In Anwendungen, in denen extreme Temperaturen, mechanische Belastungen und korrosive Umgebungen zusammenkommen, stoßen konventionelle Werkstoffe schnell an ihre Grenzen. Hier kommen nickelbasierte Superlegierungen ins Spiel.
Der Inconel-Metall-3D-Druck, insbesondere mit Alloy 718 (2.4668), ermöglicht die Herstellung hochbeständiger Bauteile, die ihre mechanischen Eigenschaften auch unter extremen Betriebsbedingungen beibehalten. In Kombination mit Laser Powder Bed Fusion (LPBF) können Hersteller mit Alloy 718 komplexe Hochleistungsbauteile fertigen, die sich mit traditionellen Verfahren nur schwer oder gar nicht herstellen lassen.
Was ist Alloy 718 (Inconel 718)?
Alloy 718 (Werkstoffnummer 2.4668) ist eine nickelbasierte Superlegierung, die für ihre außergewöhnliche Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Stabilität bei erhöhten Temperaturen bekannt ist. Die Legierung enthält erhebliche Anteile an Chrom und Molybdän, die eine ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bieten – selbst in aggressiven Umgebungen.
Ein weiterer entscheidender Vorteil ist, dass Alloy 718 wärmebehandelbar ist, wodurch sich seine mechanischen Eigenschaften gezielt an die Anforderungen der jeweiligen Anwendung anpassen lassen.
Zu den wichtigsten Werkstoffeigenschaften zählen:
- Hohe Festigkeit und Zähigkeit
- Ausgezeichnete Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit
- Gute Kriechbeständigkeit
- Stabile mechanische Leistung bei hohen Temperaturen
- Gute Verarbeitbarkeit im LPBF
Diese Eigenschaften machen Alloy 718 zu einem bevorzugten Werkstoff für sicherheitskritische und hochbelastete Anwendungen
Typische Anwendungen von 3D-gedrucktem Inconel
Aufgrund seines einzigartigen Eigenschaftsprofils wird Inconel Alloy 718 in Branchen, in denen Ausfälle keine Option sind, breit eingesetzt.
Typische Anwendungsbereiche sind:
- Luftfahrt, Raumfahrt und Verteidigung, z. B. Turbinenkomponenten und Strukturbauteile
- Energieindustrie, einschließlich Gasturbinen und Hochtemperaturkomponenten
- Automobilindustrie, für Hochleistungs- und Motorsportanwendungen
- Gießereiindustrie, für Werkzeuge, die thermischen Wechselbelastungen ausgesetzt sind
Der Metall-3D-Druck ermöglicht die Herstellung komplexer innerer Geometrien, Kühlkanäle und Leichtbaustrukturen, die die Bauteilleistung zusätzlich verbessern.
Mechanische Leistung bei erhöhten Temperaturen
Im lösungsgeglühten Zustand bietet Alloy 718 bereits hervorragende mechanische Eigenschaften mit einer Zugfestigkeit von etwa 1030 N/mm². Nach einer geeigneten Wärmebehandlung kann die Zugfestigkeit auf bis zu 1450 N/mm² steigen, wodurch sich die Legierung für extreme mechanische Belastungen eignet.
Zu den wichtigsten Leistungsmerkmalen zählen:
- Hohe Zeitstandfestigkeit
- Erhalt der mechanischen Eigenschaften von kryogenen Temperaturen bis 700 °C
- Oxidationsbeständigkeit bis 1000 °C
Diese Eigenschaften machen Inconel Alloy 718 zu einer zuverlässigen Wahl für Bauteile, die langfristiger thermischer und mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind
Oberflächenqualität und Bauteilintegrität
LPBF-gedruckte Alloy-718-Bauteile zeigen eine ausgezeichnete Bauteilintegrität und Oberflächenqualität.
- Durchschnittliche interne Defektrate: < 0,1 %
- Oberflächenrauheit im As-built-Zustand (Ra): ~3 µm
- Nach dem Strahlen (Ra): ~2 µm
Dieses hohe Maß an Prozessstabilität gewährleistet eine zuverlässige Performance – selbst bei komplexen Geometrien und dünnwandigen Strukturen
Warum Inconel und Metall-3D-Druck eine starke Kombination sind
Nickelbasierte Superlegierungen profitieren in vollem Umfang von den Stärken der additiven Metallfertigung:
- Komplexe innere Geometrien verbessern die thermische und mechanische Leistung
- Material wird nur dort eingesetzt, wo es benötigt wird – das reduziert Abfall
- Hochwertige Komponenten lassen sich effizient in kleinen bis mittleren Stückzahlen herstellen
- Design-Iterationen können schnell und ohne Werkzeugbau umgesetzt werden
Für Hersteller, die in extremen Umgebungen arbeiten, bietet der Inconel-Metall-3D-Druck eine einzigartige Kombination aus Leistung, Flexibilität und Effizienz.
Fazit: Alloy 718 als Benchmark-Werkstoff für extreme Anwendungen
Inconel Alloy 718 setzt den Maßstab für Metall-3D-Druck-Anwendungen, die Hitze, Druck und Korrosion ausgesetzt sind. Seine herausragende mechanische Leistung, kombiniert mit der LPBF-Designfreiheit, ermöglicht die Herstellung von Bauteilen, die höchsten industriellen Anforderungen gerecht werden.
