Jedes Material besitzt andere Eigenschaften – mit enormen Folgen für dessen Fertigung. Aus diesem Grund müssen vor der Wahl des Fertigungsverfahren die Eigenschaften, der Einsatzzweck und Anforderungen an das fertige Werkstück genau geprüft werden, um das richtige Verfahren zu wählen. Dieser Überblick über die gängigen Materialien in der Fertigung soll Ihnen dabei helfen, das richtige Verfahren zu wählen.

Kunststoffe

Kunststoffe wie Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere eignen sich für eine Vielzahl von Verfahren. Aus ihnen können mithilfe von Spritzguss, additiven Fertigungsverfahren wie Lasersintern oder Stereolithografie, Vakuumguss, FDM,aber auch CNC-Drehen und CNC-Fräsen zahlreiche Werkstücke für unterschiedliche Anwendungen entstehen.

Eigenschaften wie Widerstandsfähigkeit gegenüber hohen Temperaturen und hohen mechanischen Belastungen machen Kunststoff zu einem beliebten Material.
Zu den für den Spritzguss technischer Kunststoffteile geeigneten Kunststoffen zählen unter anderem Polystyrol-Kunststoffe, Standard-Polystyrole und Styrolpolymere. Für die Verarbeitung von glasfaserverstärkten Kunststoffen kommen Thermoplaste wie Polyamide und Hochleistungskunststoffe zum Einsatz.

Auch für den Vakuumguss können Urmodelle generiert werden. Darüber hinaus lassen sich aus hochfesten Werkstoffen wie Nylon oder Polyamid seriennahe Rapid-Prototyping-Kunststoffteile und Kleinserien umsetzen. Werden spezielle Modifikationen des Pulvers verwendet, ist es möglich, aus Kunststoff elastische Bauteile zu produzieren.

Geeignet für:

• Mehrkomponenten-Spritzguss (2K-, 3K- und 4K-Spritzguss)
• Multikomponenten-Spritzguss
• Intervall-Spritzguss
• Sandwich-Spritzguss
• Verbund-Spritzguss
• Marmorier-Spritzguss
• Duroplastverarbeitung
• Lasersintern
• Stereolithografie
• Vakuumguss
• FDM
• CNC-Drehen
• CNC-Fräsen

Epoxidharze

Epoxidharze kommen vorrangig im Vakuumguss und RIM-Verfahren zur Anwendung. Hierbei handelt es sich um Gießharze (wie steife, halbsteife, elastische und transparente Gießharze), ein Kunstharz, das im flüssigen Zustand zum Endprodukt verarbeitet wird. Das noch flüssige Kunstharz wird entweder in eine verlorene oder eine wiederverwendbare Form gegossen.

Dadurch entstehen Gießharzkörper mit Freiformflächen. Es können aber auch andere Teile miteingeschlossen werden.
Bei Mehrkomponenten-Gießharzen werden Harz und Härter (eventuell weitere Additive wie Farbe, Beschleuniger und Füllstoffe) in einem Mischvorgang miteinander vermischt und zum Erstarren gebracht.
Auch in der Stereolithographie werden Epoxidharze verwendet. Hier befindet sich das Werkstück in einer Photopolymer-Flüssigkeit, in die es Schritt für Schritt abgesenkt wird. Bei jedem Arbeitsschritt fährt ein Laser über den Ausgangsstoff und schafft auf diese Weise die gewünschte Form. Charakteristisch sind die filigranen Strukturen und glatten Oberflächen, die dadurch geschaffen werden.

Geeignet für:

• Vakuumguss
• Stereolithographie
• RIM-Verfahren

Metalle

Metalle gehören zu den klassischen Materialien in der Fertigung. Sie eignen sich vor allem für die Umsetzung minimaler Querschnittsdicken, die eine hervorragende Oberflächenqualität gewährleisten. Eine Nachbearbeitung ist dadurch nicht notwendig. Ihre hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sowie ihre gute Formbarkeit machen sie zu einem idealen Material für Gussverfahren, CNC-Fräsen, CNC-Drehen und dem Metall-3D-Druck.

Auch bei additiven Verfahren kommen immer häufiger Metalle zur Anwendung. Allein der Metallwerkstoff LaserForm ST-100 ermöglicht ein breiteres Anwendungsspektrum als andere Materialien.

Klassische Metalle sind:

Edelstahl

Edelstahl erzielt eine hohe Dichte und damit zu einer besseren Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Formbarkeit. Das Material wird vor allem in aggressiven Umgebungen eingesetzt, z. B. Kraftstofftank, Rotoren, Statoren oder Montagebügel.

Niedriglegierte Stahlsorten

Niedriglegierte Stahllegierungen werden für strukturelle Anwendungen genutzt, die eine hohe Festigkeit und Härte erfordern.

Einsatzstahl

Einsatzstahl ist ein Material mit einer hohen Verschleißfestigkeit, das für Erzeugnisse verwendet wird, die eine hohe Verschleißfestigkeit und Zähigkeit benötigen, z. B. Knotersystem, Schließmechanismen).

Nitrierstahl

Nitrierstahl wird für Erzeugnisse verwendet, die nach einer hohen Verschleißfestigkeit und Zugfestigkeit verlangen. Das können Kettenräder, Schaltmechanismen oder Türschließsysteme sein.

Werkzeugstahl

Werkzeugstahl ist eine Stahllegierung, die sich durch eine hohe Zähigkeit und Verschleißfestigkeit mitbringt. Das Material eignet sich für Werkzeugen, die einer starken Belastung ausgesetzt sind, z. B. Schlepphebel, Spannpratzen, Ventilbrücken oder Schaltzylinder).

Hitzebeständiger Stahl

Hitzebeständiger Stahl kommt in Umgebungen zum Einsatz, in denen Erzeugnisse hohen Temperaturen ausgesetzt sind. Trotz der hohen Temperaturen behalten die Erzeugnisse ihre Festigkeit, Form und Maßgenauigkeit.

Speziallegierungen

Auch Speziallegierungen wie Nickellegierungen oder Kobaltlegierungen kommen in verschiedenen Gussverfahren, 3D-Druck und bei CNC-Verfahren zur Anwendung. Die häufigsten Legierungen sind Nickellegierungen, Aluminiumlegierungen, Magnesiumlegierungen, Kupferlegierungen und Zinklegierungen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit, Kriechbeständigkeit, Betriebsfestigkeit, hohe Festigkeit und Härte, Wärmeleitfähigkeit, Leitfähigkeit und gute Weiterverarbeitungseigenschaften aus.

Geeignet für: 

• Metall-3D-Druck
• Metall-Spritzguss
• Feinguss
• CNC-Drehen
• CNC-Fräsen

Nylon

Nylon gilt als sehr robust und besitzt eine hervorragende Bruchdehnung und Ermüdungsfestigkeit. Darüber hinaus bietet Nylon, eine sehr gute chemische Beständigkeit, die beste Verbindung der Schichten untereinander und die höchste Schlagfestigkeit aller FDM-Thermoplaste. Aus Nylon hergestellte Erzeugnisse sind außerdem wasser- und luftdicht.

Das Material wird für Anwendungen eingesetzt, die eine hohe Dauerfestigkeit erfordern, z. B. reibschlüssige Einsätze und repetitive Schnappverbindungen. Auch in Automobil- und Konsumgüterbranche sowie in der Luft- und Raumfahrt werden Produkte aus Nylon hergestellt, z. B. Prototypen für die Innenverkleidung, kundenspezifische Produktionswerkzeuge, Montagevorrichtungen, Antennenabdeckungen.

Geeignet für:

• addititve Fertigung

Keramik

Im Laufe der letzten Jahre wurde keramische Werkstoffe (Hochleistungskeramik) entwickelt, die durch ihre Eigenschaften in zahlreichen Bereiche der Technik eingesetzt werden. Sie kommen überall dort zur Anwendung, wo es Probleme mit Kunststoffen oder Metallen gibt, z. B. chemischer oder mechanischer Verschleiß oder Warmfestigkeit.

Hochleistungskeramik ist ein anorganischer und nichtmetallischer Werkstoff. Dessen Eigenschaften wie Härte, Verschleißfestigkeit, hervorragende Streichfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Formstabilität, Warmfestigkeit, geringes spezifisches Gewicht und elektrische Isolationsvermögen machen Keramik zum idealen Werkstoff für die Fertigung von porösen Gussformen und gut konturierten Bauteilen.

Geeignet für:

• Spritzguss
• Schlickerguss
• Folienguss
• Lasersintern
• selektives Laserschmelzen

Silikon

Silikon wird vorwiegend im Vakuumguss, Spritzguss und 3D-Druck verarbeitet. Das Material zeichnet sich durch eine hervorragende Elastizität und Witterungsbeständigkeit aus. Damit eröffnet es völlig neue Möglichkeiten in der Konstruktionsbeurteilung. Kommt es zum Beispiel im 3D-Druck zur Anwendung lassen sich gedruckte Modelle der Anwendung entsprechend anpassen.

Die hervorragende Elastizität ermöglicht auch das Biegen dünner Erzeugnisse, ohne das Risiko des Zerreißens. Aufgrund dessen eignet sich das Material auch für Baugruppen mit Dichtungen.

Geeignet für:

• Vakuumguss
• Spritzguss
• 3D-Druck

Kautschuk

Kautschuk bietet in Kombination mit Hochleistungskunststoffen hervorragende Voraussetzungen für die Herstellung anspruchsvoller Produkte für unterschiedliche industrielle Anwendungen, z. B. in den Bereichen Elektronik, Automobil, Medizintechnik und Sanitär. Gerade in diesen Bereichen steigen die Anforderungen an die Festigkeit von Verbundsystemen, die mit herkömmlichen Techniken nicht zu erfüllen sind.

Bedeutsam ist die Zusammensetzung der Gummimischung, die genau auf das jeweilige Formteil und das Produktionsverfahren abgestimmt werden muss. Aus diesem Grund entwickeln Verarbeiter von Kautschuk eigene Werkstoffrezepturen. Diese Mischung bildet die Basis für die Entwicklung von individuellen Bauteilen.

Die gute Hitzebeständigkeit bis 180 °C, Kälteflexibilität bis -50 °C, chemische Beständigkeit, Alterungsbeständigkeit, unbeschränkte Einfärbbarkeit, niedrige Druckverformungsrest und die exzellente Umweltverträglichkeit (frei von Weichmachern) prädestinieren Kautschuk zur Herstellung von Dichtungen in Kühlmitteln, Motorölen, Heißwasser, etc. Auch zur Herstellung von Erzeugnissen, die eine hohe Alterungsbeständigkeit gegen UV, Röntgenstrahlen und Hitze ist Kautschuk gut geeignet.

Geeignet für:

• Spritzguss
• 2K-Spritzguss