Ja, Edelstahl 316L lässt sich mithilfe des Wire-Arc-Additive-Manufacturing-Verfahrens (WAAM) in großem Maßstab im 3D-Druck herstellen. Durch den Einsatz von 316L-Schweißdraht und mehrachsiger Robotik können Hersteller schnell massive, vollverdichtete Bauteile für die Schifffahrt und die Industrie produzieren und so die langen Vorlaufzeiten, die mit herkömmlichen Schmiede- und Gussteilen verbunden sind, vollständig umgehen.
Die wichtigsten Erkenntnisse
- Lieferzeiten umgehen: WAAM ermöglicht den 3D-Druck von mehreren Metern langen Bauteilen aus Edelstahl 316L und macht damit die monatelangen Verzögerungen bei der Gussfertigung für schwere Industriekomponenten überflüssig.
- Hervorragende Schweißbarkeit: Durch die Verwendung von 316LSi-Draht wird der Siliziumgehalt erhöht, wodurch die Fließfähigkeit des Schweißbads optimiert wird und so glatte Schichtübergänge sowie vollständig dichte Makrostrukturen erzielt werden.
- Geprüfte mechanische Eigenschaften: Bearbeitetes WAAM 316L weist eine isotrope Festigkeit auf, die den Standards für Kaltumformteile entspricht (Zugfestigkeit: 610 MPa, Streckgrenze: 330 MPa, Dehnung: 34 %).
- Wärmebehandlung im Ofen: Das Spannungsarmglühen und das Lösungsglühen in gasbeheizten Öfen optimieren die endgültige Kornstruktur und verhindern die Karbidausscheidung.
- Korrosionsbeständigkeit: Weist eine hervorragende Beständigkeit gegen Chloridionen-Lochfraß und Spaltkorrosion auf (PREN 23–27) und eignet sich daher ideal für den Einsatz in maritimen und chemischen Prozessumgebungen.
Dieser umfassende Leitfaden behandelt die Grundlagen zu 316L, die Verarbeitung dieser speziellen Legierung im WAAM-Verfahren, ihre mechanischen und Korrosionseigenschaften, typische industrielle Anwendungsbereiche sowie die Möglichkeiten für Ingenieurteams, maßgeschneiderte 316L-Teile nach Bedarf zu bestellen.
Was ist 316L und warum wird es vorgeschrieben?
316L ist ein austenitischer Edelstahl (klassifiziert nach ASTM A240 / UNS S31603), der als Rückgrat der Schwerindustrie, der chemischen Industrie und der Schifffahrt dient. Das „L“ in der Bezeichnung steht für „Low Carbon“ (niedriger Kohlenstoffgehalt). Dieser reduzierte Kohlenstoffgehalt ist entscheidend, da er die Karbidausscheidung an den Korngrenzen während der intensiven thermischen Zyklen beim Schweißen und 3D-Druck verhindert und so die strukturelle Integrität sowie die Korrosionsbeständigkeit des Werkstoffs bewahrt.
Ingenieure, die in rauen Umgebungen arbeiten, greifen vor allem aufgrund des Molybdängehaltes standardmäßig auf 316L zurück. Der Molybdänzusatz verleiht der Legierung eine hervorragende Beständigkeit gegen Lochfraß durch Chloridionen und Spaltkorrosion, was sie zur ersten Wahl für den Offshore-Bereich und den Anlagenbau macht.
Der Unterschied zwischen 316L und 316LSi
Bei der Erörterung des WAAM-Verfahrens muss unbedingt zwischen der Standardgüte 316L und 316LSi unterschieden werden. Während 316L die Standardgüte für geschmiedete und gegossene Bauteile ist, wird beim WAAM-Verfahren 316LSi-Schweißdraht (zertifiziert gemäß der Norm EN ISO 14343) verwendet. Der höhere Siliziumgehalt (typischerweise zwischen 0,65 % und 1,00 %) sowie der Mangangehalt verbessern die Fließfähigkeit des geschmolzenen Schweißbads während des Auftrags. Dieser siliziumhaltige Draht gewährleistet eine deutlich glattere Nahtform, eine hervorragende Verbindung zwischen den gedruckten Schichten sowie eine vollständig dichte, fehlerfreie Makrostruktur, die für die Herstellung von druckfesten Industrieteilen unerlässlich ist.
316L-Edelstahl über WAAM
Um den den 3D-Druck mit Edelstahl im industriellen Maßstab erfolgreich durchzuführen, setzt MX3D einen mehrachsigen Roboterarm ein, der mit einem hochmodernen Lichtbogenschweißbrenner ausgestattet ist. Das System führt den 316LSi-Draht in einen kontrollierten Lichtbogen ein und trägt das geschmolzene Metall Schicht für Schicht auf, um ein Bauteil in nahezu endgütiger Form zu erzeugen.
Da WAAM nicht in einem geschlossenen Pulverbett, sondern im freien Raum arbeitet, sind den Abmessungen der gedruckten Teile praktisch keine Grenzen gesetzt. Es können 316L-Teile mit einer Länge von mehreren Metern hergestellt werden. Darüber hinaus zeichnet sich das Verfahren durch äußerst wirtschaftliche Abscheidungsraten aus, die je nach spezifischer Geometrie, aktiven Kühlstrategien und Komplexität der Teile in der Regel zwischen 2 und 8 kg/h liegen.
Um sicherzustellen, dass das fertige Bauteil die genauen metallurgischen Anforderungen erfüllt, wird häufig eine Wärmebehandlung nach dem WAAM-Verfahren durchgeführt. Bei MX3D wird das Wärmemanagement streng auf den jeweiligen Druckvorgang und die jeweilige Einsatzumgebung zugeschnitten. Wir setzen spezielle Industrieöfen ein, die überwiegend gasbefeuert sind, um präzise Spannungsarmglüh- und Lösungsglühvorgänge durchzuführen. Diese kontrollierten Ofenbehandlungen bauen Restspannungen effektiv ab, verhindern unerwünschte Ausscheidungen und optimieren die endgültige Mikrostruktur des gedruckten 316L-Bauteils.
Mechanische Eigenschaften und Korrosionsverhalten
Strenge wissenschaftliche Tests bestätigen, dass mit dem WAAM-Verfahren hergestellte 316L-Teile eine hohe Dichte aufweisen, fehlerfrei und strukturell einwandfrei sind. Während WAAM-Bauteile im Rohzustand eine gewellte Oberfläche aufweisen, die zu geringfügigen Abweichungen führen kann, zeichnen sich Teile, die einer standardmäßigen CNC-Nachbearbeitung unterzogen werden, durch außergewöhnliche, hochisotrope mechanische Eigenschaften aus, die die Mindestanforderungen der Norm EN ISO 14343 deutlich übertreffen.
Umfangreiche mechanische Prüfungen an bearbeiteten WAAM 316L-Bauteilen ergaben die folgenden nachgewiesenen, firmeneigenen Eigenschaftsbereiche:
- Zugfestigkeit (UTS): 610 MPa
- Streckgrenze (YTS): 330 MPa
- Dehnung (A%): 34 %
Was die Umweltbeständigkeit betrifft, so behält der 3D-gedruckte 316L das für diese Legierungsfamilie charakteristische hervorragende Verhalten gegenüber Lochfraß und Spaltkorrosion bei. Der Lochfraßbeständigkeitswert (PREN) der Legierung liegt typischerweise zwischen 23 und 27, was eine robuste Leistung in feuchten, chloridreichen Umgebungen gewährleistet. Bei der additiven Fertigung hängt die genaue Korrosionsbeständigkeit jedoch stark von den spezifischen Druckparametern und dem thermischen Verlauf ab. Sollte Ihr Projekt in einer stark korrosiven Umgebung stattfinden, in der eine Zertifizierung entscheidend ist, empfehlen wir Ihnen, sich direkt an unser Ingenieurteam zu wenden, um spezifische, firmeneigene Korrosionstestdaten zu besprechen, die für Ihre individuelle Geometrie relevant sind.
Anwendungen
Da 316L gegen aggressive Chemikalien und Meerwasser beständig ist, findet es breite Anwendung in der Schifffahrt, der Prozessindustrie, der chemischen Industrie sowie der Lebensmittel- und Pharmaindustrie.
In der Prozess- und Chemieindustrie hat MX3D erfolgreich massive Druckbehälter aus Edelstahl sowie komplexe Flansche gefertigt, die strenge Druck- und Sicherheitsvorschriften erfüllen. Für Anwendungen im Bereich der Förderung schwerer Flüssigkeiten und in der Energiewirtschaft eignen sich Komponenten wie das Framatome-Laufrad die Fähigkeit dieser Technologie, komplexe Geometrien zu vereinen. Darüber hinaus hat sich die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit der Legierung in schweren industriellen Verarbeitungsanlagen bewährt, wie zum Beispiel in großtechnischen Pulper-Schnecken.
Einsatz von von WAAM im maritimen Sektor ermöglicht es Werften zudem, Komponenten aus 316L-Edelstahl für den Einsatz in Meerwasser, wie Ventile, Pumpengehäuse und maßgeschneiderte Halterungen, schnell zu drucken und so die Ausfallzeiten von Schiffen von Monaten auf Wochen zu verkürzen.
So bestellen Sie ein 316L-Teil
Für die Beschaffung großformatiger Edelstahlkomponenten ist es nicht mehr notwendig, sich durch überlastete Gießereien zu kämpfen. Dank unseres speziellen Print-on-Demand-Verfahrens können Ingenieure strukturelle 316L-Teile in einem Bruchteil der üblichen Lieferzeiten beschaffen.
Um ein Projekt in Angriff zu nehmen, benötigen unsere Anwendungsingenieure Ihre digitale CAD-Geometrie, die zu erwartenden mechanischen Belastungsfälle sowie etwaige spezifische behördliche Zertifizierungsanforderungen (wie z. B. DNV- oder PED-Konformität). Anschließend unterbreiten wir Ihnen eine umfassende Fertigungsstrategie und eine Preisstruktur.
Um die vollständigen Qualitätsspezifikationen einzusehen, besuchen Sie unsere WAAM-Material- und Zertifizierungs-Hub oder wenden Sie sich noch heute an unser Team, um Metallteile auf Anfrage zu bestellen.
Häufig gestellte Fragen
Kann Edelstahl 316L im 3D-Druckverfahren verarbeitet werden? Ja, Edelstahl 316L lässt sich im industriellen Maßstab mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) im 3D-Druckverfahren verarbeiten. Durch die Zuführung von 316L-Schweißdraht über ein robotergestütztes Lichtbogenschweißsystem können Hersteller massive, mehrere Meter große Bauteile herstellen, wodurch die Vorlaufzeiten herkömmlicher Schmiedeteile umgangen werden.
Welche Eigenschaften weist 3D-gedrucktes 316L auf? Bei der CNC-Bearbeitung zur Entfernung der Rohoberfläche weist 3D-gedrucktes WAAM 316L hervorragende, hochisotrope mechanische Eigenschaften auf. Zu den von MX3D verifizierten, firmeneigenen Eigenschaften gehören eine Streckgrenze von 330 MPa, eine Zugfestigkeit von 610 MPa und eine Dehnung von 34 %, die den ISO-Standardanforderungen entsprechen oder diese übertreffen.
Eignet sich 316L für den Einsatz im maritimen Bereich? Ja, 316L eignet sich hervorragend für den Einsatz in der Schifffahrt. Da es Molybdän enthält, weist es eine hohe Beständigkeit gegen Chloridionen-Lochfraß und Spaltkorrosion auf, was 3D-gedrucktes 316L zu einer erstklassigen Wahl für die Herstellung von Ersatzteilen im Schnellverfahren für Meerwasserpumpen, Ventile und maritime Strukturbauteile macht.
Was ist der Unterschied zwischen 316L und 316LSi? Während 316L die Standardbezeichnung für gegossenen und geschmiedeten Edelstahl ist, verwendet WAAM den Schweißdraht 316LSi. Das „Si“ steht für einen erhöhten Siliziumgehalt, der die Fließfähigkeit des geschmolzenen Schweißbads während des Druckvorgangs erheblich verbessert, was zu einem dichteren, fehlerfreien Bauteil mit glatteren Schichtübergängen führt.
