Werkstoffe & Legierungen W3D-TG-07 ISO/ASTM 52900 Validiert

Werkzeugstahl 1.2343 (H11) und 1.2344 (H13) 3D-Drucken: Rissvermeidung & Härte

Prozessführung beim 3D-Druck von Warmarbeitsstählen 1.2343 / 1.2344: Vorheizung der Bauplatte (> 400 °C), Martensitbildung und konturnahe Kühlung.

Stand: 2026-03-20 Lesezeit: 8 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Warmarbeitsstähle wie 1.2343 (X37CrMoV5-1 / AISI H11) und 1.2344 (X40CrMoV5-1 / AISI H13) sind das Rückgrat des modernen Druckguss- und Spritzgusswerkzeugbaus. Im Metall-3D-Druck gehören sie jedoch zu den anspruchsvollsten Werkstoffen überhaupt: Durch ihren Kohlenstoffgehalt von ca. 0,35 bis 0,40 % bilden sie bei rascher Abkühlung extrem harten und spröden Martensit, was ohne Vorheizung zu fatalen Kälterissen während des Bauprozesses führt.

  • 0,38% Kohlenstoff führen ohne Vorheizung zu schlagartiger Martensitbildung und verheerenden Kälterissen.
  • Hochtemperatur-Bauplattenheizung auf 400 bis 500 °C hält den Prozess im austenitischen Bereich und verhindert Rissbildung.
  • Überlegene Warmfestigkeit gegenüber Maraging-Stahl 1.2709 bei Aluminium-Druckgussanwendungen über 450 °C.
Vorheizung zwingend
400 - 500 °C
Zielhärte angelassen
50 - 54 HRC
Wärmeleitfähigkeit
30 W/(m·K)
Dichte rissfrei
> 99,9 %

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Parameter Werkzeugstahl 1.2343 (H11) Werkzeugstahl 1.2344 (H13) Maraging-Stahl 1.2709 (MS1)
Kohlenstoffgehalt ~ 0.38 Gew.-% ~ 0.40 Gew.-% <= 0.03 Gew.-% (kohlenstoffarm)
Bauplattenvorheizung nötig? Ja: 300 - 500 °C zwingend Ja: 350 - 500 °C zwingend Nein: Raumtemperatur bis 150 °C
Rissrisiko beim Druck Sehr hoch bei T < 300 °C Sehr hoch bei T < 300 °C Extrem gering (unkritisch)
Erreichbare Härte (gehärtet/angelassen) 50 - 54 HRC 52 - 56 HRC 50 - 54 HRC (Aushärtung bei 490 °C)
Warmfestigkeit (> 500 °C) Exzellent (Druckguss geeignet) Exzellent (höchste Verschleißfestigkeit) Fällt ab 450 °C stark ab
Wärmeleitfähigkeit 28 - 32 W/(m·K) 26 - 30 W/(m·K) 15 - 20 W/(m·K) (schlechtere Kühlung)
Polierbarkeit für Sichtflächen Hervorragend (hochglanzpolierbar) Sehr gut Bedingt durch Titan-Ausscheidungen
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Warum Warmarbeitsstähle zu Rissbildung neigen

Beim konventionellen LPBF kühlt das Schmelzbad mit bis zu 10^5 K/s ab. Sobald die Temperatur die Martensit-Starttemperatur (Ms ca. 320 °C) unterschreitet, wandelt sich das austenitische Gefüge schlagartig in tetragonal verzerrten Martensit um. Diese Phasenumwandlung ist mit einer Volumendehnung verbunden. Treffen Umwandlungsspannungen auf ohnehin bestehende thermische Schrumpfspannungen, überschreitet die Spannung die Reißfestigkeit des spröden Stahls: Es entstehen Delaminationen von der Bauplatte und Querrisse durch das gesamte Bauteil.

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Die Lösung: Hochtemperatur-Bauplattenheizung bis 500 °C

Moderne LPBF-Maschinen (z.B. mit Induktions- oder Widerstandsheizungen bis 500 °C) halten das Bauteil während des gesamten Druckprozesses oberhalb der Martensit-Starttemperatur. Das Material verbleibt im duktilen austenitischen Zustand; Spannungen können plastisch abgebaut werden. Erst nach kontrollierter, langsamer Abkühlung der gesamten Baukammer nach Prozessende erfolgt die kontrollierte Härtung, wodurch rissfreie Bauteile mit 99,9 % Dichte garantiert werden.

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1.2343 vs. Maraging-Stahl 1.2709 im Werkzeugbau

Lange Zeit wurde im 3D-Druck fast ausschließlich Maraging-Stahl 1.2709 eingesetzt, da dieser dank Kohlenstoffarmut problemlos kalt gedruckt werden kann. Allerdings hat 1.2709 zwei gravierende Nachteile: Seine Warmfestigkeit bricht über 450 °C ein (ungeeignet für Aluminium-Druckguss), und seine Wärmeleitfähigkeit ist um ca. 40 % geringer als die von 1.2343. Echter Warmarbeitsstahl 1.2343 bietet überlegene Standzeiten bei abrasiven Kunststoffen und thermischer Wechselbeanspruchung.

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Wärmebehandlung: Spannungsarmglühen und Anlassen

Nach dem Entpacken muss der Werkzeugeinsatz einem geregelten Vakuum-Wärmebehandlungszyklus unterzogen werden: Mehrstufiges Anlassen bei 540 bis 580 °C wandelt Restaustenit um und scheidet feine Sonderkarbide aus (Sekundärhärtemaximum). Das Ergebnis ist ein homogenes Vergütungsgefüge mit genau definierter Zielhärte (typisch 50-52 HRC) und hoher Zähigkeit gegen Warmrissbildung.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Kann man 1.2343 auf Standard-3D-Druckern mit 200 °C Vorheizung drucken?
Bei nur 200 °C Vorheizung ist das Risiko von Mikrorissen extrem hoch, insbesondere bei massiven Werkzeugeinsätzen mit Querschnitten über 50 mm. Für zuverlässige Werkzeugbau-Qualität sind mindestens 400 bis 500 °C Vorheizung Stand der Technik.
Welcher Stahl eignet sich besser für Druckguss: 1.2343 oder 1.2344?
1.2343 (H11) besitzt eine höhere Zähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit und wird daher bevorzugt für großflächige Aluminium-Druckgussformen eingesetzt. 1.2344 (H13) besitzt durch höheren Vanadiumgehalt mehr Karbide und damit höhere Verschleißfestigkeit gegen Abrasion.
Können konturnahe Kühlkanäle in 1.2343 poliert werden?
Ja, interne Kühlkanäle werden üblicherweise durch Strömungsschleifen (Abrasive Flow Machining / AFM) oder chemisches Polieren von ihrer rauen As-Built-Oberfläche (Ra 10-15 µm) auf Ra < 1-2 µm geglättet, um Verwirbelungen und Spannungsspitzen zu minimieren.

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