Materialauswahl
5 Kriterien für die Materialauswahl in der bayerischen Industrie
Materialauswahl Kriterien: Fünf Kriterien für Metalle, Kunststoffe und Keramik in Bayern, mit Fällen aus München und Nürnberg und Prüfverfahren.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Fünf Materialauswahlkriterien für Metalle, Kunststoffe und Keramik strukturieren die Entscheidung in Industriebetrieben.
- Mechanische und thermische Belastung, Korrosion, Verarbeitbarkeit, Kosten und Normen bilden den Rahmen.
- Ein Münchner Fall zeigt, wie eine Aluminiumlegierung für Leichtbau geprüft wird.
- Ein Nürnberger Fall belegt, warum ein technischer Kunststoff eine Metalllösung ersetzt.
- Prüfverfahren nach DIN und VDI sichern die Auswahl ab und machen sie dokumentierbar.
Fünf Auswahlkriterien für Werkstoffe in der Industrie
Die Materialauswahl folgt keinem Bauchgefühl. Sie stützt sich auf fünf Kriterien: mechanische und thermische Belastung, Korrosionsbeständigkeit und Umgebung, Verarbeitbarkeit und Fertigung, Kosten und Verfügbarkeit sowie Normen, Nachweise und Zulassung.
Diese Seite behandelt Ingenieurwerkstoffe und ihre Anwendung. Dazu gehören Metalle, Kunststoffe und Keramik, die in Bauteilen, Maschinen und Anlagen eingesetzt werden. Die fünf Kriterien sind nicht an eine Region gebunden.
Wer in Bayern entwickelt, nutzt dieselben Regeln wie Teams in anderen Bundesländern oder im europäischen Ausland. Entscheidend sind Belastung, Umgebung, Fertigung, Kosten und Normen. Die bayerischen Fälle dienen als Anschauung, nicht als Einschränkung. So bleibt der Bezug zur Werkstoffkunde und zur Anwendung im Bauteil erhalten.
Eine belastbare Definition liefert der Überblick über Werkstoff, Wikipedia. Die Wirtschaftsstruktur zeigt das Spektrum: Industrie, Verarbeitendes Gewerbe - Statistisches Bundesamt.
Kriterium 1: Mechanische und thermische Belastung
Zugfestigkeit, Streckgrenze, Härte und Bruchdehnung sind die ersten Kennwerte. Metalle tragen hohe Zug- und Wechsellasten, Kunststoffe verlieren bei Wärme an Steifigkeit, Keramik ist hart und druckfest, jedoch spröde. Zugversuche nach DIN EN ISO 6892-1 liefern die Kennwerte für die Auswahl.
Kriterium 2: Korrosionsbeständigkeit und Umgebung
Feuchtigkeit, Salz, Säuren und Temperaturwechsel greifen Werkstoffe an. Edelstahl 1.4404 widersteht Chloriden besser als 1.4301. Keramik ist chemisch beständig, aber empfindlich gegen schnelle Temperaturschwünge. Die Prüfung erfolgt im Salzsprühnebel nach DIN EN ISO 9227.
Checkliste: Korrosion prüfen
- Umgebungsmedien und Konzentrationen auflisten
- Temperatur und Feuchtigkeit über den Lebenszyklus erfassen
- Salz- und Reinigungsmittel sowie Kontaktkorrosion prüfen
- Prüfverfahren nach DIN EN ISO 9227 festlegen
Kriterium 3: Verarbeitbarkeit und Fertigung
Gießen, Schmieden, Zerspanen, Umformen und Fügen stellen unterschiedliche Ansprüche. Metalle lassen sich gut spanen und schweißen, manche Legierungen neigen zur Rissbildung. Keramik wird gepresst und gesintert, die Schwindung beim Brand muss die Konstruktion berücksichtigen. Einen Überblick über Verfahrensregeln bietet Normen & Standards.
Kriterium 4: Kosten und Verfügbarkeit
Fertigung, Ausschuss, Instandhaltung und Entsorgung kommen hinzu. Metalle haben volatile Preise, Legierungszuschläge schwanken. Kunststoffe sind oft günstiger pro Kilogramm, doch Werkzeugkosten und Mindestabnahmemengen können den Vorteil aufzehren. Keramik ist teuer, ihre Verschleißfestigkeit senkt Wartungskosten.
Kriterium 5: Normen, Nachweise und Zulassung
Normen legen Anforderungen, Prüfungen und Kennzeichnungen fest. DIN EN 10025 regelt Baustähle, DIN EN ISO 527 Zugversuche an Kunststoffen, DIN EN 843 keramische Werkstoffe. Zulassungen kommen von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) oder vom TÜV. Viele Kunden verlangen Werkszeugnisse nach DIN EN 10204, im Maschinenbau ist ein Abnahmeprüfzeugnis 3.1 Standard.
Zwei Praxisbeispiele im Vergleich
Ein Münchner Zulieferer entwickelt ein Gehäuse für einen Elektromotor. Gefordert sind Leichtbau, Wärmeabfuhr und Korrosionsschutz. Die Wahl fällt auf eine Aluminiumdruckgusslegierung AlSi10Mg. Geprüft wird mit Zugversuch, Härteprüfung und Salzsprühnebel nach DIN EN 1706 und DIN EN ISO 9227.
Ein Nürnberger Maschinenbauer braucht eine Führungsschiene für eine Verpackungsanlage. Stahl verschleißt zu schnell, Kunststoff ist zu weich. Die Wahl fällt auf eine technische Keramik aus Aluminiumoxid. Die Standzeit steigt von sechs auf 24 Monate, die Wartungskosten sinken um 40 Prozent, die Umstellung amortisiert sich nach 14 Monaten.
Die Gewichtung unterscheidet sich je Branche. Ein Münchner Automobilzulieferer gewichtet Leichtbau mit 30 Punkten, Korrosion mit 15, Kosten mit 25 und Normen mit 30. Ein Nürnberger Verpackungsmaschinenbauer gewichtet Verschleiß mit 35, Normen mit 25, Kosten mit 20 und Verfügbarkeit mit 20.
Wie Prüfstellen die Kriterien absichern
Prüfstellen in Deutschland arbeiten nach DIN EN ISO/IEC 17025 und sind akkreditiert. Zu den Prüfverfahren zählen Zug-, Druck- und Biegeversuche, Härteprüfung, Kerbschlagbiegeversuch und Dauerfestigkeitsprüfung.
Zwei namentliche akkreditierte Labore in München und Nürnberg sind die TÜV SÜD Product Service GmbH in München und die TÜV Rheinland LGA Products GmbH in Nürnberg. Die Ergebnisse fließen in die Werkstoffauswahl ein und werden bei Audits vorgelegt.
