Hochleistungswerkstoffe sind unverzichtbar für zahlreiche Schlüsselindustrien, da sie hohe Belastbarkeit, außergewöhnliche Reinheit und maximale Sicherheit gewährleisten. Ihre Herstellung erfordert spezialisierte Verfahren, modernste Anlagen und höchste Präzision.
Bei der Breitenfeld Edelstahl AG in St. Barbara werden innovative Umschmelzverfahren wie der Elektroschlacke-Umschmelzprozess (ESU) und das Vakuumlichtbogenofen (VLBO) eingesetzt, um Stahlblöcke von höchster Reinheit und Qualität herzustellen.
„Diese Verfahren sichern die Reinheit und optimieren die mechanischen Eigenschaften der Produkte.“
Andreas Graf, CTO und Leiter des Sonderstahlwerks, erklärt die Besonderheiten dieser Verfahren und deren Bedeutung für anspruchsvolle Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Hochdrucktechnik und Elektronik.
Warum Hochleistungswerkstoffe entscheidend sind
Hochleistungswerkstoffe kommen überall dort zum Einsatz, wo extreme Belastungen, höchste Präzision und außergewöhnliche Reinheit gefragt sind. In Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Halbleiterindustrie und der Hochdrucktechnik sind sie die Basis für Sicherheit, Effizienz und Fortschritt.Anwendungen der Umschmelzverfahren
Elektro-Schlacke-Umschmelzprozess (ESU)
Ursprünglich entwickelt, um Schwefelgehalte in Stählen zu reduzieren, hat sich der ESU-Prozess zu einem unverzichtbaren Verfahren für Anwendungen entwickelt, die hohe Reinheit, Reproduzierbarkeit und Rückverfolgbarkeit erfordern. Typische Einsatzbereiche umfassen:
- Hochdrucktechnik: Für Bauteile, die extremen Druckbedingungen ausgesetzt sind.
- Luft- und Raumfahrt: Materialien, die außergewöhnliche Belastbarkeit und Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen.
Vakuumlichtbogenofen (VLBO)
Der VLBO ergänzt das ESU-Verfahren durch seine Fähigkeit, unter extremen Tiefvakuumbedingungen (bis zu 10⁻³ Millibar) unerwünschte gelöste Gase wie Wasserstoff, Stickstoff und Spurenelemente effektiv zu entfernen. Zu den Vorteilen zählen:
- Mikroreine Struktur: Perfekt für hochpräzise Bauteile.
- Optimierte Blockstruktur: Ideal für mechanisch belastbare Werkstoffe.
Dieses Verfahren wird bevorzugt in der Luft- und Raumfahrt sowie der Hochdrucktechnik eingesetzt.
Triple-Melt: Die Kombination aus ESU und VLBO
Das Triple-Melt-Verfahren kombiniert die Stärken beider Umschmelzprozesse, indem es höchste Reinheit, bessere Blockstrukturen und damit optimierte Materialeigenschaften gewährleistet. Dies führt zu außergewöhnlicher Belastbarkeit und einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosion und mechanischen Beanspruchungen. Es wird vor allem dort eingesetzt, wo höchste Sicherheit erforderlich ist, etwa in:
- Turbinen für die Luftfahrt
- Hochbelastbare Bauteile in der Elektronik- und Chemieindustrie
Besondere Merkmale der Anlagen
Breitenfelds Umschmelzanlagen
Breitenfeld betreibt fünf Umschmelzanlagen, darunter drei ESU- und zwei VLBO-Öfen. Im Vergleich zu vielen Wettbewerbern, die ihre umgeschmolzenen Produkte oft ausschließlich intern weiterverarbeiten, hebt sich Breitenfeld durch den direkten Verkauf von umgeschmolzenen Blöcken an Schmieden und Walzwerke ab.
Diese einzigartige Marktstellung bietet den Kunden eine besondere Flexibilität und maßgeschneiderte Lösungen.
Zusammenarbeit mit INTECO
Die Anlagen wurden in enger Zusammenarbeit mit dem renommierten Hersteller INTECO entwickelt. Besonders hervorzuheben sind:
- ESU-Anlagen: Kombination aus Gleittiegel- und Standtiegeltechnologie, die flexible Blockgewichte und individuelle Anforderungen ermöglicht.
- VLBO-Anlagen: Raffination im Tiefvakuum (bis zu 10^-3 Millibar), wodurch unerwünschte Gase wie Wasserstoff und Stickstoff sowie Spurenelemente abgeschieden werden.
Die neue VLBO-Anlage, eine Investition von 7,5 Millionen Euro, wurde 2024 in Betrieb genommen. Diese zusätzliche Anlage ermöglicht eine jährliche Verarbeitung von bis zu 15.000 Tonnen umgeschmolzenem Material pro Jahr in Breitenfeld.
Kunden und ihre Anforderungen
Typische Kunden
Die Kunden von Breitenfeld kommen aus hochspezialisierten Branchen wie:
- Luft- und Raumfahrt
- Elektronik und Halbleiterindustrie
- Hochdrucktechnik
- Chemische Industrie
Anforderungen an die Verfahren
Kunden stellen höchste Ansprüche an:
- Reproduzierbarkeit und engste Analysengrenzen
- Beste Blockstrukturen
- Absolute Reinheit und Rückverfolgbarkeit
Besondere Projekte
Ein herausragendes Beispiel ist die Produktion von Feinst-Drähten mit Durchmessern von kleiner 20 Mikrometern (Dicke eines Haares ist als Vergleich 70µm).
Diese Drähte werden in der Halbleitertechnik eingesetzt, wo sie für die Herstellung von hochpräzisen, elektrischen Verbindungen in Mikrochips verwendet werden. Diese Präzision erfordert höchste Materialreinheit ohne Einschlüsse und Seigerungen.
Produktion und Kapazitäten
Breitenfeld arbeitet im Sonderstahlwerk im Vollkonti-Betrieb (24/7) und erreicht:
- Jahreskapazität: 15.000 Tonnen umgeschmolzenes Material
- VLBO: 3.500 bis 4.000 Tonnen
- ESU: Restkapazität
Blockgrößen und Nachbearbeitung
- Maximales ESU-Blockgewicht: 30 Tonnen
- Durchmesser: Bis zu 1.200 mm
- Nachbearbeitung: Sägen, Schleifen, Entfernen von Oberflächenverunreinigungen
Ein wichtiger Aspekt der Nachhaltigkeit: Das beim Schleifen entfernte Material wird im Elektrolichtbogenofen recycelt und in den Produktionskreislauf zurückgeführt.
Qualitätssicherung und Zertifizierungen
Zertifizierungen
Die wichtigste Zertifizierung ist die EN 9100, die Voraussetzung für die Lieferung in die Luft- und Raumfahrt ist. Sie bildet die Basis für viele weitere Anwendungen.
Prüfverfahren
Jeder umgeschmolzene Block wird individuell geprüft. Dies umfasst:
- Chemische Analysen direkt am Block bzw. zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Ultraschall
- Mechanische Prüfungen wie Zugversuche und Kerbschlagbiegeversuche am geschmiedeten Stabstahl
Die Qualitätssicherung gewährleistet, dass jeder Block den höchsten Anforderungen entspricht.
Differenzierung und Marktposition
Einzigartige Marktstellung
Breitenfeld hebt sich durch die Produktion von umgeschmolzenen Blöcken ab, die direkt an Kunden wie Schmieden und Walzwerke geliefert werden. Viele Mitbewerber verarbeiten solche Produkte ausschließlich intern weiter.
Vorteile für Kunden
Die Investitionen in die neue VLBO-Anlage ermöglichen:
- Herstellung schwererer Blöcke
- Höhere Flexibilität bei individuellen Kundenanforderungen
- Optimale Preis-Leistungs-Verhältnisse durch effiziente Produktionsprozesse
Zukunftssicherung
Breitenfelds Erfolg basiert auf der Entscheidung, seit 2003 konsequent in Umschmelztechnologien zu investieren. Diese Ausrichtung ermöglicht es dem Unternehmen, auch steigende Anforderungen in der Schmiede- und Stabstahlproduktion zu erfüllen.
Fazit
Mit modernster Technologie, nachhaltigen Prozessen und einem klaren Fokus auf Qualität ist Breitenfeld Edelstahl führend in der Herstellung von Hochleistungswerkstoffen.
Mit innovativen Umschmelzverfahren wie ESU und VLBO sowie der Kombination im Triple-Melt-Verfahren setzt Breitenfeld neue Maßstäbe in der Herstellung von Hochleistungswerkstoffen.
Die Investitionen in modernste Anlagen und die Fokussierung auf höchste Qualität sichern die Marktposition des Unternehmens und bieten den Kunden maßgeschneiderte Lösungen.
Breitenfeld bleibt ein verlässlicher Partner für anspruchsvolle Branchen, in denen Reinheit, Präzision und Nachhaltigkeit oberste Priorität haben.
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