Stahl im 3D-Druck: Hochfeste Lösungen für industrielle Anwendungen

Tradition trifft auf Technologie

Stähle zählen zu den wichtigsten Werkstoffen in der industriellen Fertigung. Ihre hohe Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Korrosionsresistenz machen sie unverzichtbar für anspruchsvolle Anwendungen. Durch den Einsatz moderner 3D-Druckverfahren lassen sich beispielsweise Bauteile aus Werkzeugstahl und Edelstahl effizient, präzise und geometrisch komplex herstellen – ideal für Prototypen, Funktionsbauteile und Serienkomponenten.

Stahl ist einer der ältesten und zugleich vielseitigsten Werkstoffe der Industriegeschichte. Seit seiner systematischen Herstellung im 19. Jahrhundert prägt er den Maschinenbau, die Architektur und die Mobilität weltweit. Mit der Entwicklung des 3D-Drucks erlebt Stahl eine neue Ära: Er wird nicht mehr nur gegossen, gefräst oder geschmiedet, sondern auch schichtweise aufgebaut – präzise, effizient und geometrisch frei. 

Dank moderner Verfahren wie dem selektiven Laserschmelzen (SLM) lassen sich heute hochfeste Bauteile aus Edelstahllegierungen direkt aus digitalen Daten fertigen. Diese Materialien bieten nicht nur exzellente mechanische Eigenschaften, sondern auch Korrosionsbeständigkeit und Temperaturresistenz – ideal für anspruchsvolle industrielle Anwendungen.

Unsere Stähle im Überblick

Stahl in der additiven Fertigung

Vom Pulver zum Bauteil

Die additive Fertigung mit Stahl basiert auf dem Selektiven Laserschmelzen (SLM), einem hochpräzisen Verfahren, bei dem metallisches Pulver Schicht für Schicht zu einem festen Bauteil verschmolzen wird. Der Prozess beginnt mit einem speziell aufbereiteten Stahlpulver, das in einer dünnen Schicht auf die Bauplattform aufgetragen wird.

Ein leistungsstarker Laserstrahl fährt gezielt die Konturen des Bauteils ab und schmilzt das Pulver lokal auf. Nach dem Erstarren entsteht eine feste Metallschicht. Dieser Vorgang wiederholt sich Schicht für Schicht, bis das vollständige Bauteil aufgebaut ist – direkt aus den digitalen CAD-Daten, ohne Formen oder Werkzeuge. 

Nach dem Druckprozess im SLM-Verfahren beginnt die Nachbearbeitung des Stahlbauteils. Zunächst werden die Stützstrukturen entfernt, die während des Drucks zur Stabilisierung notwendig waren. Anschließend erfolgt eine optionale Wärmebehandlung, um Spannungen abzubauen, eine gewünschte Härte einzustellen oder die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Die Oberfläche wird je nach Anforderung durch Schleifen, Strahlen oder Polieren veredelt. Für präzise Passungen oder technische eng tolerierten Funktionen kann das Bauteil zusätzlich mechanisch nachbearbeitet werden, etwa durch Fräsen, Drehen oder Reiben. So entsteht aus dem Rohteil ein voll funktionsfähiges, belastbares und einsatzbereites Produkt.

Vorteile von Stahl im Selektivem Laserschmelzen

• Hohe Festigkeit und Temperaturbelastbarkeit
• Härtbarkeit und gute Nachbearbeitbarkeit
• Gute Maßhaltigkeit und Detailgenauigkeit
• Große Materialvielfalt für unterschiedliche Anforderungen
• Größere Designfreiheiten als mit klassischen Fertigungsverfahren

Anwendungsgebiete

Maschinen- und Werkzeugbau

Im Maschinenbau werden Stahl- und Edelstahlbauteile aus dem 3D-Druck für hochbelastete Funktionsteile, Halterungen, Verbindungselemente und komplexe Geometrien eingesetzt. Für den Werkzeugbau eignen sich besonders Werkzeugstähle wie MS1 (1.2709) und H11 (1.2343) , da sie eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit bieten. Unternehmen profitieren hier von kurzen Entwicklungszyklen und der Möglichkeit, Werkzeuge direkt aus CAD-Daten zu fertigen. Die Bauteile können zusätzlich mit komplexen Zusatzfunktionen, wie z.B. integrierten Kühlkanalgeometrien versehen werden.

Chemie- und Lebensmitteltechnik

In diesen Branchen sind korrosionsbeständige Edelstähle wie 1.4125 oder 316L essenziell, da Bauteile regelmäßig mit aggressiven Medien oder Reinigungsprozessen in Kontakt kommen. 3D-gedruckte Komponenten wie Düsen, Ventile, Halterungen oder Gehäuse müssen nicht nur funktional, sondern auch hygienisch und langlebig sein. Der 3D-Druck bietet hier die Möglichkeit, komplexe und reinigungsfreundliche Geometrien ohne Schweißnähte oder Toträume zu realisieren.

Automobilindustrie

In der Automobilbranche kommen Edelstahllegierungen wie 1.4542 oder 1.4404 zum Einsatz, um Bauteile mit hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit herzustellen. Typische Anwendungen sind Fahrwerkskomponenten, Halterungen, Sensorgehäuse oder thermisch belastete Teile im Motorraum. Der 3D-Druck ermöglicht hier die schnelle Fertigung von Prototypen, Kleinserien oder Ersatzteilen.

Wussten Sie schon?

Auch Metallbauteile können optisch und mechanisch aufgewertet werden.

Für eine hochwertige Oberfläche werden gedruckte Stahlbauteile nach dem Druckprozess mechanisch geglättet: typischerweise durch Schleifen, Strahlen oder Polieren, je nach gewünschter Optik und Funktion. Diese Verfahren verbessern nicht nur die Haptik, sondern auch die Maßgenauigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Obwohl das direkte mitdrucken von Gewinden technisch theoretisch möglich ist, empfiehlt es sich diese in einem nachfolgenden Bearbeitungsschritt nach der additiven Fertigung einzugringen. Die gedruckten Gewindegänge sind zu grob und rau, um einwandfrei ihre Funktion zu erfüllen. Durch die additive Fertigung der Kernlochdurchmesser lassen sich allerdings einwandfreie Normgewinde in das Vollmaterial einschneiden.

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