Qualität & Post-Processing W3D-QMS-10 ISO/ASTM 52900 Validiert

Strahlverfahren im 3D-Druck: Sandstrahlen, Glasperlen & Shot Peening

Druckstrahlverfahren für additive Metalle: Entpulvern, Glasperlenstrahlen für matte Oberflächengüte, Shot Peening zur Induktion von Druckeigenspannungen & Wechselfestigkeit.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Strahlverfahren sind der erste und wichtigste mechanische Nachbearbeitungsschritt nach dem Entnehmen von 3D-Druckteilen aus dem Pulverbett. Je nach Wahl des Strahlmittels und des Strahldrucks erfüllen sie völlig unterschiedliche Funktionen: Korund- und Sandstrahlen dient dem abrasiven Reinigen und Entfernen anhaftender Pulverpartikel; Glasperlenstrahlen homogenisiert die Oberfläche und erzeugt ein seidenmattes Finish; Kugelstrahlen (Shot Peening) mit gehärteten Stahl- oder Keramikkugeln induziert gezielt Druckeigenspannungen in die Randschicht, was die Ermüdungsfestigkeit (High Cycle Fatigue) um bis zu 40 % steigert.

  • Entfernt mikroskopisch anhaftende Sinterpartikel und reinigt die Bauteiloberfläche vollständig.
  • Glasperlenstrahlen homogenisiert optische Schichtstreifen und erzeugt ein gleichmäßiges seidenmattes Finish.
  • Shot Peening induziert lebensdauerverlängernde Druckeigenspannungen bis in 200 µm Tiefe.
  • Nassstrahlverfahren verhindern Staubentwicklung und erzeugen noch feinere Oberflächen (Ra < 2 µm).
Ermüdungssteigerung
+25 bis 40 % (Shot Peening)
Strahldruck
2 bis 6 bar
Almen-Intensität
0.15 - 0.30 mm A (Luftfahrt)
Oberflächenhärte
+15 - 20 % Kaltverfestigung

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Verfahren Sand- / Korundstrahlen Glasperlenstrahlen Kugelstrahlen (Shot Peening)
Strahlmittel Edelkorund (Al2O3, kantig) Natronglas-Kugeln (rund) Konditionierter Stahldrahtkorn / Zirshot
Haupteffekt Abrasiver Abtrag, Entpulvern Glätten, mattes Oberflächenbild Plastische Verformung, Druckspannungen
Einfluss auf Ermüdung Gering / kann Mikrorisse erzeugen Moderat Extrem positiv (Verhinderung von Rissfortschritt)
Rauheitsänderung Erhöht Rauheit (matt-rau) Senkt Ra auf ca. 3 - 6 µm Verdichtet Oberfläche, Ra ca. 4 - 8 µm
Luftfahrtzulassung Nur für Vorreinigung Als Zwischenfinish Obligatorisch nach AMS 2430 / 2432
01

Mechanik des Shot Peening: Wie Druckspannungen Risse stoppen

Additive Bauteile weisen an der as-built Oberfläche Mikrodellen und Zugspannungen auf. Unter zyklischer Last (z. B. im Flugtriebwerk) gehen Ermüdungsbrüche immer von der Zugspannungszone an der Oberfläche aus. Beim Shot Peening treffen kugelförmige Partikel mit hoher Energie auf. Sie hinterlassen mikroskopische Grübchen: Das Metall plastifiziert lokal, und die elastische Rückfederung des Kerns spannt die Oberfläche unter gewaltige Druckeigenspannungen (bis -600 MPa). Mikrorisse können sich unter Zuglast nicht mehr öffnen.

02

Prozesskontrolle nach AMS 2430 und Almen-Intensitätsmessung

In der Luftfahrt darf Shot Peening nicht unkontrolliert manuell erfolgen. Auf standardisierten Almen-Prüfstreifen (Federstahlstreifen nach SAE J442) wird die Durchbiegung nach dem Strahlen mit einer Messuhr gemessen (Almen-Intensität in mm A). Dies stellt sicher, dass alle Bauteilbereiche den identischen Verfestigungsgrad und eine 100 %ige optische Überdeckung (Coverage) erhalten.

03

Nassstrahlen (Wet Blasting) für heikle Geometrien

Beim Nassstrahlen wird das Strahlmittel in einem Wasser-Slurry gefördert. Das Wasser bildet ein Schmierpolster: Kanten werden nicht übermäßig abgetragen, und das Einbetten von Strahlmittelpartikeln in weiche Legierungen (Aluminium, Reinkupfer) wird verhindert. Zudem entfällt jegliches Explosionsrisiko beim Strahlen von Titanstäuben.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Darf Korundstrahlen vor dem Lackieren eingesetzt werden?
Ja, Korund erzeugt eine raue, zerklüftete Oberfläche (Ra 6 bis 10 µm), die als idealer Haftgrund für Pulverbeschichtungen, Lacke und Klebeverbindungen dient.
Können Strahlperlen die Bauteile verunreinigen?
Ja. Zerbrechende Glasperlen können Splitter in der Oberfläche hinterlassen. Für Medizintechnik und Luftfahrt werden bruchfeste Zirkonoxid- oder Edelstahlkugeln vorgeschrieben.
Wie werden innenliegende Kanäle gestrahlt?
Für Innenkanäle werden rotierende Düsenlanzen verwendet, die mit Druckluft in die Kanäle eingeführt werden, oder man wechselt auf nasschemische Glättungsverfahren.

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