Werkzeugstahl MS1 im SLM-Verfahren: Einsatzgebiete, Härte und wann sich der Druck gegenüber konventionellem Werkzeugbau lohnt

MS1 Maraging Steel ist im additiven Werkzeugbau kein Geheimtipp mehr – und trotzdem wird das Material noch unterschätzt. Es erreicht im SLM-Verfahren Härten von 50–54 HRC, lässt sich nach dem Druck spanend nachbearbeiten und eröffnet Geometriefreiheiten, die gefräste Werkzeugeinsätze schlicht nicht leisten können. Dieser Artikel erklärt, welche Eigenschaften MS1 auszeichnen, wo das Material seinen Vorteil ausspielt – und wann konventioneller Werkzeugbau die bessere Wahl bleibt.

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Was ist MS1 Maraging Steel und warum eignet er sich für SLM?

MS1 ist die pulvermetallurgische Entsprechung des Werkzeugstahls 1.2709 (18Ni300). Es handelt sich um einen martensitaushärtbaren Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und hohem Nickelanteil. Die Aushärtung erfolgt nicht durch Abschrecken, sondern durch eine Wärmebehandlung bei ca. 490 °C über vier bis sechs Stunden – ein Prozess, der sich problemlos nach dem SLM-Druck anwenden lässt.

Das Ergebnis:

• Härte nach Wärmebehandlung: 50–54 HRC
• Zugfestigkeit: ca. 1.900–2.050 MPa
• Streckgrenze: ca. 1.850–1.950 MPa
• Bruchdehnung: ca. 8–12 %

Die geringe Wärmeausdehnung während der Aushärtung (unter 0,1 %) macht MS1 besonders maßhaltig – ein entscheidender Vorteil für Präzisionswerkzeuge, die nach dem Druck auf Endmaß geschliffen oder erodiert werden.

Verhalten im SLM-Prozess

MS1-Pulver verarbeitet sich im SLM-Verfahren gut: Die Schmelzviskosität ist niedrig, die Porosität gedruckter Bauteile liegt bei optimierten Parametern unter 0,5 %. Stützstrukturen sind bei überhängenden Geometrien notwendig, lassen sich aber bei sauber orientierten Bauteilen minimieren. Im Zustand nach dem Druck (as-built) liegt die Härte bei ca. 30–33 HRC – das Bauteil ist dann noch gut zerspanbar, bevor die finale Wärmebehandlung die Endhärte erzeugt.

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Einsatzgebiete: Wo MS1 im Werkzeugbau seine Stärken ausspielt

Die Kombination aus hoher Endhärte und freier Geometriegestaltung macht MS1 zu einem Material für anspruchsvolle Werkzeugkomponenten – besonders dort, wo konventionelle Fertigung an konstruktive oder logistische Grenzen stößt.

Spritzguss-Formeinsätze mit konturnaher Kühlung

Das klassische Anwendungsfeld: Formeinsätze für Kunststoff-Spritzguss. Konventionell gebohrte Kühlkanäle folgen geradlinigen Bahnen, die oft weit vom Formkontour entfernt liegen. Konturnahe Kühlung ("conformal cooling") ist mit SLM möglich, weil die Kanäle frei im Bauteil geführt werden können – rund, oval, mit variabler Querschnittsfläche. Die Praxis zeigt Zykluszeit-Reduktionen von 15–40 % gegenüber konventionell gekühlten Einsätzen.

Stanz- und Umformwerkzeuge

MS1 erreicht die Härte, die für Stanzwerkzeuge im Dünnblechbereich notwendig ist. SLM-Bauteile lassen sich auf Endmaß erodieren oder schleifen. Für kleine Serien oder Sonderwerkzeuge, die nicht auf Abruf lieferbar sind, ist additiv gefertigter MS1 eine Alternative zu langen Bestellzeiten bei Werkzeugstahllieferanten.

Druckguss-Kerne und Schieber

Bei Aluminium-Druckguss sind Kerne und Schieber thermisch und mechanisch hochbelastet. MS1 bietet hier ausreichende Zähigkeit bei gleichzeitig hoher Härte. Interne Temperierkanäle helfen, die Wärme gleichmäßiger abzuführen und Warmrisse durch lokale Überhitzung zu reduzieren.

Lehren, Vorrichtungen und Messkörper

Für Prüflehren und Messvorrichtungen sind Maßhaltigkeit und Verschleißwiderstand entscheidend. MS1 im SLM-Verfahren erlaubt es, Messkörper mit internen Referenzflächen oder hinterschnittigen Geometrien in einem Bauteil herzustellen – ohne Fügeprozesse, ohne Toleranzkette zwischen mehreren Einzelteilen.

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MS1 vs. konventioneller Werkzeugstahl: Ein direkter Vergleich

Die Tabelle zeigt: MS1 via SLM ist nicht pauschal besser oder schlechter – es ist eine Abwägung. Bei einfachen, geometrisch unkritischen Einsätzen, die in größerer Stückzahl benötigt werden, bleibt konventionelle Fertigung wirtschaftlicher. Der Vorteil von SLM liegt in Geometriekomplexität, kurzer Lieferzeit und kleinen Stückzahlen.

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Wann lohnt sich der Druck – und wann nicht?

Sinnvoll: SLM-Druck in MS1

SLM-Fertigung in MS1 rechnet sich, wenn mindestens eines dieser Kriterien zutrifft:

• Die Geometrie erfordert interne Kanäle oder Hinterschnitte, die spanend nicht herstellbar sind.
• Die Lieferzeit des Werkzeugs ist geschäftskritisch – jede Woche Stillstand kostet mehr als die Mehrinvestition in additiv gefertigte Teile.
• Die Stückzahl liegt zwischen 1 und ca. 10 Bauteilen, sodass keine Amortisation von Fräsprogrammen und Rüstzeiten möglich ist.
• Das Ersatzteil eines Werkzeugeinsatzes ist beim ursprünglichen Lieferanten nicht mehr lieferbar (End-of-Life).

Weniger sinnvoll

• Serienproduktion identischer Einsätze in Stückzahlen über 20–50 Stück
• Bauteile mit rein prismatischer Geometrie ohne Kühlungsvorteil durch konturnahe Kanäle
• Anwendungen mit Anforderungen an Ra < 0,4 µm direkt aus dem Druck (hier ist der Nachbearbeitungsaufwand hoch)

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Qualitätssicherung und Nachbearbeitung bei NextCast Engineering

Alle MS1-Bauteile, die NextCast Engineering fertigt, durchlaufen eine 100-%-Qualitätsprüfung in Düsseldorf vor dem Versand. Das umfasst Maßprüfung, Sichtprüfung und – auf Anfrage – Härteprüfung nach Wärmebehandlung sowie Röntgenprüfung (CT) bei sicherheitskritischen Komponenten.

Die Wärmebehandlung (Lösungsglühen + Auslagern bei 490 °C) erfolgt in zertifizierten Öfen mit Chargenprotokoll. Wer eine höhere Endhärte benötigt, kann zusätzlich nitrieren lassen – das erhöht die Oberflächenhärte auf bis zu 65 HRC bei gleichbleibendem Kernwerkstoff.

Für die Nachbearbeitung: MS1 lässt sich im as-built-Zustand (ca. 30–33 HRC) gut fräsen und schleifen. Nach der Wärmebehandlung sind Schleifen und Senkerodieren die Standardverfahren für Endmaß und Oberflächengüte.

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Fazit: MS1 im SLM-Verfahren ist kein Ersatz – sondern eine Ergänzung

Werkzeugstahl MS1 im SLM-Verfahren liefert Härten bis 54 HRC, die mit konventionellem 1.2709 vergleichbar sind – und ergänzt das Material um Geometriefreiheiten, die im gefrästen Werkzeugbau nicht existieren. Konturnahe Kühlung, interne Strukturen und kurze Lieferzeiten machen MS1-SLM-Bauteile zur richtigen Wahl, wenn Konstruktion und Zeit es verlangen.

Wenn Sie prüfen möchten, ob eine Ihrer Werkzeugkomponenten für den SLM-Druck in MS1 geeignet ist: Laden Sie Ihre STL-Datei direkt unter nextcast-engineering.de/dashboard/upload hoch – Sie erhalten innerhalb von 24 Stunden ein konkretes Angebot. Fragen zur Eignung beantworten wir gerne vorab unter nextcast-engineering.de/kontakt.

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