ANWENDERWISSEN Edelstahl 316L als Schlüsselmaterial für den industriellen 3D-Druck
Die additive Fertigung hat sich in den letzten Jahren rasant entwickelt, doch eine breite industrielle Anwendung bleibt bislang aus. Dr.-Ing. Vino Suntharakumaran, Vice President Additive Manufacturing bei DN Solutions, ist überzeugt: Edelstahl 316L ist das Schlüsselmaterial, um den 3D-Druck aus dem Labor in die Serienproduktion zu überführen und klassische Zerspanung mit neuen Fertigungstechnologien zu verbinden.
Ein Beitrag von Sonja Raupp, Edelstahl Aktuell
Die additive Fertigung hat in den vergangenen Jahren einen gewaltigen Entwicklungssprung gemacht, doch laut Dr.-Ing. Vino Suntharakumaran ist das volle Potenzial der Technologie „ noch längst nicht ausgeschöpft“. Besonders bei Edelstahl zeige sich, wie sich Wirtschaftlichkeit, Werkstoffgüte und Prozesssicherheit praktikabel realisieren lassen. DN Solutions entwickelt Verfahren und Systeme, die additive Fertigung und klassische Zerspanung miteinander verbinden. Auf diese Weise entsteht eine durchgängige Prozesskette – vom Edelstahlpulver über den 3D-Druck bis hin zum fertig bearbeiteten Bauteil –, die es Unternehmen ermöglicht, die Technologie gezielt in ihre Produktionsabläufe zu integrieren.
Warum Edelstahl 316L eine Schlüsselrolle spielt Der Markt für additive Fertigung soll Schätzungen zufolge bis 2034 auf ein weltweites Volumen von rund 84 Milliarden US-Dollar anwachsen. „ Trotz jahrzehntelanger Marktreife additiver Fertigungsverfahren ist die Technologie noch nicht vollständig im Markt etabliert“, merkt Suntharakumaran an. „ Dabei stellt Edelstahl der Güteklasse 316L einen besonders geeigneten Werkstoff für den Laser Powder Bed Fusion( LPBF)-Prozess dar. Seine sehr guten Verarbeitungseigenschaften in Kombination mit herausragenden mechanischen und korrosionsbeständigen Eigenschaften machen ihn zur bevorzugten Wahl in zahlreichen industriellen Anwendungen.“ Bei der Laser Powder Bed Fusion weist das gasatomisierte 316L-Pulver eine nahezu perfekte, sphärische Partikelform sowie eine kontrollierte Größenverteilung zwischen 15 und 45 Mikrometern auf. Diese Eigenschaften ermöglichen eine gleichmäßige Schichtbildung im Pulverbett sowie eine hohe Prozessstabilität und Reproduzierbarkeit. „ Im Prozess entsteht eine feine dendritische( vielverzweigte) Mikrostruktur mit hoher Versetzungsdichte. Diese führt zu deutlich verbesserten mechanischen Eigenschaften, insbesondere zu Zugfestigkeiten von bis zu 762 MPa, wodurch konventionell gefertigte 316L- Bauteile übertroffen werden“, erklärt Suntharakumaran. Zugleich bildet sich eine stabile Chromoxid-Passivschicht, die die Korrosionsbeständigkeit nochmals erhöht. Gegenüber Titan- oder Aluminiumlegierungen punktet 316L zudem mit einem breiteren Prozessfenster, einer geringeren Oxidationsneigung und moderaten Anforderungen an die Energiedichte( 90 – 100 J / mm ³).
Dr.-Ing. Vino Suntharakumaran, Vice President Additive Manufacturing bei DN Solutions. Fotos: DN Solutions
Nachbearbeitung und Oberflächenqualität bei 316L-Komponenten Einer der größten Diskussionspunkte in der additiven Fertigung ist nach wie vor die Herausforderung in der Nachbearbeitung. „ Der 3D- Druck ermöglicht zwar hochkomplexe Geometrien, doch diese müssen anschließend präzise bearbeitet werden“, betont Suntharakumaran. Im Fokus stehen nach dem Druckprozess insbesondere das Entfernen von Stützstrukturen, das Einhalten enger Toleranzen sowie die Oberflächenbearbeitung. „ Edelstahl verursacht bei der LPBF-Nachbearbeitung deutlich weniger Herausforderungen als andere gängige Materialien. Aufgrund seiner hohen Duktilität, guten Bearbeitbarkeit und moderaten Wärmebehandlungsanforderungen ist 316L das nachbearbeitungsfreundlichste LPBF-
Material“, berichtet Suntharakumaran. Bauteile aus dem LPBF-Prozess weisen oft Oberflächenrauheiten von 12 – 25 μm Ra auf. Für kritische Anwendungen ist daher eine mechanische Nachbearbeitung oder das Elektropolieren erforderlich. Dabei müssen spezifische Aspekte wie Kaltverfestigung und Sensibilisierungsrisiko beachtet werden. Diese sind jedoch wesentlich einfacher zu handhaben als die von Ti-6Al-4V, AlSi10Mg oder Inconel 718, drei hochfesten Legierungen auf Basis von Titan, Aluminium und Nickel, die häufig in der additiven Fertigung eingesetzt werden. „ Diese Vorteile tragen maßgeblich zur breiten industriellen Akzeptanz von 316L in der LPBF-Fertigung bei und erklären, warum es oft als Einstiegsmaterial für neue LPBF-Anwender empfohlen wird“, fügt Suntharakumaran hinzu.
16 EDELSTAHL AKTUELL | AUSGABE 8 | NOVEMBER 2025