Edel soll er sein

Werkstoffwahl bei Werkzeugen für den Reinraum

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05.04.2016 Die Erfahrung zeigt es immer wieder aufs Neue: In Sachen Werkzeuge arbeiten nach wie vor viele Unternehmen der Pharma- und der Lebensmittelindustrie selbst in Reinräumen oder hygienisch sensiblen Bereichen mit Chrom-Vanadium-Legierungen, ein weitaus kleinerer Teil dagegen mit Edelstahl-Werkzeugen.  

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • In Reinräumen eingesetzte Werkzeuge müssen nicht nur mechanischen Belastungen standhalten, sondern auch ein Höchstmaß an Sicherheit im Hinblick auf Sterilität und Keimfreiheit respektive Produktrisiken bieten.
  • Und in diesem Punkt gibt es zwischen Edelstahl und Chrom-Vanadium markante Unterschiede; sowohl was die Temperaturbelastbarkeit aber auch die einsetzbaren Medien zur Desinfektion angeht.
  • Nicht zuletzt was die Korrosionsbeständigkeit betrifft, machen sich die qualitativen Unterschiede des eingesetzten Werkstoffs mit der Zeit auch optisch stark bemerkbar.

Aber spielt das überhaupt eine Rolle? Sind die Werkstoffe so verschieden? Klare Antwort: ja. Beispielsweise in Bezug auf die Werkzeughärte und damit zusammenhängend der Drehmoment-belastbarkeit sowie der Abrieb- und Verschleißfestigkeit. Vor dem Hintergrund des Produktschutzes sowie der Desinfizier- und Sterilisierbarkeit differieren Chrom-Vanadium und Edelstahl außerdem hinsichtlich ihrer thermischen Belastbarkeit, der Korrosion und der Widerstandsfähigkeit gegen mechanischen Stress. „Dabei bestehen freilich nicht nur Unterschiede zwischen Chrom-Vanadium- und Edelstahl-Legierungen, sondern auch innerhalb der Klasse der Edelstähle“, erklärt Steffen Hild, Geschäftsführer der auf Reinräume spezialisierten CAT Clean Air Technology in Stuttgart. Bei Edelstahl beziehungsweise nichtrostendem Stahl, so die eigentlich korrekte Terminologie, gäbe es fünf Legierungsstrukturen, die wiederum von den Bestandteilen des Stahls wie Chrom, Kohlenstoff, Nickel und Molybdän abhängen:

  • austenitischer nichtrostender Stahl,
  • martensitischer nichtrostender Stahl,
  • ferritischer nichtrostender Stahl,
  • nichtrostender Duplexstahl sowie
  • ausscheidungshärtender nichtrostender Stahl.

Der nachfolgende Vergleich beschränkt sich neben Chrom-Vanadium auf die Martensite und die Austenite. Neben ähnlichen Legierungsbestandteilen, wie sie bei Austeniten gegeben sind, haben Martensite eine Eigenschaft, die sie als Werkstoff für Werkzeuge geradezu prädestiniert: Es ist möglich sie thermisch zu härten, was bei Austeniten nicht der Fall ist.

Härte des Stahls
Die Härte eines Werkzeugs ist aus zwei Gründen relevant. Zum einen im Hinblick darauf, was ein Werkzeug leisten soll. In den meisten Fällen hat es die Aufgabe, ein Drehmoment beziehungsweise eine Kraft auf ein anderes Bauteil zu übertragen. Verformt sich dabei das Werkzeug, weil es den erforderlichen Kräften nicht standhält, kann es noch während des Einsatzes entsorgt werden – so zum Beispiel häufig genutzte Werkzeuge wie Gabel-Ring-Schlüssel oder Schraubendreher. Zum anderen ist auch die Abrieb- und Verschleißfestigkeit wichtig. Denn in einer kritischen Produktionsumgebung sollten keine abgeriebenen Metallpartikel entstehen oder gar mit dem Endprodukt in Kontakt kommen. Dies ist vor allem im Pharma- sowie im Lebensmittelbereich, aber auch in der Mikroelektronik essenziell – und zwar unter Qualitätssicherungs-
aspekten sowie in Bezug auf die Prozess-Risikoanalyse.

Heftausgabe: April 2016
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Über den Autor

Matthias Gaul, freier Fachjournalist für CAT Clean Air
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