 bekannt. Jede steht für einen anderen Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität.
Zahlen aus Datenblättern verschiedener Hersteller lassen sich nicht direkt vergleichen, weil sich Probenorientierung, Wärmebehandlung und Prüfnorm unterscheiden. Deshalb habe ich nur verglichen, was vergleichbar ist, und unabhängigen Prüfungen das größte Gewicht gegeben.
Der Wärmebehandlungszustand verändert das Ergebnis stärker als die Wahl des Herstellers. Bei 18Ni300 steigt die Zugfestigkeit durch das Auslagern um etwa 70 Prozent. Bei Ti-6Al-4V senkt HIP die Festigkeit, erhöht aber die Bruchdehnung deutlich.
Keine Zahl in diesem Artikel ist ein Auslegungskennwert. Der Artikel soll Ihnen helfen zu wissen, welche Fragen Sie Ihrem Lieferanten stellen sollten.
Warum diese vier Legierungen
Diese vier Legierungen sind am besten erforscht, haben die meisten industriellen Referenzen und decken vier unterschiedliche Verhaltensprofile ab. 316L ist weich und duktil, 17-4PH mittelfest und korrosionsbeständig, Ti-6Al-4V leicht und fest, und 18Ni300 nach dem Auslagern extrem fest. Wer diese vier versteht, versteht die Bandbreite dessen, was die metallische additive Fertigung heute bietet.
Trotzdem bietet keine davon wirklich jeder Hersteller an. Fast alle bieten 316L und Ti-6Al-4V an, während 17-4PH und 18Ni300 bei einigen Herstellern nicht zu den hervorgehobenen Werkstoffen gehören.
Wie die Tabellen zu lesen sind
Zugfestigkeit ist die höchste Spannung, die eine Probe aushält, bevor sie bricht. Streckgrenze ist die Spannung, ab der die Verformung bleibend wird. Bruchdehnung zeigt, wie stark sich eine Probe vor dem Bruch dehnt, und ist ein Maß für die Duktilität.
- As-built ist der Zustand direkt nach dem Druck, ohne Wärmebehandlung.
- Spannungsarmglühen baut Eigenspannungen bei moderater Temperatur ab.
- Geglüht bedeutet erwärmt, um das Gefüge zu homogenisieren.
- Lösungsgeglüht bedeutet bei hoher Temperatur geglüht, um die Legierungselemente in Lösung zu bringen.
- Auslagern ist die Behandlung, durch die 17-4PH und 18Ni300 ihre volle Festigkeit erreichen.
- HIP, heißisostatisches Pressen, wirkt gleichzeitig mit hoher Temperatur und Gasdruck, schließt innere Poren und macht die Eigenschaften in allen Richtungen gleich.
H und XY bezeichnen horizontal gedruckte Proben, V und Z vertikal gedruckte. Im Metalldruck haben vertikale Proben meist eine geringere Festigkeit, weil die Last quer zu den Schichten wirkt.
Warum es keine einzelne offizielle Zahl gibt
ASTM F3122, der Leitfaden zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften metallischer AM-Werkstoffe, nennt, was Unterschiede in den Ergebnissen verursacht: Anisotropie, Werkstoffvorbereitung, Porosität, Probenvorbereitung, Umgebung und Prüfgeschwindigkeit. Die Norm verlangt, diese Faktoren zu dokumentieren, nicht die Zahlen künstlich anzugleichen. ISO/ASTM 52921 löst nur die Terminologie, sie definiert genau, was die Orientierungsbezeichnungen bedeuten, damit die Hersteller wenigstens sprachlich vergleichbar sind.
Die Luftfahrtindustrie verwendet statistische Kennwerte nach der MMPDS-Methodik. Der B-Basis-Wert ist der Wert, den 90 Prozent des Werkstoffs überschreiten, der A-Basis-Wert der Wert, den 99 Prozent überschreiten, beide mit 95 Prozent Konfidenz. Dafür braucht man Hunderte von Einzelmesswerten, nicht einen Mittelwert mit Streuung aus einem Datenblatt. Am nächsten an eine echte Normalisierung kommt das Programm NIST AM-Bench, in dem dieselben Proben auf mehreren Anlagen nach demselben Protokoll geprüft werden.
In dieser Übersicht habe ich deshalb getan, was realistisch möglich ist. Ich vergleiche nur denselben Zustand und dieselbe Orientierung, alles andere kennzeichne ich als Kontext, und unabhängige Prüfungen hebe ich als stärksten Beleg hervor. Hersteller, die eine Legierung anbieten, aber keine Zahlen veröffentlichen, oder deren Zahlen ich in öffentlichen Quellen nicht gefunden habe, sind unter der jeweiligen Tabelle aufgeführt.
Transparenz. 3D Republika, ein Unternehmen, an dem ich beteiligt bin, ist in unserer Region Distributor für Anlagen von BLT und Meltio. Ich bin nicht am Anlagenvertrieb beteiligt, habe dadurch aber Zugang zur vollständigen Dokumentation dieser beiden Hersteller. Genau deshalb habe ich sie in dieser Übersicht mit unabhängigen Quellen abgeglichen. Derselbe Platz in den Tabellen steht jedem anderen Hersteller und jeder anderen Vertretung offen, mehr dazu am Ende des Artikels.
Zugfestigkeit gegenüber Bruchdehnung
316L, nichtrostender Stahl für Korrosionsbeständigkeit und Duktilität
316L ist von Natur aus sehr duktil, auch in der additiven Fertigung. Bei horizontalen Proben im As-built-Zustand liegt die Bruchdehnung meist zwischen 35 und 45 Prozent, bei vertikalen Proben und nach einer Wärmebehandlung sogar darüber. Werte deutlich unter 30 Prozent deuten darauf hin, dass mit dem Prozess etwas nicht stimmt, zum Beispiel Porosität, nicht mit dem Werkstoff.
316L, Zugfestigkeit nach Quelle
| Hersteller oder Quelle | Zustand | Orientierung | Zugfestigkeit (MPa) | Streckgrenze (MPa) | Bruchdehnung (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| EOS (M280/M290) | As-built | XY / Z | 640±50 / 540±55 | 530±60 / 470±90 | 40±15 / 50±20 |
| Nikon SLM Solutions (50 µm Schicht) | As-built | H / V | 675 / 605 | 560 / 500 | 37 / 45 |
| Nikon SLM Solutions (30 µm Schicht) | As-built | H / V | 670 / 605 | 570 / 520 | 41 / 45 |
| Colibrium Additive (M Line, 400 W, 50 µm) | As-built | H / V | 710 / 655 | 605 / 545 | 37,5 / 44,5 |
| Colibrium Additive | Spannungsarmgeglüht (899°C/1h) | H / V | 675 / 625 | 440 / 415 | 43,5 / 51,5 |
| Colibrium Additive | Lösungsgeglüht (1066°C/1h) | H / V | 645 / 605 | 385 / 375 | 48,5 / 57,5 |
| Farsoon, Mindestwerte | As-built / wärmebehandelt | nicht angegeben | ≥650 / ≥600 | ≥550 / ≥400 | ≥35 / ≥40 |
| Xact Metal (XM200G) | As-built | XY / Z | 617 / 572 | 465 / 438 | 43 / 48 |
| BLT (A-Serie), Datenblatt | As-built | H / V | 690±20 / 570±20 | 550±20 / 460±20 | 45±5 / 65±5 |
| BLT (A-Serie), Datenblatt | Wärmebehandelt (1050°C/2h, Ar) | H / V | 640±20 / 560±20 | 380±20 / 340±20 | 50±5 / 75±5 |
| Institut Milanović, unabhängige Prüfung von BLT-Proben | Wärmebehandelt | V | 555 | 356 | 78,62 |
| Meltio (DED, Draht) | As-built | XZ | 655±11 | 347±28 | 41±4 |
| Meltio (DED, Draht) | Wärmebehandelt | XZ | 547±8 | 253±17 | 62±2 |
| Optomec (LENS, DED) | As-built | nicht angegeben | 799 | 500 | 50 |
| Wissenschaftliche Studie, 2024, Proben 1,5 und 4 mm | As-built | 606 bis 620 | 538 bis 551 | 70 bis 74 | |
| Wissenschaftliche Studie, Parameteroptimierung, 2024 | As-built | 763 | |||
| Wissenschaftliche Studie, 2025 | As-built | 728 | 590 | 56 | |
| Wissenschaftliche Studie zu HIP | As-built, vor HIP | 650 | 570 | 30 bis 34 | |
| Dieselbe Studie | HIP | 290 bis 325 | 47,8 bis 48,5 |
Renishaw, 3D Systems und TRUMPF haben Datenblätter für 316L, die Zahlen habe ich in öffentlich zugänglichen Quellen aber nicht gefunden. One Click Metal bietet 316L ohne veröffentlichte Zahlen an. Für HBD, SISMA, Eplus3D, InssTek und DMG Mori gibt es keine öffentlichen Zugversuchsdaten.
Das BLT-Datenblatt und die unabhängige Prüfung durch das Institut Milanović stimmen innerhalb der zu erwartenden Streuung überein. Das Institut hat bewusst vertikale Proben geprüft, also die ungünstigste Orientierung. Dass es für denselben Werkstoff auf derselben Anlage sowohl einen angegebenen als auch einen extern geprüften Wert gibt, ist in dieser Branche selten.
Eine unabhängige wissenschaftliche Studie nennt bereits im As-built-Zustand 70 bis 74 Prozent Bruchdehnung, nahe am BLT-Wert nach der Wärmebehandlung. Das bestätigt, dass 316L aus der Pulverbettfusion schon vor jeder Behandlung von Natur aus duktil ist.
Die HIP-Studie zeigt ein Muster, das wir auch bei Ti-6Al-4V sehen werden. HIP erhöht die Bruchdehnung auf fast 48 Prozent, die Streckgrenze fällt jedoch von 570 auf etwa 300 MPa. Derselbe Kompromiss zwischen Festigkeit und Duktilität, nur in einer anderen Legierung.
Anwendungsbeispiel. Ein Wärmetauscher mit innenliegenden, konturnahen Kanälen. Die Kanalgeometrie lässt sich mit konventioneller Zerspanung nicht herstellen, und die Korrosionsbeständigkeit im Kontakt mit dem Kühlmittel rechtfertigt die Wahl von 316L.
17-4PH, Festigkeit nach dem Auslagern
Bei 17-4PH ist der Unterschied zwischen dem As-built- und dem ausgelagerten Zustand nicht kosmetisch. Das Auslagern erhöht die Zugfestigkeit von etwa 1.050 auf etwa 1.365 MPa. Für ein Bauteil wie ein Laufrad in der Öl- und Gasindustrie ist das der Unterschied zwischen einem Halbzeug und einem Bauteil, das in Betrieb gehen kann.
17-4PH, Zugfestigkeit nach Quelle
| Hersteller oder Quelle | Zustand | Orientierung | Zugfestigkeit (MPa) | Streckgrenze (MPa) | Bruchdehnung (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| EOS (M300-4) | As-built | V / H | 1052 / 1015 | 947 / 941 | 15,7 / 16,8 |
| EOS (M300-4) | Wärmebehandelt (Lösungsglühen und Auslagern) | V / H | 1371 / 1349 | 1240 / 1207 | 10,5 / 10,7 |
| EOS IndustryLine (M290) | Vakuumausgelagert, 460°C | XY, kombiniert | 1358 | 1262 | 13,8 |
| Meltio (DED, Draht) | As-built | XZ | 1017±15 | 815±17 | 14 |
| Meltio (DED, Draht) | Wärmebehandelt | XZ | 1391±7 | 1243±8 | 10±3 |
| Wissenschaftliche Studie, Dual-Laser-Scanning, 2024 | As-built, wiederholte Bahn | 1222,8±30,5 | 955,2±26,8 | 12,02 | |
| Dieselbe Studie | As-built, senkrechte Bahn | 1193,4±18,2 | 722,9±21,9 | ||
| Wissenschaftliche Studie, Parameteroptimierung, 2025 | Auslagern 550°C/240 min | 1013 |
Colibrium Additive und Xact Metal haben Datenblätter für 17-4PH, die Zahlen habe ich in öffentlich zugänglichen Quellen aber nicht gefunden. 3D Systems, TRUMPF und One Click Metal unterstützen 17-4PH ohne veröffentlichte Zahlen. Bei Nikon SLM, Renishaw, Velo3D und AddUp gehört 17-4PH nicht zu den hervorgehobenen Werkstoffen. Für BLT, HBD, SISMA, Farsoon, Eplus3D, InssTek, Optomec und DMG Mori gibt es keine öffentlichen Daten.
Die Fachliteratur zeigt, dass das Gefüge von 17-4PH im gedruckten Zustand je nach Chrom-Nickel-Verhältnis im Pulver fast vollständig martensitisch oder ferritisch sein kann. Das erklärt einen Teil der Unterschiede zwischen den Herstellern und zeigt, dass es nicht nur eine Frage der Anlagenparameter ist, sondern auch der Pulverchemie. Eine Studie aus dem Jahr 2024 berichtet nach identischer Wärmebehandlung von einer um etwa 15 Prozent höheren Zugfestigkeit als bei gewalztem Material.
Bei einem rotierenden Bauteil unter Last bestimmt häufiger die Dauerfestigkeit die Auslegung als die statische Zugfestigkeit. Keine kommerzielle Quelle in dieser Übersicht veröffentlicht Wöhlerkurven für 17-4PH. Wenn das für Sie wichtig ist, fragen Sie Ihren Lieferanten danach oder planen Sie eigene Prüfungen ein.
Ti-6Al-4V, leicht und fest, mit einem ernsten Vorbehalt
Bei einem Bauteil wie einer Sekundärhalterung in einer Flugzeugstruktur sagt Ihnen die Zahl im Datenblatt, ob der Werkstoff Potenzial für diese Anwendung hat, nicht, ob er dafür qualifiziert ist. Die Luftfahrtindustrie legt nicht auf typische Werte aus, sondern auf A-Basis- oder B-Basis-Werte, die aus Hunderten von Proben abgeleitet werden.
Ti-6Al-4V, Zugfestigkeit nach Quelle
| Hersteller oder Quelle | Zustand | Orientierung | Zugfestigkeit (MPa) | Streckgrenze (MPa) | Bruchdehnung (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| EOS (Ti64ELI) | As-built | XY / Z | 1260±40 / 1250±50 | 1125±65 / 1130±75 | 7 / 9 |
| EOS (M290) | Geglüht 800°C/2h, Ar | H / V | 1055 / 1075 | 945 / 965 | 13 / 14 |
| EOS (M300-4) | Wärmebehandelt | H / V | 1125 / 1120 | 1017 / 1032 | 12,7 / 14,6 |
| Renishaw (60 µm Schicht, Gr23) | Geglüht 800°C/4h | XY / Z | 1033 / 1065 | 938 / 956 | 16 / 18 |
| Renishaw (30 µm Schicht, Gr23) | Geglüht | XY / Z | 1054 / 1018 | 990 / 908 | 17 / 20 |
| Velo3D (Sapphire) und AddUp (FormUp), ELI, identische veröffentlichte Daten | As-built | XY / Z | 1265±7 / 1252±6 | 1104±7 / 1126±8 | 11 / 10 |
| Velo3D und AddUp | Spannungsarmgeglüht | XY / Z | 1080±12 / 1086±6 | 991±9 / 1003±7 | 12 / 14 |
| Velo3D | HIP (899°C) | XY / Z | 911±5 / 911±5 | 816 / 812 | 19 / 19 |
| Eplus3D, Zustand nicht angegeben | Typische Werte | XY / Z | 1200±50 / 1180±50 | 1100±50 / 1080±50 | 10±2 |
| Additive Industries (MetalFab) | As-built / wärmebehandelt | XY und XZ | 1230 / 1020 | ||
| Meltio (DED, Draht) | Ausgelagert | XZ | 1208±49 | 980±2 | 10±5 |
| Optomec (LENS, DED) | As-built | nicht angegeben | 1077 | 973 | 11 |
| Wissenschaftliche Studie, ELI, 2021 | Spannungsarmgeglüht 670°C/5h | 1190 | 1141 | 6,9 | |
| Dieselbe Studie | HIP 920°C/2h/100 MPa | 1003 | 928 | 16,1 | |
| Wissenschaftliche Studie, HIP, Mittelwert aus drei Behandlungen | HIP | 1080 bis 1220 | 1030 bis 1190 | 8,7 bis 16,7 | |
| Übersichtsartikel, 2025 | As-built | 1148 bis 1257 | 1066 bis 1150 | 10,9 bis 11,1 | |
| Wissenschaftliche Studie, EOS M290 | As-built, horizontal | 1261 | 10,2 |
Nikon SLM Solutions, 3D Systems, Colibrium Additive und Farsoon haben Datenblätter für Ti-6Al-4V, die Zahlen habe ich in öffentlich zugänglichen Quellen aber nicht gefunden. Für BLT, HBD, SISMA, One Click Metal, InssTek und DMG Mori gibt es keine öffentlichen Daten.
Der wichtigste Befund für diese Legierung ist HIP als dritter Zustand. In einer Studie aus dem Jahr 2021 steigt die Bruchdehnung nach HIP von 6,9 auf 16,1 Prozent, und die Eigenschaften werden in allen Richtungen gleich, während die Zugfestigkeit von 1.190 auf 1.003 MPa fällt. Velo3D veröffentlicht dasselbe Muster, 911 MPa und 19 Prozent Bruchdehnung. Für anspruchsvolle Anwendungen, in der Luftfahrt und bei Implantaten, ist HIP die Behandlung, die tatsächlich eingesetzt wird, nicht nur das Glühen. Über Titan in der Chirurgie habe ich in Biokompatible Werkstoffe und reale chirurgische Anwendungen: Was „biokompatibel“ wirklich bedeutet und wo der 3D-Druck heute tatsächlich steht geschrieben.
Velo3D und AddUp veröffentlichen für Ti-6Al-4V ELI identische Zahlen, deshalb führe ich sie in der Tabelle als eine Quelle.
Neben BLT ist EOS der einzige Hersteller in dieser Übersicht mit einer unabhängigen Prüfung auf einer namentlich genannten Anlage. Eine wissenschaftliche Studie auf einer EOS M290 nennt im As-built-Zustand, horizontal, eine Zugfestigkeit von 1.261 MPa und 10,2 Prozent Bruchdehnung. Das ist fast identisch mit dem EOS-Wert von 1260±40 MPa, und die Bruchdehnung liegt sogar etwas über dem EOS-Bereich.
18Ni300 und MS1, extreme Festigkeit nach dem Auslagern
Bei 18Ni300 ist der Unterschied zwischen dem As-built- und dem ausgelagerten Zustand der größte aller vier Legierungen. Die Zugfestigkeit steigt von etwa 1.200 auf etwa 2.065 MPa und die Härte laut BLT-Datenblatt von 35 auf 52 HRC. Bei einem Spritzgießwerkzeug für Kunststoff mit konturnaher Kühlung bestimmt genau diese Härte die Verschleißfestigkeit, das Auslagern ist also keine Option, sondern ein Pflichtschritt.
18Ni300 und MS1, Zugfestigkeit nach Quelle
| Hersteller oder Quelle | Zustand | Orientierung | Zugfestigkeit (MPa) | Streckgrenze (MPa) | Bruchdehnung (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| EOS (M290) | Wärmebehandelt (Lösungsglühen und Auslagern 490°C/6h) | H / V | 2080 / 2080 | 2010 / 2000 | 4 / 4 |
| EOS (M400-4) | As-built | H / V | 1200 / 1200 | 1020 / 1050 | 13 / 11 |
| EOS (M400-4) | Wärmebehandelt | H / V | 2060 / 2080 | 1990 / 2010 | 4 / 3 |
| EOS (M300-4) | As-built | H / V | 1200 / 1100 | 980 / 860 | 13 / 12 |
| EOS (M300-4) | Wärmebehandelt | H / V | 2120 / 2110 | 2040 / 1990 | 4 / 3 |
| Additive Industries (1.2709) | As-built / ausgelagert | XY und XZ | 1237 / 2032 | ||
| BLT (A-Serie), Datenblatt | As-built | H / V | 1170±20 / 1050±20 | 1050±20 / 920±20 | 15±3 / 12±3 |
| BLT (A-Serie), Datenblatt | Auslagern 490°C/6h | H / V | 1980±20 / 1900±20 | 1900±20 / 1850±20 | 7±2 / 7±2 |
| Institut Milanović, unabhängige Prüfung von BLT-Proben | Ausgelagert | V | 1932 | 1846 | 6,95 |
| Wissenschaftliche Studie, 2025 | Lösungsglühen 820°C/2h und Auslagern 490°C/7h | 2068 | 4,5 | ||
| Wissenschaftliche Studie, 2021 | Direktauslagern | 1978±38 | 7,36 |
Colibrium Additive hat ein Datenblatt für 18Ni300, die Zahlen habe ich in öffentlich zugänglichen Quellen aber nicht gefunden. One Click Metal bietet diese Legierung ohne veröffentlichte Zahlen an. Bei Nikon SLM, Renishaw, 3D Systems, TRUMPF, Velo3D und AddUp gehört Maraging-Stahl nicht zu den hervorgehobenen Werkstoffen, oder die Daten sind nicht öffentlich. Für SISMA, Farsoon, Eplus3D, InssTek, DMG Mori und Optomec gibt es keine öffentlichen Daten. Meltio bietet 18Ni300 nicht an; in seinem Portfolio übernimmt der Werkzeugstahl H11 eine ähnliche Rolle.
Das Paar aus BLT und Institut Milanović ist kein Einzelfall. Eine wissenschaftliche Studie aus dem Jahr 2021 nennt 1.978 MPa und 7,36 Prozent Bruchdehnung, fast dasselbe wie BLT. Eine Studie aus dem Jahr 2025 nennt 2.068 MPa, zwischen dem BLT-Wert und dem oberen Ende der EOS-Werte. Drei unabhängige Quellen, drei verschiedene Institutionen, derselbe Bereich.
Die Bruchdehnung nach dem Auslagern liegt bei EOS bei etwa 4 Prozent und bei BLT sowie beiden wissenschaftlichen Studien zwischen 4,5 und 7,4 Prozent. Der Unterschied hängt auch von der Auslagerungsbehandlung ab, es lohnt sich also, das zu prüfen, wenn das Werkzeug Schlagbelastungen ausgesetzt ist.
Wenn Sie nur eine Zahl pro Legierung brauchen
Das ist kein Auslegungskennwert, weder A-Basis noch B-Basis. Es ist der Median aller konkreten Werte aus den obigen Tabellen und nur zur schnellen Orientierung über die Größenordnung nützlich.
Die Regeln sind einfach. Jeder veröffentlichte Wert ist ein Datenpunkt, horizontal und vertikal getrennt. Bei Bereichen habe ich den Mittelwert genommen. Garantierte Mindestwerte und Werte ohne angegebenen Zustand wurden nicht gezählt, und identische Daten, die zwei Hersteller veröffentlichen, wurden nur einmal gezählt.
| Legierung | Zustand | Zugfestigkeit (MPa), Richtwert | Bereich in den Quellen (MPa) | Bruchdehnung (%), Richtwert | Datenpunkte |
|---|---|---|---|---|---|
| 316L | As-built | ~655 | 540 bis 799 | ~45 | 18 |
| 316L | Wärmebehandelt | ~615 | 547 bis 675 | ~55 | 8 |
| 17-4PH | As-built | ~1050 | 1015 bis 1223 | ~15 | 5 |
| 17-4PH | Wärmebehandelt | ~1365 | 1349 bis 1391 | ~11 | 4 |
| Ti-6Al-4V | As-built | ~1250 | 1077 bis 1265 | ~10 | 8 |
| Ti-6Al-4V | Geglüht oder spannungsarmgeglüht | ~1075 | 1018 bis 1208 | ~14 | 13 |
| Ti-6Al-4V | HIP | ~960 | 911 bis 1150 | ~18 | 4 |
| 18Ni300 / MS1 | As-built | ~1200 | 1050 bis 1237 | ~12,5 | 7 |
| 18Ni300 / MS1 | Ausgelagert | ~2065 | 1900 bis 2120 | ~4 | 12 |
Zeilen mit weniger als fünf Datenpunkten, 17-4PH nach der Wärmebehandlung und Ti-6Al-4V nach HIP, werden sich am ehesten ändern, wenn weitere Quellen hinzukommen.
Fragen an Ihren Lieferanten
Bevor Sie zwei Angebote oder zwei Datenblätter vergleichen, lassen Sie sich diese Fragen beantworten.
- In welcher Orientierung wurden die Proben gedruckt, und gibt es Werte für die vertikale Richtung?
- In welchem Zustand wurden die Proben geprüft, und wie genau sieht die Wärmebehandlung aus, Temperatur, Zeit und Atmosphäre?
- Nach welcher Norm wurde geprüft, ASTM E8 oder ISO 6892-1, und wurden die Proben spanend bearbeitet?
- Wie viele Proben wurden geprüft, und wie groß ist die Streuung der Ergebnisse?
- Auf welcher Anlage, mit welcher Schichtdicke und welchem Parametersatz?
- Welche Pulvercharge wurde verwendet, und welcher Anteil des Pulvers war recycelt?
- Wer hat geprüft, ein hauseigenes oder ein unabhängiges Labor?
- Wenn das Bauteil zyklisch belastet wird, gibt es Daten zur Dauerfestigkeit?
Genau diese Antworten sind die Grundlage der Qualifizierung. Der gesamte Prozess ist in Wie Prozessqualifizierung tatsächlich aussieht und in „Wie ein einzelnes Bauteil für die Produktion qualifiziert wird“ beschrieben. Warum die Parameter des Herstellers eine gute Ausgangsbasis sind, Ihre Geometrie aber nicht kennen, habe ich in Warum Werksprofile für ernsthafte Arbeit nicht ausreichen erklärt. Einen breiteren Rahmen für die Werkstoffwahl finden Sie in Wie Sie den richtigen Werkstoff ohne Raten auswählen, und für eine erste Prüfung der Geometrie eines Metallbauteils können Sie Dokimion nutzen.
Was noch nicht geprüft ist
Für mehrere Hersteller gibt es Datenblätter, die Zahlen habe ich in öffentlichen Quellen aber nicht gefunden. Das sind Renishaw, 3D Systems und TRUMPF für 316L, Colibrium Additive für alle vier Legierungen, Xact Metal für 17-4PH sowie Nikon SLM Solutions, 3D Systems und Farsoon für Ti-6Al-4V.
Es gibt wissenschaftliche Arbeiten zu Anlagen von Renishaw und zu Pulver von Nikon SLM Solutions, aber ohne Werte, die mit den Datenblättern vergleichbar sind. Für Colibrium Additive, Velo3D, AddUp, Xact Metal und Farsoon habe ich keine Arbeiten gefunden, die die Anlage zusammen mit vergleichbaren mechanischen Werten nennen. Das heißt nicht, dass es sie nicht gibt.
Eine offene Einladung an Hersteller und Vertretungen
Diese Übersicht ist ein lebendes Dokument und wird es bleiben. Ich lade alle Anlagenhersteller und alle regionalen Vertretungen ausdrücklich ein, mir die unabhängigen Prüfergebnisse zu schicken, auf die sie Zugriff haben, für jede dieser vier Legierungen. Alles, was ich erhalte, fließt in die Tabellen, die Analyse und die Mediane ein, nach denselben Regeln, die für BLT und Meltio gelten.
Damit ein Ergebnis in den Vergleich aufgenommen werden kann, muss Folgendes bekannt sein:
- die Anlage und der Parametersatz,
- der Zustand und die genaue Wärmebehandlung,
- die Probenorientierung,
- die Prüfnorm und die Anzahl der Proben,
- das Labor, das die Prüfung durchgeführt hat.
Datenblätter der Hersteller sind ebenfalls willkommen, in den Tabellen kennzeichne ich sie jedoch als angegebene Werte. Unabhängige Prüfungen haben weiterhin das größte Gewicht, ganz gleich, wer sie liefert. Sie können das Material über die Kontaktseite senden.
Fazit
Vier Legierungen, vier unterschiedliche Kompromisse zwischen Festigkeit und Duktilität und vier unterschiedliche Vertrauensniveaus in die verfügbaren Daten. 316L und 18Ni300 haben in dieser Übersicht die stärkste unabhängige Bestätigung, durch das Paar aus BLT und Institut Milanović und durch die Fachliteratur, die damit übereinstimmt. Bei Ti-6Al-4V ist die entscheidende Frage, welcher Wärmebehandlungszustand für Ihre Anwendung relevant ist, denn der As-built-, der geglühte und der HIP-Zustand unterscheiden sich deutlich. Für 17-4PH gibt es die wenigsten öffentlichen Daten zur Dauerfestigkeit, obwohl die Legierung oft gerade für rotierende Bauteile gewählt wird.
Keine Zahl in diesem Artikel ersetzt die Prozessqualifizierung auf einer bestimmten Anlage für ein bestimmtes Bauteil.
Häufig gestellte Fragen
Kann ich Zahlen aus verschiedenen Datenblättern direkt vergleichen? Nur wenn Probenorientierung und Wärmebehandlungszustand gleich sind. Den As-built-Wert eines Herstellers mit dem wärmebehandelten Wert eines anderen zu vergleichen, ist eine häufige Quelle falscher Schlüsse.
Warum stimmen BLT und Institut Milanović überein? Das Institut Milanović hat auf einer BLT-Anlage gedruckte Proben aus demselben Werkstoff unabhängig geprüft und Ergebnisse innerhalb der zu erwartenden Streuung gegenüber dem BLT-Datenblatt erhalten. Das ist ein seltener Fall externer Prüfung in dieser Branche.
Ist HIP bei Ti-6Al-4V in der Luftfahrt Pflicht? Nicht generell, aber üblich, wenn hohe Duktilität und gleiche Eigenschaften in allen Richtungen gefordert sind. Die Auslegung stützt sich dann ohnehin auf A-Basis- oder B-Basis-Werte, nicht auf typische Datenblattwerte.
Warum haben einige Hersteller keine Zahlen in den Tabellen? Aus zwei Gründen. Entweder veröffentlicht der Hersteller für diese Legierung keine mechanischen Daten, oder es gibt ein Datenblatt, aber die Zahlen sind nicht öffentlich zugänglich. Der Artikel hält diese beiden Fälle bewusst auseinander.
Wie können meine Daten in diese Übersicht aufgenommen werden? Senden Sie ein unabhängiges Prüfergebnis mit bekannter Anlage, bekanntem Zustand, bekannter Orientierung, Norm und Probenanzahl. Ich nehme es nach denselben Regeln für alle Hersteller und Vertretungen auf.
Liefern DED und Pulverbettfusion dieselben Eigenschaften? Nein. Dieselbe Legierung hat je nach Technologie und Wärmebehandlung ein anderes Gefüge und andere Eigenschaften. Deshalb sind DED-Quellen in den Tabellen gesondert gekennzeichnet.
Quellen
Normen und Methodik - ASTM F3122, Standard Guide for Evaluating Mechanical Properties of Metal Materials Made via Additive Manufacturing Processes, https://store.astm.org/f3122-14r22.html - ISO/ASTM 52921, Terminologie für Koordinatensysteme und Prüfmethoden in der additiven Fertigung - MMPDS, Metallic Materials Properties Development and Standardization, https://www.mmpds.org/ - NIST AM-Bench, https://www.nist.gov/ambench
Datenblätter der Hersteller - EOS, Datenblätter für 316L, 17-4PH (M300-4 und IndustryLine M290), Ti64 und Ti64ELI, MS1 - Nikon SLM Solutions, Datenblatt für 316L - Colibrium Additive, Datenblatt für 316L - Renishaw, Datenblatt für Ti6Al4V Gr23 - Velo3D und AddUp, Datenblätter für Ti-6Al-4V ELI, https://addupsolutions.com/wp-content/uploads/2023/09/Ti-6-4-ELI-grade-23-SV-Materials-Data-Sheet.pdf - Xact Metal, Farsoon, Eplus3D, Additive Industries, Optomec, Datenblätter - BLT, Datenblatt für BLT-316L und BLT-18Ni300, November 2023, ASTM E8/E8M, 30 Proben pro Datenpunkt - Meltio, Materials Handbook v1.0, 2023, ISO 6892-1, Orientierung XZ
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