Der 3D-Druck aus Edelstahl mittels robotergestützter Draht-Lichtbogen-Additivfertigung (WAAM) ist ein fortschrittliches robotergestütztes Fertigungsverfahren, bei dem handelsüblicher Schweißdraht Schicht für Schicht zu dichten, zertifizierten Bauteilen aufgetragen wird. Es wird vor allem für Offshore- und maritime Anwendungen eingesetzt, um stark überlastete Lieferketten zu umgehen.
Bei Duplex- und Super-Duplex-Schmiedeteilen wie Flanschen, Verteilern, Ventilkörpern und Druckbehälteranschlüssen sind bei spezialisierten Gießereien in der Regel lange Lieferzeiten von 6 bis 18 Monaten zu verzeichnen. Da sich die weltweiten Kapazitäten für Duplex-Schmiedeteile auf nur sehr wenige Anlagen konzentrieren, kann die Verzögerung bei einem einzigen Bauteil ein gesamtes Offshore-Infrastrukturprojekt zum Stillstand bringen. MX3D löst dieses Problem, indem die Produktion innerhalb weniger Wochen anläuft, wodurch keine maßgeschneiderten Werkzeuge erforderlich sind und die Warteschlange bei den Gießereien umgangen wird. Dieses DNV-zertifizierte Verfahren deckt SS316L, Duplex 2205 und Super-Duplex 2507 umfassend ab.
Warum WAAM ideal für Edelstahl- und Duplex-Bauteile ist
Das Problem der Offshore-Lieferkette und die Lösung von WAAM
Bei der Beschaffung von Duplex- und Super-Duplex-Schmiedeteilen muss man sich mit einem weltweit begrenzten Angebot auseinandersetzen, Lieferzeiten von 6 bis 18 Monaten in Kauf nehmen und sich häufig auf hohe Mindestbestellmengen festlegen. Bei der additiven Fertigung mittels Drahtlichtbogen kann die Produktion innerhalb weniger Wochen anlaufen, es sind Mindestbestellmengen von nur einem Stück möglich und es entfallen Werkzeugkosten.
Duplex-Güten: Warum WAAM thermisch funktioniert
Duplex-Edelstähle erfordern eine sehr spezifische, ausgewogene Austenit-Ferrit-Mikrostruktur (etwa 50/50), um ihre Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erreichen. Das WAAM-Verfahren ermöglicht einen hochgradig kontrollierten thermischen Zyklus, der sorgfältig gesteuert werden kann, um diese erforderliche Duplex-Mikrostruktur aufrechtzuerhalten. Darauf folgt in der Regel ein rigoroser Lösungsglühprozess bei 1020–1080 °C, um das erforderliche Phasengleichgewicht wieder vollständig herzustellen.
Verfügbare Edelstahlsorten
| Note | Typ | UNS / EN | Wichtigste Eigenschaften | Anwendung |
| SS316L | Austenitisch | S31603 / 1.4404 | Korrosionsbeständig, schweißbar, vielfach zertifiziert | Rohrleitungen, Ventilgehäuse und allgemeine Schiffsausrüstung |
| Duplex ER2205 | Duplex | S32205 / 1,4462 | Hohe Festigkeit (2× austenitisch) + Korrosionsbeständigkeit | Offshore-Schiffe, Druckrohrleitungen und Verteilerblöcke |
| Duplex ER2209 | Duplex-Schweißzusatz | S39209 / W 22 9 3 NL | Hohe Zugfestigkeit, mit Nickel überlegiert, um ein ausgewogenes Ferritverhältnis zu gewährleisten | Schweißzusätze für Duplex 2205 |
| Super-Duplex ER2594 | Super-Duplex | S32750 / 1,4410 | Höchste Lochfraßbeständigkeit (PREN ~42), seewasserbeständig | Unterwasser, chloridreiche Umgebungen, Wärmetauscher |
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MX3D-3D-Druck mit Edelstahl: Was wir liefern
Mechanische Eigenschaften
| Eigenschaft | WAAM ER316LSi (MX3D) | Schmiedestahl S316L | WAAM Duplex ER2209 (MX3D) | Geschmiedeter Duplex-Stahl 2205 | WAAM Super-Duplex ER2594 (MX3D) | Geschmiedeter Super-Duplex-Stahl 2507 |
| UTS | 610 MPa | 485 MPa | 750 MPa | 620 MPa | 760 – 850 MPa | 800 – 1000 MPa |
| YTS | 330 MPa | 170 MPa | 580 MPa | 450 MPa | 550 – 580 MPa | 550 MPa |
| A% | 34% | 40% | 30% | 25% | 30 – 35 % | 25% |
Chemische Eigenschaften und Härtewerte
| Eigenschaft | WAAM ER316LSi (MX3D) | Schmiedestahl S316L | WAAM Duplex ER2209 (MX3D) | Geschmiedeter Duplex-Stahl 2205 | WAAM Super-Duplex ER2594 (MX3D) | Geschmiedeter Super-Duplex-Stahl 2507 |
| PREN | ~27 | ~24 | - | ~35 | ~42 | > 41 |
| Härte | 185 HV10 | ~150 HB | 260 HV10 | ~290 HB | NACH | ≤ 300 HB (~290 HB) |
Nachbearbeitungsfunktionen
- Lösungsglühen: Wird bei Duplex-Sorten konsequent angewendet und ist zur Stabilisierung der Mikrostruktur erforderlich.
- Zerstörungsfreie Prüfung (NDT): Umfassende UT-, RT-, PT- und MT-Prüfungen gemäß den Zertifizierungsnormen.
- Oberflächenbehandlung: Passivierung und gezielte Oberflächenbehandlungen, die je nach Bedarf für extreme Umgebungsbedingungen angewendet werden.
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Anwendungsbereiche für 3D-gedruckten Edelstahl
Energie
Wir verwenden Duplex- und Super-Duplex-Stähle, um zertifizierte Bauteile für extreme Einsatzbedingungen im 3D-Druck herzustellen.
Schifffahrt & Schiffbau
Mit unseren Spezialwerkstoffen beliefern wir Schiffbauer mit großen Ersatzteilen auf Abruf, wie beispielsweise Aluminium-Lüftungshauben und Propeller aus Bronze, um Ausfallzeiten drastisch zu reduzieren.
Verteidigung
Wir bieten eine lokal verankerte, unabhängige Lieferkette für den Verteidigungssektor und fertigen Ersatzteile aus hochfestem Stahl sowie große Bauteile vollständig auf Abruf.
Automobilindustrie
Von maßgeschneiderten Radhalterungen über massive Fahrgestellprototypen bis hin zu Spezialwerkzeugen – unsere Technologie beschleunigt die Entwicklung von Fahrzeugen und Schwerlasttransporten.
Architektur und Bauwesen
Wir verwandeln digitale Koordinaten in physische Realität. Wie in der ESA Floor und dem Takenaka-Stahlverbinder zu sehen ist, ermöglicht WAAM Bauingenieuren die Fertigung komplexer Stahlknotenpunkte und einzigartiger architektonischer Elemente.
Fertigung & Werkzeugbau
Wir verwenden Werkzeugeinsätze für die Rapid-Prototyping-Fertigung und stellen robuste Sonderteile wie Industrieformen und Roboterarme aus speziellen Kohlenstoff- und Werkzeugstählen her.
Kunst & Design
Wir erwecken gewaltige, komplexe Metallkonstruktionen zum Leben. Installationen wie „The Underground Tree“, „Gradient Screen“ und „Dolium“ sind der beste Beweis für unsere Fähigkeit, uneingeschränkte geometrische Freiheit mit absoluter struktureller Integrität zu verbinden.
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Häufig gestellte Fragen zum 3D-Druck mit Edelstahl
Kann WAAM Duplex-Edelstahl drucken?
Ja, das WAAM-Verfahren ist beim Drucken von Duplex-Edelstahl äußerst effektiv. Durch die sorgfältige Steuerung des Temperaturzyklus während des robotergestützten Aufbringens und die Durchführung einer gründlichen Lösungsglühung nach dem Druck bei 1020–1080 °C lässt sich die erforderliche 50/50-Austenit/Ferrit-Mikrostruktur erfolgreich erzielen.
Welche Edelstahlsorten können mit WAAM im 3D-Druckverfahren hergestellt werden?
WAAM bietet ein umfangreiches Sortiment an industriellen Edelstählen an. Dazu gehören unter anderem gängige austenitische Sorten wie SS316L, der hochfeste Duplex-Stahl 2205 und der äußerst korrosionsbeständige Super-Duplex-Stahl 2507, die alle mit handelsüblichen Schweißdrähten aufgebracht werden.
Wie unterscheiden sich die mechanischen Eigenschaften von WAAM-Edelstahl im Vergleich zu geschmiedetem Edelstahl?
WAAM-Edelstahlteile weisen mechanische Eigenschaften auf, die denen von Standard-Schmiedewerkstoffen sehr nahe kommen oder diese gelegentlich sogar übertreffen. So erreichen beispielsweise die mittels WAAM-Verfahren aufgebrachten Werkstoffe SS316L und Duplex 2205 vergleichbare Zugfestigkeiten (UTS), Streckgrenzen und erforderliche Härtewerte, wodurch sie sich als sicherer Ersatz für schwere Schmiedeteile eignen.
Ist der WAAM-Edelstahl DNV-zertifiziert?
Ja, die WAAM-Edelstahlproduktion von MX3D unterliegt einer strengen DNV-Zertifizierung. Diese umfassende Zertifizierung umfasst die Materialien und Roboterprozesse, die erforderlich sind, um großformatige 3D-gedruckte Bauteile sicher direkt in Offshore- und maritimen Umgebungen einzusetzen.
Wie schneidet WAAM-Edelstahl im Vergleich zu Schmiedeteilen bei Offshore-Anwendungen ab?
Das Schmieden von Duplex-Bauteilen für den Offshore-Einsatz erfordert eine Vorlaufzeit von 6 bis 18 Monaten und hohe Investitionen in maßgeschneiderte Werkzeuge. WAAM macht Formkosten überflüssig, reduziert den Rohstoffabfall durch „Near-Net-Shape“-Ablagerung und liefert vollverdichtete, DNV-zertifizierte Strukturbauteile innerhalb weniger Wochen statt Monate.
Kann der WAAM den 2507 im Super-Duplex-Modus drucken?
Ja. Super Duplex 2507 ist ein entscheidender Werkstoff im WAAM-Portfolio, der speziell für Unterwasserkomponenten und Verteiler ausgewählt wurde, die einen möglichst hohen PREN-Wert (Pitting Resistance Equivalent Number) erfordern, um in stark korrosivem Meerwasser und chloridreichen Umgebungen standzuhalten.
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Ganz gleich, ob Sie DNV-zertifizierten SS316L, Duplex 2205 oder Super-Duplex 2507 benötigen – MX3D betreibt Europas am besten zertifizierte und am stärksten automatisierte Produktionsstätte, um Ihre schweren Bauteile termingerecht zu liefern.
