Edelstahl-Materialleitfaden: Verwendung von Edelstahl im Rapid Prototyping

Edelstahl wird aufgrund seiner Vielseitigkeit in zahlreichen Anwendungen eingesetzt. Seine hohe Zugfestigkeit, Korrosions- und Rostbeständigkeit machen ihn zu einem wichtigen Bestandteil des Rapid Prototyping. Für die Arbeit mit Edelstahl ist es wichtig, alle seine Eigenschaften zu kennen. Daher ist ein Leitfaden zur Edelstahlauswahl erforderlich, der die verschiedenen Edelstahlarten, ihre Güten, Qualitäten und Verwendungsmöglichkeiten beschreibt.

Dieser Artikel hilft Ihnen bei der Auswahl des richtigen Edelstahlmaterials. Er beschreibt die verschiedenen Edelstahlsorten, ihre Funktionsweise und die verschiedenen Edelstahlarten, die Sie für Ihr Projekt verwenden können. Außerdem erhalten Sie einen Überblick über die Wahl der richtigen Edelstahlsorte für schnelles Prototyping.

Was ist Edelstahl?

Eigenschaften von Edelstahlmaterialien

Die Metallelemente, aus denen Edelstahl besteht, spielen eine wichtige Rolle für seine chemischen und mechanischen Eigenschaften. Daher ist er ein wichtiges Material für Rapid-Prototyping-Fertigungsverfahren wie CNC-Bearbeitung und Blechbearbeitung. Die Eigenschaften von Edelstahl hängen von der verwendeten Edelstahlsorte ab. Im Folgenden finden Sie einige allgemeine Eigenschaften von Edelstahl, die für alle verwendeten Stahlsorten gelten.

Korrosionsbeständigkeit

Edelstahl enthält Chrom, was ihn sehr korrosionsbeständig macht. Dies ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Stahl und macht ihn für viele Rapid-Prototyping-Verfahren wie die CNC-Bearbeitung nützlich. Dank der Mischung der Elemente hält Edelstahl auch rauen chemischen und atmosphärischen Bedingungen stand.

Hohe Zugfestigkeit

Ein weiteres wichtiges Merkmal von Edelstahl ist seine hohe Zugfestigkeit. Aus diesem Grund eignet sich Edelstahl hervorragend für die Herstellung von Gegenständen, die Druck und Gewicht standhalten.

Stärke und Zähigkeit

Edelstahl hält Reibung und Stößen selbst in rauen Umgebungen stand. Edelstahl ist außerdem energiebeständig und reißt oder bricht nicht, wenn er Druck ausgesetzt wird.

Duktilität

Edelstahl ist hochduktil und hält daher den Belastungen des Herstellungsprozesses stand, ohne sich zu verformen. Darüber hinaus ist Edelstahl hart und verliert schnell Wärme. Daher ist er ohne geeignete Werkzeuge schwer zu schneiden oder zu formen. Ist Nacharbeit erforderlich, kann dies zu Beschädigungen und Ausschuss führen.

Vorteile von Edelstahl

Edelstahl wird aufgrund seiner vielfältigen Eigenschaften in vielen Anwendungen eingesetzt. Einige Gründe für die Verwendung von Edelstahl in verschiedenen Branchen sind unten aufgeführt.

• KorrosionsbeständigkeitDa Edelstahl eine Legierung ist, macht Chrom ihn rostbeständig. Daher können aus Edelstahl Gegenstände hergestellt werden, die beständig gegen Chlor, Laugen und Säuren sind, ohne zu rosten. Verschiedene Edelstahlsorten wie 416, 316, 440, 2205 usw. weisen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf.
• Zugfestigkeit. Rostfreie Stähle wie Güte 416 und Güte 431 weisen eine höhere Zugfestigkeit als andere Metalle auf. Dies liegt daran, dass sie auch bei sehr hohen oder niedrigen Temperaturen größerem Gewicht und größeren Belastungen standhalten können.
• Einfache Wartung. Edelstahl ist nach seiner Herstellung leicht zu pflegen, sodass sein langfristiger Wert höher ist als seine Anschaffungskosten.
• Hitzebeständig. Edelstahlsorten wie 2205 und 416 sind beständig gegen Verzunderung durch hohe Temperaturen. Daher eignen sie sich besser für die Herstellung von Gegenständen, die extremen Temperaturen ausgesetzt sind.

Nachteile von Edelstahl

Edelstahl hat jedoch auch einige Nachteile, obwohl seine Eigenschaften ihn in vielen Situationen nützlich machen. Hier sind einige der Nachteile der Verwendung von Edelstahl bei Ihrem nächsten Auftrag.

• Teuer. Edelstahl enthält zusätzliche Legierungselemente wie Nickel und Chrom. Dadurch ist er teurer als andere Stahlsorten. Diese Elemente sind entscheidend für die Rostbeständigkeit von Edelstahl. Aufgrund der Verarbeitung sind auch die Oberflächenbehandlung und das Polieren von Edelstahl kostspielig.
• Wird leicht schmutzig. Edelstahlprodukte verschmutzen leicht, was ihre Attraktivität mindert.
• Schwierig herzustellen. Die Herstellung kann je nach verwendetem Edelstahltyp sehr schwierig sein. Daher sollten Sie sich über die verschiedenen Edelstahlsorten informieren, bevor Sie den richtigen auswählen.

Verschiedene Arten von Edelstahl

Bevor Sie die Edelstahlsorte für Ihr Projekt auswählen, sollten Sie die verschiedenen Edelstahlarten kennen. Jede Edelstahlsorte hat unterschiedliche Eigenschaften. Daher sind sie in manchen Fällen eine gute Wahl. Nachfolgend finden Sie die wichtigsten Edelstahlarten und ihre jeweiligen Güteklassen.

Ferritischer Edelstahl

Ferritische Edelstähle werden häufig im Bauwesen eingesetzt, da sie fester als andere Stahlsorten sind. Sie haben die gleiche kubisch-raumzentrierte Kristallstruktur (BCC) wie reines Eisen oder Kohlenstoffstahl und enthalten mehr Eisen und Chrom sowie geringe Mengen anderer Metalle.

Aufgrund seiner Struktur kann ferritischer Edelstahl nicht durch Erhitzen gehärtet werden. Ferritischer Edelstahl ist zudem kostengünstiger. Wenn das Aussehen keine Rolle spielt, ist ferritischer Edelstahl eine gute Wahl.

In den verschiedenen ferritischen Stahlsorten finden sich Metallelemente wie Nickel, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Titan. Nachfolgend finden Sie eine Liste gängiger Edelstahlsorten aus ferritischen Stählen:

• Klasse 409. Dieser Edelstahl rostet auch bei extremen Temperaturen nicht und verfügt über gute mechanische Eigenschaften. Er wird hauptsächlich in Autoauspuffrohren und Gebäuden verwendet, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
• Klasse 416. Dieser ferritische Stahl eignet sich am besten für die spanende Bearbeitung. Er wird daher zur Herstellung von Gewindeteilen, Muttern, Pumpen- und Motorwellen, Ventilen und Zahnrädern verwendet.
• Güteklasse 430. Ferritischer Edelstahl der Güteklasse 430 ist weniger rostanfällig. Er ist außerdem hitze- und oxidationsbeständig. Daher wird diese Edelstahlsorte häufig in der Lebensmittelindustrie und bei Haushaltsprodukten verwendet.

Austenitische rostfreie Stähle

Eine der bekanntesten Stahlsorten auf dem Markt ist austenitischer Edelstahl, beispielsweise Edelstahl 316. Diese haben eine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur (FCC) und enthalten hohe Mengen an Nickel und Chrom. Dadurch weisen sie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf und sind, insbesondere nach dem Glühen, nicht magnetisch.

Aufgrund des hohen Nickelanteils und der Tatsache, dass sie nach der Kaltbearbeitung fester werden, eignen sich austenitische Edelstähle gut für niedrige Temperaturen. Darüber hinaus können austenitische Edelstähle in der Lebensmittel- und Produktionsindustrie eingesetzt werden. Im Folgenden werden drei häufig verwendete austenitische Edelstähle und ihre Verwendungsmöglichkeiten beschrieben.

• Güteklasse 316. Die Güte 316 ist in zwei Ausführungen erhältlich: 316 und 316 L. Beide Ausführungen sind leicht zu verarbeiten. Daher können sie in der Lebensmittelindustrie und der Energieerzeugungsindustrie zur Herstellung von Produkten mittels Rapid-Prototyping-Techniken eingesetzt werden.
• Güteklasse 304. Sie werden wahrscheinlich auf diese Art von Edelstahl stoßen. Seine Nichteisenmetalle sind Nickel und Chrom. Aus diesem Grund wird er zur Herstellung von Gegenständen verwendet, die in Salzwasserumgebungen eingesetzt werden können. Er wird zur Herstellung von Gegenständen wie Befestigungselementen, Rohren und Gefriergeräten in der Lebensmittelindustrie verwendet.
• Güteklasse 310Dieser Edelstahl ist sehr hitzebeständig. Er wird als kryogenes Material in Verbrennungstanks eingesetzt, da er sehr hitze- und verzunderungsbeständig ist. Aufgrund dieser Eigenschaft finden sich auch andere Einsatzmöglichkeiten.

Wir haben einen Vergleich zwischen 4140 und 4130 Stahl erstellt. Bitte schauen Sie sich die!

Martensitische rostfreie Stähle

Martensitische Edelstähle enthalten viel Kohlenstoff (0,1% bis 0,12%) und Chrom (10,5% bis 18%) und sind magnetisch. Aufgrund ihres hohen Kohlenstoffgehalts müssen diese Edelstähle zum Aushärten erhitzt und abgekühlt werden.

Daher eignen sie sich für Anwendungen, bei denen die Festigkeit, Widerstandsfähigkeit und Bearbeitbarkeit von Edelstahl gefragt sind. Es gibt viele Arten von martensitischem Edelstahl. Die folgenden sind einige der am häufigsten im Rapid Prototyping verwendeten.

• Klasse 431. Von den hier besprochenen martensitischen Edelstählen ist die Güte 431 am wenigsten rostanfällig. Nach einer Wärmebehandlung, beispielsweise durch Anlassen, wird er hart und sehr korrosionsbeständig. Aus diesem Grund wird er häufig zur Herstellung von Teilen für den Einsatz in Süßwasser verwendet.
• Güteklasse 440. Stahl der Güteklasse 440 ist in drei Varianten erhältlich: 440a, 440b und 440c. Sie bestehen aus hartem, kohlenstoffreichem Stahl, der wärmebehandelt wurde, um ihn robust und verschleißfest zu machen. Darüber hinaus sind sie unempfindlich gegenüber Säuren, Laugen und Wasser. Daher können sie unter solchen Bedingungen eingesetzt werden.
• Klasse 416. Wenn Sie Edelstahl bearbeiten möchten, ist die Güte 416 eine der besten Sorten (ca. 85% Zerspanbarkeit). Sie ist daher ein wichtiger Werkstoff für die Herstellung von Motorwellen, Schrauben, Muttern, Bolzen, Zahnrädern und Ventilen.

Duplex-Edelstahl

Duplex-Edelstahl ist ein neuartiger Edelstahl, der überwiegend aus gleichen Anteilen von Ferrit- und Austenitelementen besteht. Diese Mischung weist eine sehr hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf, insbesondere gegen Chloridkorrosion.

Sie sind zudem widerstandsfähig gegen Beanspruchung, da sie einen hohen Chrom- und Molybdängehalt sowie einen geringen Nickelgehalt aufweisen. Dadurch sind sie doppelt so fest wie andere Stahlsorten. Duplexstähle sind kostengünstig und werden häufig im Offshore-Bereich sowie im Bauwesen eingesetzt. Duplexstähle sind in zwei verschiedenen Güten erhältlich:

• Klasse 2304. Edelstahl der Güteklasse 2304 wird bevorzugt, da er nicht rostet und sehr robust ist. Er ist besser als Edelstahl der Güteklasse 316, da er kein Molybdän enthält. Er ist ein beliebtes Material für die Herstellung von Produkten in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.
• Klasse 2205. Edelstahl der Güteklasse 2205 weist die Eigenschaften sowohl von ferritischem als auch von austenitischem Edelstahl auf. Aufgrund seines hohen Molybdän- und Chromgehalts ist er äußerst rostbeständig.

Ausscheidungsgehärteter Edelstahl

Ausscheidungsgehärtete Edelstahlsorten sind austenitische oder martensitische Edelstahlsorten. Sie können auch wärmebehandelt werden, um die Bearbeitung zu erleichtern, magnetisierbar zu machen und hohe Festigkeit zu erreichen. Edelstahlsorten lassen sich anhand ihres Nickel- und Chromgehalts unterscheiden. Im Folgenden sind einige gängige ausscheidungsgehärtete Edelstahlsorten aufgeführt.

• 17-4PH (17% Chrom, 4% Nickel)Dieser Edelstahl enthält 17% Chrom und 4% Nickel. Aufgrund seiner hohen Korrosionsbeständigkeit kann er in vielen lebensmittelbezogenen Anwendungen eingesetzt werden. Er wird auch verwendet für größere CNC-Bearbeitung Anwendungen wie die Herstellung von Flugzeugtriebwerksschaufeln oder anderen mechanischen Teilen.
• 15-5 PH (15% Chrom, 5% Nickel). 15% Chrom und 5% Nickel bilden diesen Edelstahltyp, der die gleichen Edelstahleigenschaften wie diese beiden Materialien aufweist. Er kann zur Herstellung vieler Dinge verwendet werden, beispielsweise für Flugzeugteile, Ventile, Zahnräder, Wellen, Ölquellenteile und Kernreaktorteile.

So wählen Sie die richtige Edelstahlsorte aus

Es gibt verschiedene Edelstahlsorten. Daher gibt es eine Vielzahl von Einstiegsmöglichkeiten. Dennoch kann es schwierig sein, die richtige Edelstahlsorte für Ihr Projekt zu finden. Dieser Abschnitt dient daher als Leitfaden für die Auswahl von Edelstahlmaterialien und beschreibt die verschiedenen Faktoren, die Ihnen bei der Entscheidung für die richtige Edelstahlsorte helfen.

Berücksichtigen Sie den Schweißprozess

Austenitische Edelstähle eignen sich für alle Verfahren, bei denen gut schweißbarer Edelstahl benötigt wird. Der Grund hierfür ist ihr geringer Kohlenstoffgehalt.

Sie können auch ferritische rostfreie Stähle wie 409 und 430 schweißen. Martensitischer Stahl hingegen ist nicht zum Schweißen geeignet, da er schwach ist, leicht bricht und häufig Risse bekommt.

Berücksichtigen Sie die Formbarkeit

Austenitische Stähle wie 316 und 304 sowie ferritische Stähle wie 430 und 409 eignen sich gut für Prozesse, die leicht umformbare rostfreie Stähle erfordern. Martensitische rostfreie Stähle sind weniger spröde und schwer umformbar.

Korrosionsbeständigkeit

Unter den verschiedenen Edelstahlsorten ist austenitischer Edelstahl besonders korrosionsbeständig. Dies liegt an seinem hohen Chrom- und Molybdängehalt. Er kann im Außenbereich eingesetzt werden, da Edelstahl unempfindlich gegenüber Witterungseinflüssen und anderen Einflüssen ist. Ferritische und martensitische Stähle sind hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit günstiger als austenitische Stähle.

Wärmebehandelbarkeit

Die Wärmebehandlung ist ein wichtiger Aspekt bei der Suche nach der richtigen Edelstahlsorte für ein Projekt. Martensit mit 17-4 PH kann wärmebehandelt werden. Austenitische und ferritische Stähle halten den hohen Temperaturen bei der Wärmebehandlung jedoch nicht stand.

Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften von Edelstahl sind bei der Auswahl des richtigen Stahls natürlich sehr wichtig. Sie sollten Faktoren wie Temperatur, Festigkeit, Zähigkeit, Duktilität und Dehnbarkeit berücksichtigen, bevor Sie Ihre Wahl treffen.

Kosteneffizienz und Verfügbarkeit

Qualität ist bei der Wahl der richtigen Stahlsorte entscheidend. Sie können eine Stahlsorte wählen, die leicht zu finden, weniger korrosionsanfällig, kostengünstig und von guter Qualität ist. Austenitischer Stahl ist qualitativ eine gute Wahl, aber aufgrund seines höheren Preises schwieriger zu finden.

Gängige Verwendungen und Anwendungen von Edelstahl

Edelstahl wird in vielen Branchen unterschiedlich eingesetzt. Hier sind einige Beispiele für die Verwendung von Edelstahl im Rapid-Prototyping.

Lebensmittelindustrie

Küchengeschirr wie Spülbecken, Besteck, Teller und Platten besteht aus Edelstahl. Edelstahl eignet sich für diesen Bereich, da er weder rostet noch korrodiert und kein Wachstum von Mikroorganismen zulässt.

Medizinischer Bereich

Der medizinische Bereich ist ein wichtiger Anwendungsbereich von Edelstahl. Dort wird Edelstahl zur Herstellung chirurgischer Instrumente verwendet. Beispielsweise kann er in chirurgischen Implantaten zur Fixierung gebrochener Knochen und zur Implantation von Werkzeugen eingesetzt werden.

Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie

Teile von Flugzeugen und Autos werden aus Edelstahl gefertigt, einem wichtigen Werkstoff. Edelstahl kann in diesen Bereichen eingesetzt werden, solange er korrekt und präzise hergestellt wird.

Weitere Branchen

Edelstahl kann auch anderweitig verwendet werden, beispielsweise zur Herstellung von Kochgeschirr und Beleuchtungsprodukten. Wie Sie sehen, ist Edelstahl sehr vielseitig, was für die schnelle Prototypenfertigung, wie beispielsweise die CNC-Bearbeitung, wichtig ist.

Abschluss

Edelstahlmaterialien spielen in der Fertigung eine wichtige Rolle. Welcher Edelstahl verwendet wird, hängt von vielen Faktoren ab, wie beispielsweise der Güte und den Eigenschaften des Edelstahls. Dieser Artikel hilft Ihnen dabei, dies vollständig zu verstehen und erklärt Ihnen, wie Sie den richtigen Edelstahl auswählen. Er beschreibt die verschiedenen Edelstahlarten, ihre Güten und ihre Eigenschaften. Außerdem erhalten Sie Hinweise zur Auswahl des richtigen Stahls für Ihre Anforderungen.

Häufig gestellte Fragen

Warum rostet Edelstahl nicht?

Die Rostbeständigkeit von Edelstahl beruht auf den Eigenschaften der enthaltenen Metalle. Dank der Anwesenheit von Elementen wie Chrom weist Edelstahl eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf.

Welcher Edelstahl ist der beste?

Je nach Bedarf und Standort ist Edelstahl der Güteklasse 316 äußerst korrosionsbeständig und die beste Wahl bei Belastung durch Chlor, Chemikalien und Umwelteinflüsse.

Wie lange hält Edelstahl?

Die Lebensdauer von Edelstahl ist relativ und hängt von seiner Verwendung und den Elementen ab, aus denen er besteht. Normalerweise beträgt die Lebensdauer von Edelstahl zwischen 20 und über 1.000 Jahren.