Inconel 718: Eine Superlegierung mit dauerhafter Relevanz

Montag, 21. Januar 2019 Matt Hatch

Der 3D-Druck mit Metall hat Inconel, die klassische hitzebeständige Legierung auf Nickelbasis, endgültig in das 21. Jahrhundert katapultiert. Inconel 718, die gehärtete Variante von Inconel 625 ist die neueste Ergänzung unseres wachsenden Angebotes an Metallen für Direktes Metall Lasersintern (DMLS). Es eignet sich perfekt für extreme Umgebungen und hohen Temperaturen, wo bei Aluminium und Stahl ein Kriechproblem auftreten würde. Es ist damit ideal für die Schwer- und Luft- und Raumfahrtindustrie, zum Beispiel bei der Produktion von Turbinenteilen und Düsentriebwerken. 

Eigentlich nimmt die Geschichte von Inconel 718 mit dem Düsentriebwerk ihren Anfang. Die Legierung aus Nickel und Chrom wurde erstmals in den 1940er Jahren zur Entwicklung des Whittle-Düsentriebwerks produziert, denn sie war für diese Anwendung genau richtig: fest, hitze- und korrosionsbeständig und dabei kostengünstig und leicht. Tungsten war zu schwer, Kupfer schmolz schon bei mäßiger Hitze, Aluminium und Stahl waren nicht fest und korrosionsbeständig genug. Ohne Superlegierungen wie Inconel hätte die Luft- und Raumfahrt vielleicht keinen so außergewöhnlichen Aufstieg erlebt. Vielleicht wäre es ja nie zum Düsenzeitalter gekommen. 

Schneller Vorlauf zu diesem Jahrhundert: Es gibt Werkstoffe, die sich aus diesen ersten Superlegierungen entwickelt haben. Inconel 718 ist die weltweit dominierende Superlegierung und zwar aus gutem Grund. Ihre Festigkeit beruht auf der Fähigkeit, bei hohen Temperaturen von bis zu +704°C eine dicke und stabile passivierende Oxidschicht aufzubauen, die das Material vor weiteren Angriffen schützt. Darüber hinaus verfügt Inconel über gute Zug-, Dauer-, Kriech- und Bruchfestigkeit und wird so zum Arbeitstier unter den Superlegierungen. 

Inconel eignet sich gut für die Produktion von Düsentriebwerken und Raketentriebwerkskomponenten, doch profitiert nicht nur die Luft- und Raumfahrt von diesem Material. Auch für die Schwerindustrie ergeben sich Vorteile bei Maschinen, die extremen Umgebungen ausgesetzt sind. Gasturbinen- und Instrumententeile, energie- und prozesstechnische Komponenten, Rohrleitungen, Ventile und Wärmetauscher sind nur einige der Anwendungen, für die Inconel 718 geeignet ist. 

Die Maschinenbearbeitung von Inconel 718 ist aufgrund von kostspieligen Werkzeugen, Materialverlust und Anfälligkeit für metallurgische Mängeln bekanntermaßen schwierig. Beim Einsatz dieses Werkstoffs für den 3D-Druck mit DMLS dagegen lassen sich besonders bei komplizierten Designs großartige Ergebnisse erzielen. Mit DMLS bleiben die mechanischen Eigenschaften von Inconel 718 erhalten und dank gerichteter Erstarrung lassen sich die Werte von Guss- und Schmiedeteilen aus der Legierung mit diesem Verfahren sogar noch übertreffen. 

Damit ist Inconel 718 mit seiner beeindruckenden Geschichte auch weiterhin auf Erfolgskurs. Wir dürfen darauf gespannt sein, wie das "Arbeitstier" unter den Superlegierungen die Technik der Zukunft prägen wird. 

WICHTIGSTEN VORTEILE VON INCONEL 718

GEOMETRISCHE GRENZWERTE VON INCONEL 718

Hohe Festigkeit

Mindestwandstärke: 1,00 mm; Mindestmerkmalsgröße 1,00 mm

Hervorragende Hochtemperaturfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit

Mindestmaße von erhabenen Details: 0,5 mm hoch und breit; 0,8 mm für Text und Bilder 
Gute Zug-, Dauer-, Kriech- und Bruchfestigkeit Mindestmaße von vertieften Details: 0,5 mm tief und 0,6 mm breit; 1,00 mm breit für Text und Bilder 
  Max. Teilegröße:  245 x 245 x 300 mm

 

Direktes Metall-Lasersintern

Direktes Metall-Lasersintern (DMLS) bei Protolabs ist ein industielles 3D-Druckverfahren für die schnelle Fertigung vollständig funktionsfähiger Metallprototypen und Serienteile mit einer Laufzeit von 7 Tagen oder weniger. Dabei werden Werkstoffe eingesetzt, die allgemein als Guss- oder Schmiedewerkstoffen,  gleichwertig oder überlegen anerkannt sind. DMLS ist ideal, wenn sie Geometrie oder der Aufbau eines Teils mit anderen Verfahren nicht realisieren lässt ( zur Einsparung von Gewicht,  Waben- oder Gitterstrukturen verwenden), sowie für medizinische Implantate. 

Inconel 718 ist nur eines der DMLS-Werkstoffe, die bei Protolabs erhältlich sind. Vollständige Liste von DMLS-Werkstoffen:

  • Aluminium
  • Inconel 718
  • Warmarbeitsstahl
  • Edelstahl
  • Titan