Pionierarbeit beim 3D-Druck von Superduplex-Edelstahl

Sandvik hat sich auf ein Gebiet vorgewagt, auf dem noch kein anderes Unternehmen tätig war: Es hat erfolgreich Bauteile aus rostfreiem Super-Duplex-Stahl im 3D-Druckverfahren hergestellt. Die Innovation eröffnet spannende Möglichkeiten für Offshore-Industriesegmente.

Die Verwendung von eisenbasierten und hoch korrosionsbeständigen Materialien in der additiven Fertigung (AM) hat in den letzten Jahren deutlich an Interesse gewonnen. Dies ist vor allem auf die Bedürfnisse anspruchsvoller Branchen wie der Offshore- und Schifffahrtsindustrie zurückzuführen, wo anspruchsvolle Umgebungen nicht nur fortschrittliche Werkstoffe, sondern auch eine bedarfsgerechte Produktion von Ersatzteilen erfordern, um die Lagerhaltung zu minimieren und den Materialabfall zu verringern.

Was die Widerstandsfähigkeit gegenüber rauen Elementen betrifft, so sticht eine Materialfamilie besonders hervor. Osprey® 2507 ist eine Superduplex-Legierung mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und hervorragender mechanischer Festigkeit, die von den führenden Materialexperten bei Sandvik Additive Manufacturing für den 3D-Druck hergestellt und optimiert wurde. Seit Jahrzehnten ist Sandvik führend in der Werkstoffentwicklung für Duplex-Edelstähle und bringt kontinuierlich neue Duplex- und Superduplex-Werkstoffe mit verbesserten Eigenschaften auf den Markt. Das Angebot wurde 2019 noch stärker, als Sandvik eine bedeutende Beteiligung an der BEAMIT Group, dem weltweit größten unabhängigen AM-Dienstleister, erwarb. Die BEAMIT Gruppe unterstützt die anspruchsvollsten Branchen mit hochwertigen Metallkomponenten.

Als Erster auf dem Markt

Sandviks Super-Duplex-Edelstähle werden bereits erfolgreich in hochkorrosiven Umgebungen wie dem seewasserbelasteten Offshore-Energiesektor und in der anspruchsvollen chemischen Verarbeitung eingesetzt. Super-Duplex-Stahl, der vor allem in Form von nahtlosen Rohren, Platten und Stäben verwendet wird, hat sich in der additiven Fertigung als Herausforderung erwiesen. Die Komplexität mit zwei verschiedenen Phasen in Superduplex, Austenit und Ferrit, macht es schwierig, 3D-Drucke ohne Risse herzustellen. Außerdem muss die anschließende Wärmebehandlung kontrolliert werden, um ein 50/50-Prozent-Gefüge zu erhalten.

Mikael Schuisky

"Wir sind stolz darauf, dass Sandvik die ersten sind, die 3D-gedruckte Superduplex-Bauteile auf den Markt bringen", sagt Mikael Schuisky, VP und Business Unit Manager bei Sandvik Additive Manufacturing. "Während viele es versucht haben und gescheitert sind, freuen wir uns sehr, dass wir Bauteile nach einem Standard gedruckt haben, der nicht nur den Standard einiger konventionell hergestellter Gegenstücke erfüllt, sondern ihn sogar übertrifft."

Das Geheimnis des Erfolgs

Nikhil Dixit ist ein Anwendungsingenieur bei Sandvik Additive Manufacturing . Er hat sich intensiv mit der Entwicklung von Prozessparametern und Materialqualifikationen für den 3D-Druck von Superduplex-Edelstählen beschäftigt.

Wie drucken Sie erfolgreich Superduplex-Bauteile und wie unterscheiden sie sich von konventionell hergestellten Teilen?
"Additive Fertigung ist mehr als nur Drucken. Wir sind stolz darauf, unseren Ansatz 'Plan it, print it, perfect it' zu verwenden und zu manifestieren, der besagt, dass das Drucken nur einer von mehreren Schritten ist, die man beherrschen muss, um bei der Industrialisierung der additiven Fertigung erfolgreich zu sein. Diese Philosophie ist in diesem Prozess immer präsent gewesen. Die Verwendung von erstklassigen Rohstoffen ist unerlässlich, um ein hochwertiges gedrucktes Bauteil zu erhalten. Das von Sandvik hergestellte und für den 3D-Druck optimierte Superduplex-Metallpulver hebt sich in Bezug auf die Pulvereigenschaften und den niedrigen Sauerstoffgehalt deutlich ab. In Bezug auf Zug-, Schlag- und Korrosionseigenschaften erreicht der additiv gefertigte Superduplex-Edelstahl nicht nur die Leistung konventionell gefertigter Bauteile, sondern übertrifft sie sogar. Wir haben Bauteile beobachtet, die nahezu vollständig dicht (>99,9 %) und rissfrei sind - sogar vor der Nachbearbeitung."

Nikhil Dixit

Welches Potenzial birgt die additive Fertigung von Superduplex über das Material selbst hinaus?
"Die Branchen, in denen Superduplex-Edelstahl das Material der Wahl ist, werden ebenfalls von den Vorteilen der additiven Fertigung profitieren. Die additive Fertigung wird in einer Vielzahl von Geschäftsbereichen als bahnbrechende Technologie angesehen, die eine Leistungsoptimierung, eine Verringerung des Materialabfalls und der Umweltauswirkungen sowie eine Produktion auf Abruf ermöglicht. Speziell in der Offshore-Industrie würde ich sagen, dass die Einführung von 3D-gedrucktem Superduplex - einschließlich der bedarfsgerechten Produktion von Ersatzteilen, geringerer Lagerhaltung und pünktlicher Lieferungen - einen revolutionären Einfluss auf die Rentabilität und Leistung haben könnte."

Wie geht es für Sandvik weiter?
"Wir freuen uns sehr auf die Zusammenarbeit mit unseren Kunden in den verschiedenen Offshore-Segmenten, um die volle Wirkung zu erleben. Abgesehen davon arbeiten wir zusammen mit BEAMIT bereits intensiv an der Entwicklung von Druckparametern für Mehrlaser-Maschinen, um unser Angebot auf noch größere Anwendungen auszuweiten, die es noch mehr Kunden ermöglichen, AM in ihren Betrieb zu integrieren. Da wir auf diesem schnell wachsenden Markt und in einem so innovativen Umfeld agieren, kann ich mit Sicherheit sagen, dass dies erst der Anfang ist."