Qualität & Post-Processing W3D-QMS-14 ISO/ASTM 52900 Validiert

Mechanische Kennwertprüfung: Zugversuch & Kerbschlag nach DIN EN ISO 6892

Mechanische Werkstoffprüfung additiver Metalle: Quasistatischer Zugversuch (DIN EN ISO 6892-1), Anisotropie (XY vs. Z-Achse), Kerbschlagbiegeversuch (Charpy V-Kerb) bei Raum- und Tieftemperatur.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 10 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Die mechanische Kennwertprüfung mittels quasistatischem Zugversuch (nach DIN EN ISO 6892-1 / ASTM E8) und Kerbschlagbiegeversuch (nach DIN EN ISO 148-1 / ASTM E23) ist das Herzstück jeder metallurgischen Werkstoffzertifizierung in der additiven Fertigung. Besonderes Augenmerk liegt auf der ausgeprägten Richtungsanisotropie: Proben, die horizontal (XY-Richtung) gedruckt wurden, zeigen häufig höhere Zugfestigkeiten als vertikal (Z-Richtung parallel zu den Schichten) orientierte Proben. Durch standardisierte Probenkörper werden Streckgrenze (Rp0.2), Zugfestigkeit (Rm), Gleichmaßdehnung (Ag) und Kerbschlagarbeit (KV) normkonform bestimmt.

  • Zugprüfung erfasst Richtungsanisotropie: Vertikale Z-Proben weisen oft geringere Dehnung auf als horizontale XY-Proben.
  • Streckgrenze (Rp0.2) und Zugfestigkeit (Rm) müssen die Mindestanforderungen der ASTM-Werkstoffspezifikationen erfüllen.
  • Kerbschlagarbeit (Charpy-V) reagiert extrem sensibel auf Mikroporositäten und mangelnde Schichtanbindung.
  • Zwingender Bestandteil jeder Baujob-Freigabe über mitgedruckte Zeugenproben (Witness Coupons).
Zugversuch-Norm
DIN EN ISO 6892-1 / ASTM E8
Kerbschlag-Norm
DIN EN ISO 148-1 / ASTM E23
Orientierungen
XY (0°), 45°, Z (90°)
Prüfkennwerte
Rp0.2, Rm, A5, Z, KV

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Kennwert Horizontale Probe (XY) Vertikale Probe (Z) Diagonale Probe (45°)
Schichtorientierung Zugbelastung parallel zur Schicht Zugbelastung senkrecht zur Schicht Scherbeanspruchung der Schichten
Zugfestigkeit Rm Höchster Wert (100 % Referenz) 92 - 98 % der XY-Festigkeit 95 - 98 % der XY-Festigkeit
Streckgrenze Rp0.2 Sehr hoch Sehr hoch (identisch) Sehr hoch
Bruchdehnung A5 Maximal (z. B. 15 %) Geringer (z. B. 9 - 12 %) Moderat (z. B. 11 - 13 %)
Kerbschlagarbeit Charpy Höchste Zähigkeit Reduzierte Zähigkeit (Delaminationsgefahr) Mittel
01

Anisotropie und säulenförmiges Kornwachstum (Kolumnare Körner)

Beim Schichtbau leitet die kältere darunterliegende Schicht die Wärme nach unten ab. Körner wachsen bevorzugt entgegen dem Wärmestrom entlang der Z-Achse (epitaktisches Wachstum). In Z-Richtung wirken Zugkräfte direkt senkrecht auf die Schichtgrenzen. Verbleiben mikroskopische Bindefehler zwischen zwei Lagen, wirkt dieser Schichtübergang als Rissstarter: Z-Proben brechen bei geringerer Dehnung als XY-Proben. Durch eine nachgeschaltete Rekristallisationsglühung oder HIP kann diese Anisotropie auf unter 5 % minimiert werden.

02

Zeugenproben-Strategie (Witness Coupons) auf der Bauplatte

Da Serienbauteile nicht zerstört werden dürfen, werden auf jeder Bauplatte standardisierte Prüfzylinder (meist Durchmesser 12 bis 15 mm, Höhe 80 bis 100 mm) an den Randpositionen mitgedruckt. Diese Zeugenproben durchlaufen exakt dieselbe Wärmebehandlung und HIP-Prozesskette wie die Bauteile. Anschließend werden sie nach DIN 50125 zu Zugproben abgedreht und zerrissen: Erst bei Bestehen aller Kennwerte erfolgt die Kundenfreigabe.

03

Tieftemperatur-Kerbschlagprüfung für Kryo- und Offshore-Metalle

Für Bauteile in arktischen Offshore-Regionen (-40 °C) oder Wasserstoff-Kryoanlagen (-196 °C flüssiger Stickstoff) verlangen Normen (wie NORSOK oder ASME B31.3) den Nachweis minimaler Schlagenergien (meist > 45 J bei -40 °C). Ein Pendelschlagwerk zertrümmert gekerbte Proben innerhalb von 5 Sekunden nach der Entnahme aus dem Kühlbad.

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Dürfen Zugproben direkt auf Endmaß gedruckt werden?
Nein. Wegen der rauen Randschicht und möglicher Randkonturfehler müssen Prüfzylinder mit Aufmaß gedruckt und anschließend spanend auf genormte Zugstababmessungen (z. B. Form B nach DIN 50125) überdreht werden.
Was bedeutet Einschnürung (Z) beim Zugversuch?
Die Brucheinschnürung Z (in Prozent) beschreibt die relative Querschnittsverengung an der Bruchstelle. Sie ist neben der Bruchdehnung der wichtigste Indikator für die Duktilität und Risszähigkeit des Werkstoffs.
Wie unterscheidet sich die Prüfung von 3D-Druckteilen zu Schmiedeteilen?
Schmiedeteile weisen ein gerichtetes Fasergefüge auf; additive Teile besitzen Schichtgrenzen und epitaktische Texturen. Die Prüfpläne erfordern daher zwingend Prüfungen in allen drei Raumachsen.

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